1 系統(tǒng)工作原理

　　PLC根據(jù)人機(jī)界面(觸摸屏)設(shè)置參數(shù)及命令來(lái)控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作。觸摸屏不僅可以實(shí)現(xiàn)工件、磨架、修整3個(gè)方向上的參數(shù)調(diào)整及運(yùn)行監(jiān)控，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床各部件的報(bào)警監(jiān)控，既方便用戶操作，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 可編程控制器

　　FX-3G PLC是三菱第3代小型可編程控制器，具有高速、可擴(kuò)展、低成本等特點(diǎn)，單條節(jié)點(diǎn)命令處理時(shí)間為0.21μs，單條應(yīng)用命令處理時(shí)間為0.5μs，具有獨(dú)立三軸簡(jiǎn)易定位功能。該P(yáng)LC是整個(gè)磨床控制的核心，可實(shí)現(xiàn)磨床的三軸定位，還具有機(jī)床保護(hù)信號(hào)和位置信號(hào)采集，對(duì)工件和磨架電動(dòng)機(jī)變頻器及冷卻電動(dòng)機(jī)的控制，磨削參數(shù)的保存和磨削控制流程的實(shí)現(xiàn)等功能。

　　2.2 人機(jī)界面

　　人機(jī)界面選用施耐德GXO-3501觸摸屏，并集成1個(gè)mini usb口，1個(gè)RS485通信端口和1個(gè)RS232通信端口，使用該觸摸屏即可完成機(jī)床參數(shù)設(shè)置以及運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。

　　2.3 伺服電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置

　　伺服驅(qū)動(dòng)器接收來(lái)自PLC的控制脈沖，驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)作正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服驅(qū)動(dòng)裝置和伺服電動(dòng)機(jī)選用LXM23D系列驅(qū)動(dòng)器和BCH系列伺服電動(dòng)機(jī)，通過(guò)設(shè)置伺服電動(dòng)機(jī)的電子齒輪比，機(jī)床工件和磨架進(jìn)給精度可以達(dá)到0．1斗m／pulse，修整器旋轉(zhuǎn)精度達(dá)到0.01 °／pulse。

　　2.4 硬件接線說(shuō)明

　　PLC與三伺服電動(dòng)機(jī)及觸摸屏接線圖。其中Y0，Y1，Y2為PLC的高速脈沖輸出端，其最大頻率可以達(dá)到100 kHz，分別為x軸，Y軸，圓弧修整伺服提供高速脈沖。Y4，Y5，Y6為伺服方向信號(hào)輸入端，用來(lái)控制伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。X10，X15，X17為PLC輸入端，分別接3個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)的報(bào)警端，當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)閉合，將報(bào)警信號(hào)輸入PLC。X11，X16，X17接3個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)編碼器z相脈沖輸出端。

3 PLC軟件設(shè)計(jì)

　　3.1 主程序設(shè)計(jì)

　　主程序主要是實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)、自動(dòng)手動(dòng)之間的切換、進(jìn)給位置及急停處理等功能。在機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，PLC要把出現(xiàn)故障的元件停止并將故障狀態(tài)通過(guò)觸摸屏顯示；當(dāng)按下機(jī)床急停按鈕時(shí)，PLC能迅速將工作的各個(gè)部件安全停止；在無(wú)故障和急停情況下，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)的自由切換。

　　3.2 自動(dòng)子程序

　　當(dāng)自動(dòng)條件滿足時(shí)，按循環(huán)啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)磨削過(guò)程，機(jī)床按照流程按步執(zhí)行。一個(gè)循環(huán)結(jié)束，系統(tǒng)首先判斷修整條件是否滿足，如果滿足修整條件，系統(tǒng)按照設(shè)置的修整參數(shù)進(jìn)行修整，修整完成后再進(jìn)行自動(dòng)磨削過(guò)程。由于PLC是循環(huán)掃描工作方式，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或緊急停車時(shí)，主程序會(huì)檢測(cè)到事件的發(fā)生，此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)退出自動(dòng)磨削過(guò)程，進(jìn)行相應(yīng)的處理。

　　3.3 定位功能的實(shí)現(xiàn)

　　PLC通過(guò)定位指令DRVI或DRVA來(lái)實(shí)現(xiàn)定位功能，三菱FX其他系列PLC定位指令的基底速度受最高速度和加減速時(shí)間限制，當(dāng)伺服進(jìn)給速度設(shè)置低于DRVI指令基底速度時(shí)，需要另編寫程序?qū)崿F(xiàn)定位功能。FX3G系列PLC定位指令DRVI和DRVA允許最低頻率范圍為10 Hz，而3MKl43B的精度為0.1μm／pulse，DRVI的速度最低可以達(dá)到1 p．m／s，完全可以滿足控制系統(tǒng)的需要，從而簡(jiǎn)化了程序的編寫，系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強(qiáng)。

　　FX3G PLC要實(shí)現(xiàn)三軸定位功能，必須對(duì)各路脈沖的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。　　3.4 原點(diǎn)返回的實(shí)現(xiàn)

　　當(dāng)PLC使用Y0定位時(shí)，Y0輸出脈沖，Y4輸出方向信號(hào)。對(duì)應(yīng)表1中的當(dāng)前值寄存器D8340，D8341就會(huì)增減，當(dāng)PLC的電源一旦關(guān)閉，當(dāng)前值寄存器中的當(dāng)前值會(huì)被清除，因此上電后，務(wù)必要將機(jī)械位置和當(dāng)前寄存器的位置對(duì)準(zhǔn)；其他Y1，Y2定位功能也需要機(jī)械位置和對(duì)應(yīng)的當(dāng)前寄存器位置對(duì)準(zhǔn)。常用的方法就是執(zhí)行原點(diǎn)回歸指令，F(xiàn)X-3G PLC中原點(diǎn)是磨床控制系統(tǒng)的基準(zhǔn)點(diǎn)，控制系統(tǒng)保持每次返回原點(diǎn)時(shí)都準(zhǔn)確停止在某個(gè)特定的機(jī)械位置，這是保證磨床控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提。FX-3G PLC新增帶DOG點(diǎn)搜索的原點(diǎn)回歸指令DSZR，該指令需要2個(gè)信號(hào)輸入，一個(gè)是DOG點(diǎn)信號(hào)，一個(gè)是清零信號(hào)。DOG點(diǎn)信號(hào)通過(guò)接近開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，清零信號(hào)接編碼器的z相回零點(diǎn)，當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)走到DOG點(diǎn)時(shí)開(kāi)始減速，當(dāng)捕捉到Z相脈沖零點(diǎn)時(shí)，定位結(jié)束，伺服電動(dòng)機(jī)停止。DSZR原點(diǎn)回歸指令每次都能使伺服電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確回到機(jī)械原點(diǎn)，可靠性高。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　利用三菱FX-3G PLC和觸摸屏很容易就實(shí)現(xiàn)了微型軸承外滾道磨床三軸定位的需要，在實(shí)際使用過(guò)程中，該控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，控制精度高，可靠性好，在微型磨床上有較高的應(yīng)用價(jià)值。