陸家輝

摘要：基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床的系統(tǒng)是數(shù)控鉆床的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床的研究，介紹了數(shù)控鉆床的系統(tǒng)組成部分，以及觸摸屏操作界面的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：數(shù)控鉆床;觸摸屏與PLC

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273

引言

目前市場(chǎng)上的一些中小型生產(chǎn)設(shè)備，普遍存在著對(duì)智能化、數(shù)控化及人性化的發(fā)展需求。傳統(tǒng)的鉆床，其精度的保障來(lái)源于操作者的熟練程度，工作時(shí)長(zhǎng)和鉆床本身自帶精度等無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展需求。因此，功能精簡(jiǎn)，操作簡(jiǎn)單易懂，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一個(gè)數(shù)控鉆床就具有很大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床采用觸摸屏和PLC的結(jié)合設(shè)計(jì)，使用方便，安全可靠。提高了生產(chǎn)效率，降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1數(shù)控鉆床的系統(tǒng)組成

1.1基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床主體控制系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)主要通過(guò)觸摸屏發(fā)出指令，在PLC接收指令后，然后把指令發(fā)送到各個(gè)軸位置使主軸運(yùn)轉(zhuǎn)和伺服經(jīng)給。以及各種輔助控制系統(tǒng)，冷卻液的開(kāi)關(guān)等系統(tǒng)。系統(tǒng)控制主要分自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩種方式，手動(dòng)控制包括XYZ三個(gè)方向的移動(dòng)，主軸的正反轉(zhuǎn)和停止，冷卻液的開(kāi)關(guān)等。自動(dòng)運(yùn)行包括XYZ三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，主軸鉆頭旋轉(zhuǎn)速度，上升和下降等。

圖1為數(shù)控鉆床總體組成：觸摸屏和PLC組成控制界面。

1.2數(shù)控鉆床主軸系統(tǒng)

由觸摸屏與PLC構(gòu)成的主軸系統(tǒng)主要是通過(guò)PLC來(lái)對(duì)主軸電機(jī)進(jìn)行控制，發(fā)揮對(duì)主軸的轉(zhuǎn)速的調(diào)整。主軸的旋轉(zhuǎn)由三相交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速由變頻器控制。在按下在觸摸屏中的主軸正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)按鈕之后，由觸摸屏發(fā)出信號(hào)通過(guò)i/o接口傳輸?shù)絇LC中，PLC收到信號(hào)后輸出給變頻器，變頻器控制主軸電機(jī)開(kāi)始運(yùn)作，主軸鉆頭開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。在觸摸屏中可以查看當(dāng)前主軸轉(zhuǎn)速，通過(guò)點(diǎn)擊修改按鈕修改主軸轉(zhuǎn)速。

1.3 數(shù)控鉆床伺服進(jìn)給系統(tǒng)

數(shù)控鉆床的進(jìn)給為X，Y，Z三軸的伺服電動(dòng)機(jī)。通過(guò)PLC的信號(hào)傳輸來(lái)是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)三軸方向上的位移。其主要的運(yùn)作方式通過(guò)PLC發(fā)送指令到伺服驅(qū)動(dòng)電路，然后通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)傳至伺服電機(jī)，由伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉆床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)作，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向上的快速進(jìn)給和工作進(jìn)給。

1.4數(shù)控鉆床加工設(shè)計(jì)

基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床工作時(shí)，工件被固定在Y方向移動(dòng)的工作臺(tái)上，鉆頭的旋轉(zhuǎn)作為主運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的移動(dòng)和鉆頭的移動(dòng)作為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主軸鉆頭的旋轉(zhuǎn)和各個(gè)軸的進(jìn)給分別有一個(gè)三相電動(dòng)機(jī)和三個(gè)伺服電動(dòng)帶動(dòng)。

2觸摸屏的界面設(shè)計(jì)

觸摸屏是鉆床與操作者實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的途徑。通過(guò)對(duì)觸摸屏的控制實(shí)現(xiàn)人對(duì)鉆床的控制與交流。基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床既要擁有和普通數(shù)控鉆床相同的主要功能和輔助功能同時(shí)需要比普通的數(shù)控鉆床顯得更加便捷，以方便操作者對(duì)鉆床的監(jiān)視和控制。觸摸屏采用西門(mén)子Smart 700系列觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于鉆床的控制主要功能畫(huà)面如圖4，主要參數(shù)設(shè)置部分為圖5

操作者通過(guò)觸摸屏上的按鈕進(jìn)行對(duì)鉆床主要功能的選擇。工件的程序可通過(guò)觸摸屏左側(cè)口的USB端口或TF卡進(jìn)行傳輸，在觸摸屏中選擇對(duì)相應(yīng)程序的選擇后按下運(yùn)行鍵，程序開(kāi)始運(yùn)行，鉆床開(kāi)始運(yùn)作。按下主軸停止鍵，主軸停止工作并暫停程序，重新啟動(dòng)需按運(yùn)行鍵。按下復(fù)位鍵，程序回到開(kāi)頭處，并使鉆床鉆頭回到原點(diǎn)位置。X，Y，Z三軸可通過(guò)相應(yīng)按鍵手動(dòng)移動(dòng)。按下X，Y，Z方向按鈕，即可進(jìn)行手動(dòng)移動(dòng)，雙擊按鈕即可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)。在主要參數(shù)部分中，操作者可修改主軸轉(zhuǎn)速，來(lái)提高主軸的轉(zhuǎn)速，在程序開(kāi)始前，可以通過(guò)修改當(dāng)前程序循環(huán)次數(shù)來(lái)調(diào)整該程序需要循環(huán)的次數(shù)。在此界面中并可以記錄已經(jīng)加工完成數(shù)量。

3觸摸屏與PLC的連接通訊

1.連接組態(tài)PC

通過(guò)連接組態(tài)PC，可以達(dá)到傳送項(xiàng)目，傳送設(shè)備映像，將觸摸屏恢復(fù)至出廠設(shè)置，備份，恢復(fù)等功能。

2.將HMI設(shè)備進(jìn)行連接，首先關(guān)閉觸摸屏，然后就將PC/PPI電纜的RS485接頭與觸摸屏連接，將PC/PPI電纜的RS232接頭與PC端口相連接。

3.在PC中安裝好觸摸屏和PLC的相關(guān)軟件后，即可進(jìn)入觸摸屏軟件（SIMATIC WinCC flexible 2008）里進(jìn)行對(duì)觸摸屏的界面設(shè)計(jì)以及工程項(xiàng)目的傳輸和下載。

4.PLC和觸摸屏的連接相當(dāng)方便，只需通過(guò)專(zhuān)用連接電纜，設(shè)置好連接的波特率即可將觸摸屏和PLC進(jìn)行連接。

4 結(jié)語(yǔ)

基于觸摸屏和PLC的數(shù)控鉆床采用觸摸屏和PLC的相結(jié)合，具有系統(tǒng)穩(wěn)定，觸摸屏操作安全可靠，使用便捷，更具人性化的操作能夠降低錯(cuò)誤率的同時(shí)提高生產(chǎn)效率和加工精度。隨著觸摸屏和PLC組成的數(shù)控鉆床不斷的進(jìn)一步完善，將會(huì)擁有更多功能，未來(lái)將會(huì)出現(xiàn)基于觸摸和PLC的一系列加工設(shè)備，使得基于觸摸屏和PLC組成的一系列設(shè)備具有更好的通用性、適應(yīng)性和拓展性，稍作改進(jìn)就能夠提高加工精度和生產(chǎn)效率。

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（作者單位：浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）