基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床研究

申屠振濤

摘 ?要：本文講述了基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床研究，他們是組成本次所研究的數(shù)控鉆床的關鍵，介紹了伺服電機、PLC以及觸摸屏的選用以及電氣原理圖的設計。

關鍵詞：數(shù)控鉆床;西門子PLC;西門子觸摸屏

中圖分類號：TP273

中國制造2025是現(xiàn)階段我國工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略，而數(shù)控技術則是中國制造2025中不可或缺的一部分。現(xiàn)階段我國數(shù)控技術對數(shù)控生產(chǎn)設備也有更高的需求，要求數(shù)控設備更加的智能化，人性化，當然我國的數(shù)控生產(chǎn)廠家也研發(fā)出了各種不同的數(shù)控機床。但是，對于一些對產(chǎn)品有特殊要求的生產(chǎn)設備，這樣的設備通常界面復雜，操作困難，而且價格也是相對較貴，使得一些中小型企業(yè)沒有這樣的設備。所以界面簡單易懂，操作簡潔明了，而且價格又不貴的數(shù)控系統(tǒng)就很有必要出現(xiàn)。我采用觸摸屏和PLC的控制作為數(shù)控鉆床的核心來進行研究改造數(shù)控鉆床。

1伺服電機選用以及PLC、觸摸屏的選用，連接伺服電機的圖

伺服電機需要三臺（X，Y，Z軸）以及一臺主軸電機，因為是小型臺鉆，所以選用的是750W的西門子S-1FL6伺服電機以及1500W的主軸電機。接下來是PLC的選擇，因所需的要求，此次研究采用的的PLC是西門子S7-200 PLC 此PLC應用領域極為廣泛，集成的24V負載電源，可直接連接到傳感器和變送器，擁有4個不同的基本型號的8種CPU可應對各種不同的場合。然后選擇了可以與之相配合西門子smart-700觸摸屏，800x480dpi寬屏顯示設計與傳統(tǒng)屏幕相比具有更大的可視面積，使單個畫面中可以顯示更多的信息。擁有高端的arm處理器，主頻能夠達到400MHZ，集成的RS 422/485通訊口可以和市場主流的小型PLC建立穩(wěn)定可靠的通訊連接。伺服驅動器則采用了西門子的SINAMICS V90驅動器，可以實現(xiàn)內(nèi)部定位塊功能，同時具有脈沖位置控制，速度控制，力矩控制模式。V90 支持即插即用式調(diào)試，伺服性能充分優(yōu)化，與 SIMATIC PLC 快速集成，具有更好的可靠性。伺服電機采用SIMOTICS S-1FL6伺服電機，電機為自然冷卻的永磁同步電機，能夠支持3倍過載，可根據(jù)實際應用選配增量式或絕對值編碼器，能夠充分滿足對動態(tài)性能、速度設定范圍要求。倆者配套使用，形成更好的伺服系統(tǒng)。主軸變頻器也是采用了西門子SINAMICS V20。

圖1為連接伺服電機的簡圖。

2數(shù)控鉆床電氣原理圖的設計

圖2為電氣原理圖的簡要設計，它是由西門子S7-200 PLC控制伺服電機，西門子smart-700觸摸屏連接PLC，來控制西門子S7-200 PLC的運行，然后來完成數(shù)控鉆床的X、Y、Z軸的移動，以及主軸的轉速的調(diào)整。

3數(shù)控鉆床PLC程序的編寫

數(shù)控鉆床的PLC程序的編寫包括數(shù)控主軸模塊PLC的編寫以及數(shù)控機床控制系統(tǒng)的輔助功能模塊PLC的編寫。（包括主軸轉速的調(diào)整，冷卻液的開關，歸零位的設置，X、Y、Z軸的工進、快進、快退、停止）。PLC與觸摸屏控制鉆床的加工要求：在觸摸屏上，操作者可以簡單明了的來實現(xiàn)自動、手動、啟動、停止、急停等控制功能，并且還可以實現(xiàn)各輔助功能。下面是一個程序的截圖

4工作原理以及具體能力

該設備的工作原理是由觸摸屏發(fā)送指令給PLC，然后PLC來控制伺服驅動電路完成的，這些指令通過驅動電路的轉換和放大，來驅動伺服電機以及主軸電機。觸摸屏與PLC的合作極大地提高了數(shù)控鉆床的工作效率，簡單化了傳統(tǒng)數(shù)控鉆床的操作，更好的控制鉆多個孔的位置精度，更快的完成鉆孔，還能記錄孔的參數(shù)。并且采用觸摸屏和PLC組成的數(shù)控鉆床也能夠有效提升機器的性能，提升工作的精度和流暢性，改善工作效率。

5結語

運用了PLC與觸摸屏的結合控制，界面顯示簡單，使用更加方便，更加人性化，運行更加安全可靠，提高了生產(chǎn)效率，功能精簡，操作簡單易懂，經(jīng)濟實用的一個數(shù)控系統(tǒng)就具有很大的發(fā)展優(yōu)勢。在以后觸摸屏和PLC的組成的數(shù)控鉆床不斷的完善，將進一步體現(xiàn)其功能價值，會有更多的拓展性，會在更多的機床上得到采用。

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