人機界面和PLC在機床改造的應用

前言：    　 數(shù)控系統(tǒng)按其控制方式劃分有點位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。在機械加工時，數(shù)控系統(tǒng)的點位控制一般用在孔加工機床上（例如鉆孔、鉸孔、鏜孔的機床），其特點是，機床移動部件能實現(xiàn)由一個位置到另一個位置的精確移動，即準確控制移動部件的終點位置，但并不考慮其運動軌跡。實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)點位控制的通常方法可以有：

   　 1、采用全功能的數(shù)控裝置。這種裝置功能十分完善，但其價格卻很昂貴，而且許多功能對點位控制來說是多余的；    　 2、采用單片機控制。這種方法除了要進行軟件開發(fā)外，還要設(shè)計硬件電路、接口電路、驅(qū)動電路，特別是要考慮工業(yè)現(xiàn)場中的抗干擾問題。     　3、采用可編程邏輯控制器控制。

    　由于可編程控制器（PLC）是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的一種工業(yè)控制計算機，具有抗干擾能力強、可靠性極高、體積小等顯著優(yōu)點，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制裝置。

   　 PLC（Program

mable Logical Controller）通常稱為可編程邏輯控制器，是一種以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了現(xiàn)代計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，由于它擁有體積小，功能強、程序設(shè)計簡單、維護方便等優(yōu)點，特別是它適應惡劣工業(yè)環(huán)境的能力和它的高可靠性，使它的應用越來越廣泛，已經(jīng)被稱為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱（即PLC、機器人和CAD/CAM）之一。

    　人機界面是在操作人員和機器設(shè)備之間做雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理及應付隨時可能變化的多功能顯示屏幕。隨著機械設(shè)備的飛速發(fā)展，以往的操作界面由熟練的操作人員才能操作，而且操作困難，無法提高工作效率。但是使用人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設(shè)備目前的狀況，使操作變得簡單生動，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設(shè)備。使用人機界面還可以使機器的配線標準化、簡單化，同時也能減少PLC控制器所需的I/O點數(shù)，降低生產(chǎn)的成本。同時由于面板控制的小型化及高性能，相對的提高了整套設(shè)備的附加價值。

    　步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。

1、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：      　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖1所示，整套電器系統(tǒng)由三部分組成:（1）操作部分（人機界面）:用于操作、設(shè)置機床運行狀況、故障報警;（2）控制部分PLC）:主要控制機床的定位;（3）執(zhí)行部分（步機電機及步機電機驅(qū)動器）。

圖 1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

2、硬件的選擇：     1）、人機界面的選擇的原則：現(xiàn)在市場上的人機界面基本上都能實現(xiàn)以下功能：     指示燈（PLCI/O顯示、內(nèi)部節(jié)點顯示、多段指示燈等）；     開關(guān)（位狀態(tài)型開關(guān)、多段開關(guān)、切換窗口開關(guān)等）；     各種動態(tài)圖表（棒圖、儀表、移動元件、趨勢圖等）；     數(shù)據(jù)顯示（數(shù)值顯示、ASCII顯示、文字顯示等）；     數(shù)據(jù)輸入（數(shù)值輸入、ASCII輸入、文字輸入等）；     異常報警（報警顯示、跑馬燈顯示、事件顯示等）；     靜態(tài)顯示（直線、圓、矩形、文字等）     基于在性價比方面的特點，在本機床作者選擇了臺灣威綸通的MT506T/C。

   　 2）|、PLC 選擇的原則：在PLC選型是時主要是根據(jù)所需功能和容量進行選擇，并考慮維護的方便性，備件的通用性，是否易于擴展，有無特殊功能要求等。     （1）、PLC輸入/輸出點確定：I/O點數(shù)選擇時要留出適當余量；      （2）、PLC存儲容量：系統(tǒng)有模擬量信號存在或進行大量數(shù)據(jù)處理時容量應選擇大些；     （3）、輸出繼電器類型一定是晶體管（