浅析可编程控制器（PLC）在内圆切割机中的应用

时间：2018-05-30 10:20:07

关键字： plc 可编程控制器机中

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[导读]1.引言微控内圆切割机是半导体行业的主要产品，每年的销售量大约为50~60台，而且每年销售量呈递增趋势，但以前我厂制造的内圆切割机主要采用单片机进行控制，由于线路板为手工焊制，出错率相当大，维修率也非常高，

1.引言

微控内圆切割机是半导体行业的主要产品，每年的销售量大约为50~60台，而且每年销售量呈递增趋势，但以前我厂制造的内圆切割机主要采用单片机进行控制，由于线路板为手工焊制，出错率相当大，维修率也非常高，客户反映设备问题很多，为此我们对机器的电器部分进行了改造。采用PLC控制，文本显示器进行参数的设定和显示。通过生产销售，用户反映很好，提高了设备的可靠性。

2.PLC的结构设计

PLC全称为可编程序控制器，其运行可靠，故障率低。已成为主要的工业控制产品，其功能强大，内部有定时器、计数器等辅助寄存器。其可通过外部信号的给定，来触发输出端的继电器等信号。来完成对整机的控制。PLC主要有继电器型和晶体管型两种。

内圆切割机，采用的是三菱FX1s-30MT-001晶体管型PLC,这种PLC为16点输入，14点输出，晶体管型，其供电电压为交流220V,其内部自带直流24V电源，可供输入部分感应开关用，为其供电。输出的Y0口设定为固定的步进电机脉冲输出口，Y1口设定为固定的步进电机方向输出口。将此两信号输入到步进电机驱动器，控制步进电机的进给。同时配有RS232口，可同文本显示器进行数据交换。并通过文本显示器设定和显示PLC内的数据参数。

生产的内圆切割机，从控制方面主要采集的信号和主要控制的输入点包括：1.手动/自动方式选择，手动方式主要为切割过程前对刀所用，内圆切割工艺中，手动对刀方式是必须的；自动方式主要为对刀过程完成后，进行自动切割过程。到达设定片数后，机器自动停车。2.运行/停止主要是对自动切割过程发出信号和停止信号。3.主轴/冷却主要是为了开启主轴电机和冷却电机。4.点动向左、向右、向前、向后主要是手动对刀过程中调整机器用，这些按钮只在手动方式下才起作用。5.前限位、后限位、左限位、右限位，电机退回位主要是开关检测信号，提供极限位置保护。6.回位是对报警信号的确认。主要控制的输出点包括：1.步进脉冲、步进方向、脱机信号等。2.主轴电机、冷却电机、主轴制动。3.控制快进快退横向电机左右行走继电器。4.报警灯、按钮指示灯等信号。

上述为控制PLC的输入输出各点，由此我们画出的硬件控制线路图如下：

图一

3.PLC程序对内圆切割机的控制设计

3.1对切割过程中片数统计的控制程序

内圆切割机的切割工艺中要求，第一刀切割不能统计到切割片数中，因此要避开，其切割片数到设定的数值后，报警机器停车。其程序控制如下：

LPD m9 //*自动运行开启后*// AND X013 //*自动运行在右限位*//

OUT m10 //*设第一刀标志*// OUT m10 //*设第一刀标志*//

DMOV D520 D522 //*传送未切片数值*// LD m10 //*取第一刀开始切标志*//

LD m10 //*取第一刀开始切标志*// AND X013 //*右限位到后*//

LD m11 //*设切过一刀标志，开始准备计数*//

ANDP X013 //*右限位上升沿时*//

DSUB D522 K1 D522 //*剩余未切片数减1计数*//

3.2对切割过程中走设置片厚的控制程序

内圆切割机的切割工艺中要求，片厚的要求很高，平行度、一致度要求很高，为后道工序研磨工艺做准备，这就要求走片厚时精确度很高，采用三相反应式步进电机，其成本低，运行平稳。采用细分数，消除电机的低频震荡。提高了电机的输出转矩，同时提高了电机的分辨率。

其步进距离计算过程如下：设置片厚为D516（PLC数字单元）单位为mm,三相步进电机的步距角为0.75°/1.5°，设定细分数为10,其细分后步距角为0.75°÷10=0.075°，则步进电机一转所需要的脉冲数为360°÷0.075°=4800脉冲，进给采用步进电机带滚珠丝杠传动。步进电机转一圈，丝杠对应转一圈，丝杠螺距为4mm,那么1mm对应的步进电机脉冲数为4800÷4=1200,片厚D518为两位带小数值，所以D516对用步进电机的脉冲数为D516*K12.即为控制步进电机输出所需脉冲数。

其步进速度计算过程如下：设置速度为D520（PLC数字单元）单位为mm/min,D520÷K60换算为单位mm/s送入D522.步进电机1mm对应的脉冲数为1200,对应D520速度下一秒钟对应的脉冲数为D522*K1200.那么脉冲周期T=1/d522*K1200.则脉冲频率F=1/T=D522*K1200.即为控制步进电机的输出频率。

以上两个计算过程控制程序如下：

DMOV D516 D518 //*传送片厚设定值*//

DMUL D518 K12 D518 //*将片厚值转换成所需脉冲数*//

DDIV D520 K60 D522 //*传送速度设定值*//

DMUL D522 K1200 D522 //*将速度值转换成所需脉冲频率*//

PLSR D522 D518 K100 Y000 //*按指定速度走片厚设定值，脉冲频率为D522KHz,脉冲数为D518,加减速时间为100ms,输出口为Y000*//注意脉冲频率值不能超过100KHZ.

3.3对机器点动时前后行走时的控制程序

点动过程是内圆切割机切割工艺中的必需过程，其通过频率的设定，可改变纵向丝杠的行走速度提高效率。通过点动操作调整好前后的相行程，并调整好左右切割过程中切割透的行程。

LD m8 //*在手动方式下*//

DMOV K0 D0 //*设定脉冲数0,即步进电机输出脉冲数不受控制，无穷大*//

DMOV D530 D532 //*手动时的脉冲频率*//

PLSR D532 D0 K100 Y000 //*手动时走动，频率为D532值，脉冲数为0,即对脉冲数没有限制。加减速时间为100 ms,输出口为Y000*//