基於 PLC 和觸摸（mō）屏的數控（kòng）鑽床控製係統
2018-9-28 來源： 廣東石油化工學院 機電工程學院 作者：黃伯誌 鄧昌奇
摘（zhāi） 要：根據鑽床加工的（de）需求，設計（jì）一種（zhǒng）數控鑽床控製係統，係統采用（yòng） PLC 與觸（chù）摸屏結合的自動控製。 介紹鑽床的加工要求與工作（zuò）原理，控製係統的軟件設計，以及人機界麵的設（shè）計實現過程。
關鍵詞：PLC；觸摸屏；數控鑽床；設計；實現（xiàn）
傳統的普（pǔ）通鑽床鑽孔的精度和效率受到工人的（de）熟練程（chéng）度、疲勞程度等人力因素（sù）影響較大，滿足不了現代工業的發展需求,影響（xiǎng）到企業的生存、發展和經濟效益，因此大多數生產廠家都采用高度自動化的生產線。 為了（le）使工業控製更加簡單化、具體化，介紹一種基於 PLC 與觸摸屏的人機界麵（miàn）數控鑽床控製係（xì）統的設計，以方便（biàn）操（cāo）作者的操作與監控，來提高傳統普通鑽（zuàn）床控製（zhì）精度和生產效率。
1 、控製要求
PLC與觸摸（mō）屏控製（zhì）鑽床的加工要求 ： 在觸摸屏 ，操作者可輕輕地接觸界麵的圖形與符（fú）號 ，實現自動、手動（dòng）、啟動、停止（zhǐ）、急停等控製功能；在觸摸屏可設定工件鑽孔的孔數（shù）、進給量、進給循環次數；可（kě）在觸摸屏顯示鑽頭運行、工件旋轉（zhuǎn）狀（zhuàng）態以及已鑽孔的孔數。
2 、硬件設計
工作鑽削時（shí），工件固定在工作台上，鑽頭（tóu）旋轉為主運（yùn）動，鑽（zuàn）頭軸向移動為（wéi）進給運（yùn）動。 數控鑽床的（de）刀具的進給（gěi）和（hé）工件的旋轉分別由兩台步進電動機拖動（dòng），鑽頭的進給由步進電機控製上下移動，鑽頭主軸（設為 Z軸）旋轉由三相交（jiāo）流電機驅動，轉速由（yóu）變頻器調節控製，工件的旋轉軸（設為 B 軸）由步進電機驅動,采用PLC 為控製核心。
係統硬件結（jié）構設計如（rú）圖 1 所示。
圖（tú）1係統硬件結構
3 、軟件設計
3.1 PLC控製係統的 I/O 分配
根據係統設計方案要求，PLC 的輸入元件包括啟動、停（tíng）止按鈕,手動、自動工作方（fāng）式選擇切換開（kāi）關,Z 軸主（zhǔ）軸點動、B 軸點動按鈕，B 軸清零按鈕、 行程控製開關，Z 軸（zhóu）清零（líng）按鈕，B 軸清零按鈕, 控製 Z 軸（zhóu）正向和（hé）負向的行（háng）程限位開關等。 PLC 的輸出元件包括 Z 軸步進電機三相繞組、B 軸步進電機三相（xiàng）繞組、 冷卻液電機接觸器線圈
、鑽頭主軸電機接觸器線圈。
觸摸屏畫麵上的按鈕產生的信號不（bú）能送給 PLC 的輸（shū）入繼電器（如X000）， 必須用輔助（zhù）繼電器 M 來傳（chuán）遞 ， 因 為它們（men）的ON ／ OFF 狀態惟 一地取決於外部輸入電路的通斷狀（zhuàng）態，不能用觸摸屏上的按鈕來改變。 PLC 的地址分配如表 1 所示。
表 1 PLC 的地址分配
3.2 程序流程
係統控製流程如圖 2 所示。 初始化是檢測所輸入信（xìn）號是否滿足條件要求,如啟動、過（guò）載的要求。 程序有手動控製程序和自動控製程序，手動控製程序包括（kuò）主軸鑽頭上升或下降、工（gōng）作台旋轉等（děng）；自動控製（zhì）程序包括冷卻液開、主軸鑽頭旋轉、自動（dòng）上升或下降（jiàng）等。
圖 2 係統控製流程
3.3 程序（xù）邏輯
PLC 是自動線控製係統的關鍵設備（bèi）, 自動線在各種工作方式下（xià）的全部工作過（guò）程都是在 PLC 和觸（chù）摸屏的監控下進行的。 選擇 FX1N-24MT 型 PLC， 24VDC 穩壓電源。
用（yòng） PLC 提供有關的指令編寫梯形圖，如圖 3所示。
圖 3 程序梯形圖
4 、觸摸屏畫麵（miàn）設計
選用MT506T(320×240)觸摸屏來實現係統控（kòng）製。根據（jù）係統要求，觸摸屏（píng）需要設置（zhì）如下畫麵：
（1）開機顯示的首頁畫麵，如圖 4 所示。
（2）功能畫麵，如圖 5 所（suǒ）示。
圖 4首頁畫麵圖 圖5 功能畫麵
（3）設定參數畫麵，如圖 6 所示。在按（àn）下“自動”前提下，單（dān）擊“設定參數（shù）”按鈕，畫麵將切換到（dào）設定參數畫麵，用戶可以在此設定係統的相關參數。
（4）手動設定畫麵（miàn），如圖 7 所示。
圖6 設定參（cān）數畫麵 圖 7 手動設定（dìng）畫麵
在按（àn）下“手動”前提下，單擊“手動設定（dìng）”按（àn）鈕，畫麵將切換（huàn）到手動設定畫麵， 用戶可以在此手動控製相關操作。
（5）數據顯示畫麵，如圖 8 所示。單擊“數據顯示（shì）”按鈕，畫麵將切換到數據顯（xiǎn）示畫麵（miàn），用戶可以觀察自動運行的狀態。
（6）操作說明畫麵，如圖 9 所示。
圖 8數據顯示（shì）畫麵 圖 9 操作說明畫麵
在（zài）首頁畫麵，觸控“操作說明”按鈕，畫麵（miàn）將切換（huàn）到操作說明畫麵，用戶可（kě）以在此查看係統的相關操作說（shuō）明，閱讀完後，任意觸控其畫麵，畫麵將切換到首頁畫麵。組態軟件采（cǎi）用 Easy Builder500 。 編程（chéng）好觸摸屏畫（huà）麵後，即可進行編譯：執行“工具”菜單命令，選擇（zé）“編譯”；編譯通過後，將畫麵下載到觸摸屏。
在下載（zǎi）屏幕文（wén）件之前，應（yīng）使用規定的通信電纜連接觸摸（mō）屏的通信接口與計算機的 RS-232C 接口，將觸摸屏切換到下載（zǎi）模式，設置（zhì）好通（tōng）信參數（shù），然後執（zhí）行組態軟件的下載命
令，將屏幕文（wén）件（jiàn）寫入到觸摸（mō）屏的存儲器。
5 、結語
由於（yú）運用 PLC 與（yǔ）觸（chù）摸屏（píng）的結合控製,因（yīn）此 PLC 的I/O 點（diǎn）數較少，接線較為簡單 。 經過安裝與調試 ，係（xì）統運行後（hòu），人機界麵顯示清晰，使用（yòng）方便，更加人性化，運行安全可靠，大大提高了（le）生（shēng）產效率，降低了（le）勞動強度。
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