系統(tǒng)需要5個(gè)輸入點(diǎn)和14個(gè)輸出點(diǎn).CPU222PLC有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，因此需要增加一個(gè)擴(kuò)展模塊，選用8點(diǎn)輸出的數(shù)字量擴(kuò)展模塊EM222.輸入點(diǎn)是10.0-10.7;輸出點(diǎn)是Q0.0-Q0.5和Ql.0-Q1.7，分配情況見下圖3和圖4。
[0025]PLC是以單片機(jī)為核心專門用于工業(yè)過程自動化控制的電腦器件，具有極高的可靠性和穩(wěn)定性。本系統(tǒng)選用西門子公司的S7-200系列CPU222PLC作為控制的核心，利用CPU222的2路獨(dú)立的20KHz的高速脈沖輸出來控制步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)動。此高速脈沖信號不能直接驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)，需通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器將功率放大后才能起作用。5路數(shù)字量輸入分別與5個(gè)傳感器相連接，用來判斷步進(jìn)電機(jī)的位置、工件的位置、刀頭的位置。14路數(shù)字量輸出中，有6路用來控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，8路用來控制電磁閥開關(guān)。
[0026]PLC本機(jī)有一個(gè)通訊口，為標(biāo)準(zhǔn)的RS-485借口，在PLC與上位機(jī)進(jìn)行通訊時(shí)需將RS-485接口轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口，可以采用四門子提供的隔離型PLC/PPI電纜進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該電纜有撥碼開關(guān)可以進(jìn)行設(shè)置。在上位幾上將控制軟件編寫好后，通過此線下載程序并監(jiān)視程序的運(yùn)行情況。為了降低成本，在程序調(diào)試好以后就可以不必用上位機(jī)進(jìn)行操作和控制，而是用簡單的操作面板即可。本系統(tǒng)選擇是DP210操作面板。
[0027]根據(jù)系統(tǒng)對刀具加工精度的高要求，選用步進(jìn)電機(jī)來控制加工程序。步進(jìn)電機(jī)可以精確到一個(gè)脈沖，在本系統(tǒng)中一個(gè)脈沖的精度是0.005mm。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器用于驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，從而控制刀頭的動作，完成平頭。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器接收到PLC的信號，包括CP步進(jìn)脈沖信號，DIR方向信號，F(xiàn)REE脫機(jī)信號，經(jīng)過其內(nèi)部的功放電路和處理電路后輸出到后面連接的兩相步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)根據(jù)信號的編號來產(chǎn)生相應(yīng)的動作。電磁閥直接接受來自PLC的控制信號產(chǎn)生動作。另外，PLC直接接受傳感器的信號，通過內(nèi)部程序的運(yùn)算和邏輯判斷來決定輸出。
[0028]變頻器用來控制主軸三相電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)中變頻器采用基本參數(shù)運(yùn)行模式，由電位器來設(shè)定運(yùn)行頻率，變頻器的啟動和停止由外部端子控制.根據(jù)不同工件的特點(diǎn)，通過旋轉(zhuǎn)電位器來改變主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速，外部端子的信號由PLC的第12路數(shù)字量輸出控制。
[0029]系統(tǒng)的軟件包括人機(jī)交互界面DP210程序和系統(tǒng)的主控程序。DP210程序完成操作人員同PLC之間的對話，主要是各個(gè)操作畫面之間的相互轉(zhuǎn)換和每個(gè)操作畫面當(dāng)中各個(gè)按鍵動作所對應(yīng)的PLC程序的控制位。程序畫面要與生產(chǎn)現(xiàn)場的工作流程相適應(yīng)，越是前面的畫面就越是使用率高的畫面。
[0030]PLC程序接收到DP210的操作信號后，按照工作要求進(jìn)行整個(gè)刀頭工作的控制。主程序的流程圖如圖5所示。PLC主控程序中的核心控制是對步進(jìn)電機(jī)的控制，啟動1#步進(jìn)電機(jī)的程序如圖6，控制電機(jī)方向的程序如圖7。
