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基於觸摸屏與PLC的（de）自動鏜銑（xǐ）床（chuáng）控製係統設計與研究

2016-10-18 來源：江蘇省（shěng）儀征市儀征技師學院作者：楊敏

摘要：鏜銑床實際上就是（shì）集鏜床和銑床二者（zhě）功能為一體（tǐ）的一種機床，其不僅具有精度高、效率高，也可以大大提高加工產品的質量，降低生產製造人員的勞動強度。本文從基於（yú）觸摸屏和PLC的自動鏜銑床控製係統的概（gài）述入手，就其控製係統的工作原理、硬件（jiàn）組成以（yǐ）及軟件設計進行了探究。

關鍵詞：觸摸屏；PLC；鏜銑床（chuáng）；控製係統

在我國（guó）經濟飛速（sù）發展的背景下，我國製造業得到了快速的發展和進步。為了提高市場競爭力，增強製造（zào）業的經濟效益，就（jiù）必須（xū）要（yào）對製造業所用機床的控製係統進行設計、改造和升（shēng）級。

1. PLC-觸摸屏控製係統的工作原理

PLC-觸摸屏控製係統實際上是由（yóu）主軸伺服控製模（mó）塊、進給伺服（fú）控製模塊、可（kě）編程邏（luó）輯控製器模塊、通（tōng）信模塊、輸入模塊、輸出模塊和測（cè）量模塊等共同組成。在機床操作執行的過（guò）程中，相關人員需要（yào）先（xiān）啟動主軸箱油泵，接著需要在（zài）觸摸屏上輸入操作指令，這時候係統會自動調出與輸入指令（lìng）相（xiàng）對應的PLC程序（xù），然後相應（yīng）的PLC程序會控製設備的各個觸電，進而達到控製目的。

在PLC-觸摸（mō）屏鏜銑床控製係（xì）統中，X、Y和W軸的定位方（fāng）麵均加入（rù）了光柵（shān）尺（chǐ）位移（yí）傳感器。每執行（háng）一個操作，光（guāng）柵尺均會以脈衝次數的形式來將實際的位移量反饋給PLC，接著其借助所配備的計算器將所反饋過（guò）來的脈衝次數進（jìn）行記錄，所以可以通過計數器的記錄即可求得實際的（de）位（wèi）移，並要將（jiāng）其存（cún）儲到PLC的一個（gè）特定內存地址中來，同時將其反饋（kuì）到（dào）觸摸屏上，這樣一來，我們就可以借助觸摸屏顯示出實際（jì）的位移量。

借助該係統的鏜銑（xǐ）床的潤滑主要包括主軸箱導軌潤滑（huá）和下滑座導軌潤滑兩（liǎng）個組成部分，並且（qiě）主要應用了集中潤滑方式（shì），由液壓泵提供一定壓力（lì）和排量的潤（rùn）滑油，同（tóng）時需要借助PLC來對換向閥（fá）、報警信號處理、打油間隔和時間等進行控製，一般（bān）需要借助軟件來講潤滑的時間間隔設（shè）定為10s/次。

2. PLC-觸摸屏控製（zhì）係統的硬（yìng）件（jiàn）組成

在本次研（yán）究的PLC-觸摸屏控製係統中，選用西門子CPU224XP型號的PLC，其其主要包括10路輸出接口（kǒu）、14路輸入接口、2路模擬輸出（chū）點、2路模擬（nǐ）輸入點、2個RS485編程/通訊口，並且設備中所用的計數器可以采集到（dào）頻（pín）率（lǜ）為100HZ的脈衝信號，同時輸出脈衝信號的頻率也可以達到100kHZ。鑒於（yú）該（gāi）控製係統中需要5路脈衝計數器，但（dàn）是實際所選用的PLC類型（xíng）中僅有4路，所以為了（le）滿足接（jiē）口的需求，可以分別取1#PLC和2#PLC這兩塊（kuài）PLC來（lái）共同構成實際所用的5路接口，而就這兩塊PLC的功能分工而言：1#PLC主要負責換擋電磁閥、電磁離合器以及進給伺服驅動器；而2#PLC則主要負責機床主軸（zhóu）伺服驅（qū）動器；在兩塊PLC之間的數據傳輸方麵，1#PLC做主機，當在觸摸屏中輸（shū）入（rù）相關指（zhǐ）令的過程中，可以借助PPI協議來執行指令，而（ér）在所用的（de）控製麵板中輸入指令的時候，需要使指令先進入2#PLC，再傳入到和（hé）1#PLC，然後接著需要執行相關的指（zhǐ）令，而和1#PLC和（hé）2#PLC之間端（duān）口的信息和數（shù）據交換（huàn）等均需要借助PPI協（xié）議來加以實現。

