PLC应用在数控平头设备中的典型剖析

　　1、前言

　　我们都知道，使用传统的普通平头设备的进行工件的平头操作，平头面的光滑度和平面度，会受到刀具的精确程度以及操作人员的熟练程度 等诸多因素的影响。鉴于存在这种问题，我们研制了数控平头机，它可以按照输入的进刀曲线连续工作，始终保持高精度和高效率，从而充分保证平头质量。

　　2、 控制要求

　　数控平头机控制要求为：

　　(1)控制系统应可调整刀头加工程序;

　　(2)不同的加工阶段可以选择不同的 加工速度和加工深度。空程的时候的进刀曲线如图1所示，加工时的进刀曲线如图2所示;

　　(3)主轴转速应可调节，且范围应宽广;

　　(4)加工精确度高，加工材料平面的光滑度要求为Ra≤1.6μm;

　　(5)定尺尺寸精度：±0.5mm

　　3、系统的硬件设计

　　根据系统的控制要求配置硬件如下：

　　·可编程控制器：1个西门子公司的S7-200系列CPU222PLC;

　　·人机界面：1个DP210;

　　·外设：2个步进电动机、2个步进电机驱动器、2个三相电动机、1台变频器、1个EM222、8个电磁开关、 4个光电传感器和1个霍尔传感器。系统的硬件结构如图3所示。

　　3.1 系统的I/O点分配

　　由硬件结构图可知,系统需要5个输入点 和14个输出点.CPU222PLC有8个输入点和6个输出点,因此需要增加一个扩展模块,选用8点输出的数字量扩展模块EM222.输入点是I0.0- I0.7;输出点是Q0.0-Q0.5和Q1.0-Q1.7,分配情况见下表1和表2:

　　3.2 控制器

　　系统的关键的设备部分是PLC。PLC是以单片机为核心专门用于工业过程自动化控制的电脑器件，具有极高的可靠性和稳定性。本系统选用西门子公司的S7-200系列CPU222PLC作为控制的核心，利用CPU222的2路独立的20KHz的高速脉冲输出来控制步进电动机的运动。此高速脉冲信号不能直接驱动步进电动机，需通过步进电机驱动器将功率放大后才能起作用。5路数字量输入分别与5个传感器相连接，用来判断 步进电机的位置、工件的位置、刀头的位置。14路数字量输出中，有6路用来控制步进电机驱动器，8路用来控制电磁阀开关。

　　PLC本机有一个通 讯口，为标准的RS-485借口，在PLC与上位机进行通讯时需将RS-485接口转换成标准的RS-232接口，可以采用四门子提供的隔离型 PLC/PPI电缆进行转换。该电缆有拨码开关可以进行设置。在上位几上将控制软件编写好后，通过此线下载程序并监视程序的运行情况。为了降低成本，在程序调试好以后就可以不必用上位机进行操作和控制，而是用简单的操作面板即可。本系统选择是DP210操作面板。