臺(tái)達(dá)PLC在單柱立式數(shù)控車床的應(yīng)用

　　中達(dá)電通股份有限公司 張宜峰

　　摘 要：通過(guò)大型立式車床項(xiàng)目描述機(jī)床數(shù)控化的問(wèn)題，提出臺(tái)達(dá)PLC解決方案。對(duì)于臺(tái)達(dá)EH 系列高性能PLC單軸伺服定位擴(kuò)展模塊DVP 01PU-H給出較詳細(xì)討論和應(yīng)用編程案例。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 單軸定位模塊 原點(diǎn)復(fù)歸 手搖輪MPG輸入

　　1 引言

　　隨著機(jī)械行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)需要更高的加工精度和工作效率，普通機(jī)床已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的要求，數(shù)控機(jī)床在市場(chǎng)中所占的比重越來(lái)越大。價(jià)格合理的數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，太原第一機(jī)床廠C515立式車床采用DELTA EH系列PLC加DVP 01PU-H單軸定位模塊，非常方便的實(shí)現(xiàn)了速度控制、定位控制、原點(diǎn)復(fù)歸、手搖輪MPG輸入等多種功能，不僅滿足數(shù)控設(shè)備的功能要求，而且響應(yīng)速度快，價(jià)格合理，值得借鑒。

　　2 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　太原第一機(jī)床廠設(shè)計(jì)制造的C515單柱立式數(shù)控車床，屬于大型車床的一種。最大加工直徑2300mm；最大加工高度1000mm；最大切削量7mm；最小進(jìn)給量10um。

　　2.1 主輔傳動(dòng)

　　（1）驅(qū)動(dòng)部分采用1臺(tái)30KW高壓伺服系統(tǒng)控制工作平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，2臺(tái)1.6KW大慣量伺服系統(tǒng)控制水平（X軸）、垂直（Z軸）方向的進(jìn)給。

　　（2）傳動(dòng)部分采用減速機(jī)和滾珠絲杠加滑塊傳動(dòng)，水平（X軸）方向10um/20 pulse、垂直（Z軸）方向10um/30 pulse。

　　2.3 控制要求

　　（1）通過(guò)操作按鈕實(shí)現(xiàn)水平（X軸）、垂直（Z軸）方向的點(diǎn)動(dòng)（點(diǎn)動(dòng)速度通過(guò)手調(diào)電位器控制）。

圖1單柱立車結(jié)構(gòu)

　　（2）過(guò)操作按鈕實(shí)現(xiàn)水平（X軸）、垂直（Z軸）方向變速移動(dòng)（移動(dòng)速度通過(guò)手調(diào)電位器控制），可以隨時(shí)中止，且不影響下一動(dòng)作。

　　（3）原點(diǎn)復(fù)歸功能。

　　（4）手搖輪可以迅速且準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)水平（X軸）、垂直（Z軸）方向進(jìn)給，單步最小進(jìn)給10um，進(jìn)給速度與手搖輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度一致。

　　（5輪控制模式需提供低（x1）、中（x5）、高（x10）共3個(gè)速度，既可用于單步定位，又可用于快速移動(dòng)，方便用戶操作。

　　3 臺(tái)達(dá)數(shù)控解決方案

　　3.1 配置設(shè)計(jì)

　　根據(jù)系統(tǒng)分析，選用臺(tái)達(dá)EH 系列高性能PLC作為主控單元。DVP 32EH00T（32點(diǎn)200Khz高速輸出型主機(jī)） + DVP 48HP00R（48點(diǎn)繼電器擴(kuò)充24D＋I(xiàn)24DO） + DVP 04AD-H（4點(diǎn)AI擴(kuò)充） + DVP 01PU-H（單軸定位擴(kuò)充） + DVP 01PU-H（單軸定位擴(kuò)充）。 其中DVP 32EH00T主機(jī)可輸出200K開(kāi)基極脈沖信號(hào)，用于控制工作平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的30KW 380V高壓伺服；2個(gè)DVP 01PU-H單軸定位模塊分別用于控制水平（X軸）、垂直（Z軸）方向的進(jìn)給；DVP 04AD-H模擬量采集模塊用于檢測(cè)2路電位器調(diào)節(jié)的電壓值作為設(shè)定的工作速度。

　　3.2 主機(jī)簡(jiǎn)介

　　DELTA EH PLC，程序容量15872 steps，處理速度0.24us，輸入/輸出點(diǎn)數(shù)最大各256個(gè)，可擴(kuò)展8個(gè)功能模塊，自帶雙通訊口（可擴(kuò)COM3）采用MODBUS協(xié)議，Easy Link功能可方便實(shí)現(xiàn)集聯(lián)，自帶4路高速脈沖輸入（最高2路達(dá)200K），DVP20EH00T和DVP32EH00T機(jī)型支持雙路200K脈沖輸出。是一款功能強(qiáng)大的PLC主機(jī)。系統(tǒng)變量定義如表1所示。

