基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床研究

申屠振濤

摘 ?要：本文講述了基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床研究，他們是組成本次所研究的數(shù)控鉆床的關(guān)鍵，介紹了伺服電機(jī)、PLC以及觸摸屏的選用以及電氣原理圖的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控鉆床;西門子PLC;西門子觸摸屏

中圖分類號(hào)：TP273

中國(guó)制造2025是現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略，而數(shù)控技術(shù)則是中國(guó)制造2025中不可或缺的一部分。現(xiàn)階段我國(guó)數(shù)控技術(shù)對(duì)數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備也有更高的需求，要求數(shù)控設(shè)備更加的智能化，人性化，當(dāng)然我國(guó)的數(shù)控生產(chǎn)廠家也研發(fā)出了各種不同的數(shù)控機(jī)床。但是，對(duì)于一些對(duì)產(chǎn)品有特殊要求的生產(chǎn)設(shè)備，這樣的設(shè)備通常界面復(fù)雜，操作困難，而且價(jià)格也是相對(duì)較貴，使得一些中小型企業(yè)沒(méi)有這樣的設(shè)備。所以界面簡(jiǎn)單易懂，操作簡(jiǎn)潔明了，而且價(jià)格又不貴的數(shù)控系統(tǒng)就很有必要出現(xiàn)。我采用觸摸屏和PLC的控制作為數(shù)控鉆床的核心來(lái)進(jìn)行研究改造數(shù)控鉆床。

1伺服電機(jī)選用以及PLC、觸摸屏的選用，連接伺服電機(jī)的圖

伺服電機(jī)需要三臺(tái)（X，Y，Z軸）以及一臺(tái)主軸電機(jī)，因?yàn)槭切⌒团_(tái)鉆，所以選用的是750W的西門子S-1FL6伺服電機(jī)以及1500W的主軸電機(jī)。接下來(lái)是PLC的選擇，因所需的要求，此次研究采用的的PLC是西門子S7-200 PLC 此PLC應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，集成的24V負(fù)載電源，可直接連接到傳感器和變送器，擁有4個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CPU可應(yīng)對(duì)各種不同的場(chǎng)合。然后選擇了可以與之相配合西門子smart-700觸摸屏，800x480dpi寬屏顯示設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)屏幕相比具有更大的可視面積，使單個(gè)畫(huà)面中可以顯示更多的信息。擁有高端的arm處理器，主頻能夠達(dá)到400MHZ，集成的RS 422/485通訊口可以和市場(chǎng)主流的小型PLC建立穩(wěn)定可靠的通訊連接。伺服驅(qū)動(dòng)器則采用了西門子的SINAMICS V90驅(qū)動(dòng)器，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部定位塊功能，同時(shí)具有脈沖位置控制，速度控制，力矩控制模式。V90 支持即插即用式調(diào)試，伺服性能充分優(yōu)化，與 SIMATIC PLC 快速集成，具有更好的可靠性。伺服電機(jī)采用SIMOTICS S-1FL6伺服電機(jī)，電機(jī)為自然冷卻的永磁同步電機(jī)，能夠支持3倍過(guò)載，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選配增量式或絕對(duì)值編碼器，能夠充分滿足對(duì)動(dòng)態(tài)性能、速度設(shè)定范圍要求。倆者配套使用，形成更好的伺服系統(tǒng)。主軸變頻器也是采用了西門子SINAMICS V20。

圖1為連接伺服電機(jī)的簡(jiǎn)圖。

2數(shù)控鉆床電氣原理圖的設(shè)計(jì)

圖2為電氣原理圖的簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)，它是由西門子S7-200 PLC控制伺服電機(jī)，西門子smart-700觸摸屏連接PLC，來(lái)控制西門子S7-200 PLC的運(yùn)行，然后來(lái)完成數(shù)控鉆床的X、Y、Z軸的移動(dòng)，以及主軸的轉(zhuǎn)速的調(diào)整。

3數(shù)控鉆床PLC程序的編寫(xiě)

數(shù)控鉆床的PLC程序的編寫(xiě)包括數(shù)控主軸模塊PLC的編寫(xiě)以及數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的輔助功能模塊PLC的編寫(xiě)。（包括主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整，冷卻液的開(kāi)關(guān)，歸零位的設(shè)置，X、Y、Z軸的工進(jìn)、快進(jìn)、快退、停止）。PLC與觸摸屏控制鉆床的加工要求：在觸摸屏上，操作者可以簡(jiǎn)單明了的來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)、啟動(dòng)、停止、急停等控制功能，并且還可以實(shí)現(xiàn)各輔助功能。下面是一個(gè)程序的截圖

4工作原理以及具體能力

該設(shè)備的工作原理是由觸摸屏發(fā)送指令給PLC，然后PLC來(lái)控制伺服驅(qū)動(dòng)電路完成的，這些指令通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路的轉(zhuǎn)換和放大，來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)以及主軸電機(jī)。觸摸屏與PLC的合作極大地提高了數(shù)控鉆床的工作效率，簡(jiǎn)單化了傳統(tǒng)數(shù)控鉆床的操作，更好的控制鉆多個(gè)孔的位置精度，更快的完成鉆孔，還能記錄孔的參數(shù)。并且采用觸摸屏和PLC組成的數(shù)控鉆床也能夠有效提升機(jī)器的性能，提升工作的精度和流暢性，改善工作效率。

5結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用了PLC與觸摸屏的結(jié)合控制，界面顯示簡(jiǎn)單，使用更加方便，更加人性化，運(yùn)行更加安全可靠，提高了生產(chǎn)效率，功能精簡(jiǎn)，操作簡(jiǎn)單易懂，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)就具有很大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。在以后觸摸屏和PLC的組成的數(shù)控鉆床不斷的完善，將進(jìn)一步體現(xiàn)其功能價(jià)值，會(huì)有更多的拓展性，會(huì)在更多的機(jī)床上得到采用。

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