人機(jī)界面和PLC在機(jī)床改造的應(yīng)用

前言：    　 數(shù)控系統(tǒng)按其控制方式劃分有點(diǎn)位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。在機(jī)械加工時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)的點(diǎn)位控制一般用在孔加工機(jī)床上（例如鉆孔、鉸孔、鏜孔的機(jī)床），其特點(diǎn)是，機(jī)床移動(dòng)部件能實(shí)現(xiàn)由一個(gè)位置到另一個(gè)位置的精確移動(dòng)，即準(zhǔn)確控制移動(dòng)部件的終點(diǎn)位置，但并不考慮其運(yùn)動(dòng)軌跡。實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)點(diǎn)位控制的通常方法可以有：

   　 1、采用全功能的數(shù)控裝置。這種裝置功能十分完善，但其價(jià)格卻很昂貴，而且許多功能對(duì)點(diǎn)位控制來(lái)說(shuō)是多余的；    　 2、采用單片機(jī)控制。這種方法除了要進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)外，還要設(shè)計(jì)硬件電路、接口電路、驅(qū)動(dòng)電路，特別是要考慮工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的抗干擾問(wèn)題。     　3、采用可編程邏輯控制器控制。

    　由于可編程控制器（PLC）是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性極高、體積小等顯著優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制裝置。

   　 PLC（Program

mable Logical Controller）通常稱為可編程邏輯控制器，是一種以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，由于它擁有體積小，功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是它適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力和它的高可靠性，使它的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)被稱為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱（即PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。

    　人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間做雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來(lái)處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時(shí)可能變化的多功能顯示屏幕。隨著機(jī)械設(shè)備的飛速發(fā)展，以往的操作界面由熟練的操作人員才能操作，而且操作困難，無(wú)法提高工作效率。但是使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況，使操作變得簡(jiǎn)單生動(dòng)，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個(gè)機(jī)器設(shè)備。使用人機(jī)界面還可以使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，同時(shí)也能減少PLC控制器所需的I/O點(diǎn)數(shù)，降低生產(chǎn)的成本。同時(shí)由于面板控制的小型化及高性能，相對(duì)的提高了整套設(shè)備的附加價(jià)值。

    　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。

1、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：      　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖1所示，整套電器系統(tǒng)由三部分組成:（1）操作部分（人機(jī)界面）:用于操作、設(shè)置機(jī)床運(yùn)行狀況、故障報(bào)警;（2）控制部分PLC）:主要控制機(jī)床的定位;（3）執(zhí)行部分（步機(jī)電機(jī)及步機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器）。

圖 1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

2、硬件的選擇：     1）、人機(jī)界面的選擇的原則：現(xiàn)在市場(chǎng)上的人機(jī)界面基本上都能實(shí)現(xiàn)以下功能：     指示燈（PLCI/O顯示、內(nèi)部節(jié)點(diǎn)顯示、多段指示燈等）；     開(kāi)關(guān)（位狀態(tài)型開(kāi)關(guān)、多段開(kāi)關(guān)、切換窗口開(kāi)關(guān)等）；     各種動(dòng)態(tài)圖表（棒圖、儀表、移動(dòng)元件、趨勢(shì)圖等）；     數(shù)據(jù)顯示（數(shù)值顯示、ASCII顯示、文字顯示等）；     數(shù)據(jù)輸入（數(shù)值輸入、ASCII輸入、文字輸入等）；     異常報(bào)警（報(bào)警顯示、跑馬燈顯示、事件顯示等）；     靜態(tài)顯示（直線、圓、矩形、文字等）     基于在性價(jià)比方面的特點(diǎn)，在本機(jī)床作者選擇了臺(tái)灣威綸通的MT506T/C。

   　 2）|、PLC 選擇的原則：在PLC選型是時(shí)主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方便性，備件的通用性，是否易于擴(kuò)展，有無(wú)特殊功能要求等。     （1）、PLC輸入/輸出點(diǎn)確定：I/O點(diǎn)數(shù)選擇時(shí)要留出適當(dāng)余量；      （2）、PLC存儲(chǔ)容量：系統(tǒng)有模擬量信號(hào)存在或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時(shí)容量應(yīng)選擇大些；     （3）、輸出繼電器類型一定是晶體管（