為了使該控製係統具（jù）有更好的兼容性和（hé）可靠性，設備的觸摸屏主要也選擇了西門子品牌的MP277-10.4Touch，該觸摸屏的內部存（cún）儲空間有6MB，1個Ethernet接（jiē）口（kǒu）、2個USB接口、1個RS422/RS485接口來用（yòng）於數據（jù）通（tōng）信，同時該軟件係統主要應用了windows ces5.0操作係統，並且該係統具有很強的服務性（xìng），比如非易失性報警緩衝給服務等極大地方便（biàn）了服務人員。

3.PLC-觸摸屏控製係統（tǒng）的軟件設計

3.1 觸摸屏的界麵設計

結（jié）合鏜銑床的工藝和控製要求，係統控製所用觸摸屏軟件主要采用WinCC flexible Standard 2008組態軟件（jiàn），它（tā）可以為全部基於windows ces的SIMATIC HMI設備組態。編程軟件STEP 和WinCC flexible之間的結合（hé），可以借助統一（yī）的編程組態公斤、數據庫和通信協議來進行（háng）控製，同時軟件內置的軟件操作截麵主要包括（kuò）6個功能窗口和1個啟動窗口等所共同構成，並且係統（tǒng）的啟動（dòng）自檢需要先進入包括用戶登錄信息、級別（bié）以及時間（jiān）顯示等基本數據在內的啟動窗（chuāng）口，然後可以通過對應按鍵的點擊來進（jìn）入對應（yīng）的功能窗口部位，而用戶隻需要在各個功（gōng）能窗口（kǒu）即可完成以下方麵的工作（zuò）：設定工（gōng）作台的移（yí）動數值和方向以及主軸箱的升降數值、方向以及主軸和滑塊的移動數值與方向；切（qiē）換機床（chuáng）的空檔、低檔和高檔；實現主軸或者進給電動機（jī）的正向（xiàng）轉動、反向轉動和（hé）停止操作；係統輔助、清零以及改變供給電動機的轉動速率等。

3.2 兩台PLC之間數（shù）據通訊

S7-200PLC之間（jiān）的PPI通信借助Profibus電纜分別（bié）連接到各個PLC的（de）端（duān）口上，並要借助多主站電纜與裝有WIN的PC進行（háng）連（lián）接來組成一（yī）個借助PPI協議來進行通信的（de）網絡。首先，在STEP7-Micro/Win編程軟件內（nèi）設置斷口，將1#PLC和2#PLC作（zuò）為主站的站地址設置（zhì）為3和2，並要將編程所用（yòng）計（jì）算機（jī）的站（zhàn）地址（zhǐ）設置為0.然後需要借助NETW 和NETR 指令來編寫相應的PPI 通（tōng）信程序，而S7-200PLC 之間的PPI 通信則也可以借助NETW和NETR指令來實（shí）現主站的數據交換，從站側則不需要借助（zhù）通信程序的編寫，隻需要向緩（huǎn）衝區和提取和提供（gòng）數據（jù）即（jí）可完成。

總之，基於觸摸屏與PLC的自動鏜銑床控製係統具有（yǒu）以繼電器-接觸（chù）器（qì）為基礎的傳統鏜銑床控製係統更高的運行性能和（hé）可靠（kào）性，並且該係統（tǒng）的操作便捷，精度高，可以滿足當前各類製造（zào）業的施生產需求，所以具有很高的（de）推廣和使用價值。

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