通過大型立式車床項目描述機床數控化的問題,提出臺達PLC解決方案。對于臺達EH 系列高性能PLC單軸伺服定位擴展模塊DVP 01PU-H給出較詳細討論和應用編程案例。
1 引言
隨著機械行業的技術進步和市場的不斷發展,市場需要更高的加工精度和工作效率,普通機床已經遠遠不能滿足用戶的要求,數控機床在市場中所占的比重越來越大。價格合理的數控系統是數控機床市場競爭力的重要因素,太原第一機床廠C515立式車床采用DELTA EH系列PLC加DVP 01PU-H單軸定位模塊,非常方便的實現了速度控制、定位控制、原點復歸、手搖輪MPG輸入等多種功能,不僅滿足數控設備的功能要求,而且響應速度快,價格合理,值得借鑒。
2 項目簡介
太原第一機床廠設計制造的C515單柱立式數控車床,屬于大型車床的一種。最大加工直徑2300mm;最大加工高度1000mm;最大切削量7mm;最小進給量10um。
2.1 主輔傳動
(1)驅動部分采用1臺30KW高壓伺服系統控制工作平臺的旋轉,2臺1.6KW大慣量伺服系統控制水平(X軸)、垂直(Z軸)方向的進給。
(2)傳動部分采用減速機和滾珠絲杠加滑塊傳動,水平(X軸)方向10um/20 pulse、垂直(Z軸)方向10um/30 pulse。
2.3 控制要求
(1)通過操作按鈕實現水平(X軸)、垂直(Z軸)方向的點動(點動速度通過手調電位器控制)。
圖1單柱立車結構
(2)過操作按鈕實現水平(X軸)、垂直(Z軸)方向變速移動(移動速度通過手調電位器控制),可以隨時中止,且不影響下一動作。
(3)原點復歸功能。
(4)手搖輪可以迅速且準確的實現水平(X軸)、垂直(Z軸)方向進給,單步最小進給10um,進給速度與手搖輪轉動速度一致。
(5輪控制模式需提供低(x1)、中(x5)、高(x10)共3個速度,既可用于單步定位,又可用于快速移動,方便用戶操作。
3 臺達數控解決方案
3.1 配置設計
根據系統分析,選用臺達EH 系列高性能PLC作為主控單元。DVP 32EH00T(32點200Khz高速輸出型主機) + DVP 48HP00R(48點繼電器擴充24D+I24DO) + DVP 04AD-H(4點AI擴充) + DVP 01PU-H(單軸定位擴充) + DVP 01PU-H(單軸定位擴充)。 其中DVP 32EH00T主機可輸出200K開基極脈沖信號,用于控制工作平臺旋轉的30KW 380V高壓伺服;2個DVP 01PU-H單軸定位模塊分別用于控制水平(X軸)、垂直(Z軸)方向的進給;DVP 04AD-H模擬量采集模塊用于檢測2路電位器調節的電壓值作為設定的工作速度。
3.2 主機簡介
DELTA EH PLC,程序容量15872 steps,處理速度0.24us,輸入/輸出點數最大各256個,可擴展8個功能模塊,自帶雙通訊口(可擴COM3)采用MODBUS協議,Easy Link功能可方便實現集聯,自帶4路高速脈沖輸入(最高2路達200K),DVP20EH00T和DVP32EH00T機型支持雙路200K脈沖輸出。是一款功能強大的PLC主機。系統變量定義如表1所示。
表1系統變量定義
3.3 模擬量采集模塊簡介
DVP 04AD-H是一款4路14位模擬量采集模塊,既可以單獨使用,通過RS485通訊遠程控制,也可以作為EH PLC的功能擴展,使用FROM/TO指令控制操作,精度高,響應速度快。
3.4 伺服定位模塊簡介
DVP 01PU-H單軸定位模塊,是一款非常實用的速度/位置控制模塊,專門用于步進和伺服系統的速度/位置控制的功能。DVP 01PU-H單軸定位模塊使用簡便、功能完善、響應速度快、價格合理。不僅可接受LSN/LSP/DOG等開關量信號,還可接受200K的A/B相脈沖信號(差動或5-24V開基極)作為手搖輪MPG脈沖輸入,可輸出200K差動脈沖信號(支持正負脈沖、脈沖加方向、AB相信號),支持電子齒輪比。運行命令(#CR31)提供軟件START、軟件STOP、點動JOG及原點復歸功能的使用。工作模式設定能夠實現速度控制、定位控制、手搖輪MPG輸入等多種功能。
4 軟件開發
該數控車床最重要的控制要求是準確的位置控制、變速度控制和快速的響應速度。使用了三個功能模塊,主要功能全部通過PLC模塊來實現,全部程序不足1000steps。
4.1 開發要點
由于大量使用FROM/TO語句,使用時需注意以下幾點:
(1)為了控制程序掃描時間,建議規劃使用FROM/TO語