　　表1系統(tǒng)變量定義

　　3.3 模擬量采集模塊簡(jiǎn)介

　　DVP 04AD-H是一款4路14位模擬量采集模塊，既可以單獨(dú)使用，通過(guò)RS485通訊遠(yuǎn)程控制，也可以作為EH PLC的功能擴(kuò)展，使用FROM/TO指令控制操作，精度高，響應(yīng)速度快。

　　3.4 伺服定位模塊簡(jiǎn)介

　　DVP 01PU-H單軸定位模塊，是一款非常實(shí)用的速度/位置控制模塊，專門(mén)用于步進(jìn)和伺服系統(tǒng)的速度/位置控制的功能。DVP 01PU-H單軸定位模塊使用簡(jiǎn)便、功能完善、響應(yīng)速度快、價(jià)格合理。不僅可接受LSN/LSP/DOG等開(kāi)關(guān)量信號(hào)，還可接受200K的A/B相脈沖信號(hào)（差動(dòng)或5-24V開(kāi)基極）作為手搖輪MPG脈沖輸入，可輸出200K差動(dòng)脈沖信號(hào)（支持正負(fù)脈沖、脈沖加方向、AB相信號(hào)），支持電子齒輪比。運(yùn)行命令（#CR31）提供軟件START、軟件STOP、點(diǎn)動(dòng)JOG及原點(diǎn)復(fù)歸功能的使用。工作模式設(shè)定能夠?qū)崿F(xiàn)速度控制、定位控制、手搖輪MPG輸入等多種功能。

　　4 軟件開(kāi)發(fā)

該數(shù)控車床最重要的控制要求是準(zhǔn)確的位置控制、變速度控制和快速的響應(yīng)速度。使用了三個(gè)功能模塊，主要功能全部通過(guò)PLC模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，全部程序不足1000steps。

　　4.1 開(kāi)發(fā)要點(diǎn)

　　由于大量使用FROM/TO語(yǔ)句，使用時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：

　　（1）為了控制程序掃描時(shí)間，建議規(guī)劃使用FROM/TO語(yǔ)句。

　　模塊功能和狀態(tài)的初始化語(yǔ)句，只需開(kāi)機(jī)時(shí)執(zhí)行一次，建議采用M1002作為執(zhí)行條件；需要不斷刷新和調(diào)整的采樣或控制指令，可使用M1012上升/下降沿作為執(zhí)行條件定期執(zhí)行。

　　其他需條件滿足才執(zhí)行的語(yǔ)句，建議采用TOP語(yǔ)句，或以相關(guān)條件的上升/下降沿作為執(zhí)行條件。最終的目的是減少執(zhí)行次數(shù)，縮短程序掃描時(shí)間。

　　（2）為避免開(kāi)始運(yùn)行時(shí)由于初始化內(nèi)容過(guò)多而導(dǎo)致PLC報(bào)警，請(qǐng)將D1000中的WDT時(shí)間延長(zhǎng)。

　　（3）DTO語(yǔ)句的每批次寫(xiě)入雙字節(jié)，如果結(jié)尾為Kn，則表示寫(xiě)入n個(gè)雙字節(jié)數(shù)。

　　4.2 模入模塊編程

　　 DVP 04AD-H是一款4路14位模擬量采集模塊。各路數(shù)據(jù)采集程序：

　　4.3 單軸定位模塊編程

　　DVP01PU-H模塊使用注意：

　　（1）設(shè)定工作模式#CR32前必須先停止輸出。

　　（2）點(diǎn)動(dòng)JOG模式，運(yùn)行中無(wú)法改變速度，且不受軟件START / STOP功能制約。

　　（3）變速運(yùn)行模式可以在工作過(guò)程中修改速度，但運(yùn)行方向需要通過(guò)設(shè)定#CR23位移量的正負(fù)或修改#CR5的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　（4）建議采用相對(duì)位移模式。

　　編程案例：垂直（Z軸）手搖輪MPG輸入控制功能啟動(dòng)（選用不同速比）：

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　設(shè)備調(diào)試完成后，獲得了企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)與技術(shù)研發(fā)以及操作人員的滿意，提出要在其他設(shè)備上推廣使用，并對(duì)臺(tái)達(dá)系列產(chǎn)品的功能產(chǎn)生濃厚的興趣。DELTA PLC產(chǎn)品擁有多種功能擴(kuò)展卡和擴(kuò)展模塊，提供多種便利指令，通過(guò)RS485接口能夠方便并經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)多機(jī)集聯(lián)，功能強(qiáng)大，使用靈活。在數(shù)控設(shè)備設(shè)計(jì)和改造領(lǐng)域及其他定位控制領(lǐng)域擁有廣闊的市場(chǎng)。