[0031]本發(fā)明使用到的標(biāo)準(zhǔn)零件均可以從市場上購買，異形件根據(jù)說明書的和附圖的記載均可以進(jìn)行訂制，各個(gè)零件的具體連接方式均采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟的螺栓、鉚釘、焊接等常規(guī)手段，機(jī)械、零件和設(shè)備均采用現(xiàn)有技術(shù)中，常規(guī)的型號，加上電路連接采用現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的連接方式，在此不再詳述。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種PLC在數(shù)控平頭設(shè)備中的應(yīng)用，其特征在于，包括可編程控制器、人機(jī)界面、步進(jìn)電動機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、三相電動機(jī)、變頻器、EM222、電磁開關(guān)、光電傳感器和霍爾傳感器，所述可編程控制器通過信號線與人機(jī)界面相連，所述可編程控制器內(nèi)部設(shè)置有S7-200系列CPU222PLC，所述CPU222PLC有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，所述CPU222PLC上連接設(shè)置有EM222，所述可編程控制器通過CPU222的2路獨(dú)立的20KHz的高速脈沖與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器相連，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器與步進(jìn)電動機(jī)相連，所述CPU222PLC通過5路數(shù)字量輸入分別與I號刀頭位置傳感器、2號刀頭位置傳感器、I號步進(jìn)電機(jī)位置傳感器、2號步進(jìn)電機(jī)位置傳感器和工件位置傳感器相連，所述CPU222PLC經(jīng)EM222通過6路數(shù)字量輸出分別與I號步進(jìn)電機(jī)脈沖輸出、2號步進(jìn)電機(jī)脈沖輸出、I號步進(jìn)電機(jī)方向選擇、2號步進(jìn)電機(jī)方向選擇、I號步進(jìn)電機(jī)使能控制和2號步進(jìn)電機(jī)使能控制相連，所述CPU222PLC經(jīng)EM222通過8路數(shù)字量輸出分別與頂料氣缸電磁閥、送料氣缸電磁閥、壓料氣缸電磁閥、刀頭保護(hù)電磁閥、移動控制電磁閥、卸料清理電磁閥、變頻啟停電磁閥和改變刀頭保護(hù)電磁閥相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PLC在數(shù)控平頭設(shè)備中的應(yīng)用，其特征在于，所述可編程控制器控制流程:給料-準(zhǔn)備加工(Y)-加工工件-加工完成，其中準(zhǔn)備加工(N)重新檢查設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PLC在數(shù)控平頭設(shè)備中的應(yīng)用，其特征在于，所述變頻器用通過信號線與三相電機(jī)相連，控制主軸三相電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻器的啟動和停止由外部端子控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PLC在數(shù)控平頭設(shè)備中的應(yīng)用，其特征在于，所述電磁開關(guān)、光電傳感器和霍爾傳感器通過信號線分別與可編程控制器相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PLC在數(shù)控平頭設(shè)備中的應(yīng)用，其特征在于，所述可編程控制器上設(shè)置有一個(gè)通訊口，為標(biāo)準(zhǔn)的RS-485借口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PLC在數(shù)控平頭設(shè)備中的應(yīng)用，其特征在于，所述人機(jī)界面上設(shè)置有顯示屏、指示燈、報(bào)警燈、啟停按鈕和電源按鈕。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種PLC在數(shù)控平頭設(shè)備中的應(yīng)用，包括可編程控制器、人機(jī)界面、步進(jìn)電動機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、三相電動機(jī)、變頻器、EM222、電磁開關(guān)、光電傳感器和霍爾傳感器，所述可編程控制器通過信號線與人機(jī)界面相連，所述可編程控制器內(nèi)部設(shè)置有S7-200系列CPU222PLC，所述CPU222PLC有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，所述CPU222PLC上連接設(shè)置有EM222。本發(fā)明系統(tǒng)操作簡單，加工產(chǎn)品范圍廣，加工精度高，已經(jīng)成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中；自從開始測試以來，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量顯著提高，廢品率明顯下降；同時(shí)，極大的減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，還可以用于其它器件的平頭。
【IPC分類】G05B19/414
【公開號】CN105223910
【申請?zhí)枴緾N201510626240
【發(fā)明人】曹華興
【申請人】蕪湖日升重型機(jī)床有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月28日