在組合機(jī)床自動線中终琅，一般根據(jù)不同的加工精度要求設(shè)置三種滑臺（1）液壓滑臺，用于切削量大找前，加工精度要求較低的粗加工工序中；（2）機(jī)械滑臺躺盛，用于切削量中等，具有一定加工精度要求的半精加工工序中槽惫；（3）數(shù)控滑臺，用于切削量小界斜，加工精度要求很高的精加工工序中仿耽。可編程控制器（簡稱PLC）以其通用性強(qiáng)各薇、可靠性高项贺、指令系統(tǒng)簡單、編程簡便易學(xué)峭判、易于掌握开缎、體積小、維修工作少糠管、現(xiàn)場接口安裝方便等一系列優(yōu)點滤躺，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動控制中蝎蛤。特別是在組合機(jī)床自動生產(chǎn)線的控制及CNC機(jī)床的S屠途、T、M功能控制更顯示出其卓越的性能挪吱。PLC控制的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)應(yīng)用于組合機(jī)床自動生產(chǎn)線上的數(shù)控滑臺控制带诊，可省去該單元的數(shù)控系統(tǒng)使該單元的控制系統(tǒng)成本降低70~90%，甚至只占用自動線控制單元PLC的3~5個I/O接口及<1KB的內(nèi)存捺柬。特別是大型自動線中可以使控制系統(tǒng)的成本顯著下降于箩。

2 PLC控制的數(shù)控滑臺結(jié)構(gòu)

　　一般組合機(jī)床自動線中的數(shù)控滑臺采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)。采用PLC控制的數(shù)控滑臺由可編程控制器望泪、環(huán)行脈沖分配器判嘀、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)和伺服傳動機(jī)構(gòu)等部分組成宾芥，伺服傳動機(jī)構(gòu)中的齒輪Z1侣夷、Z2應(yīng)該采取消隙措施，避免產(chǎn)生反向死區(qū)或使加工精度下降仑乌；而絲杠傳動副則應(yīng)該根據(jù)該單元的加工精度要求百拓，確定是否選用滾珠絲杠副。采用滾珠絲杠副晰甚，具有傳動效率高衙传、系統(tǒng)剛度好、傳動精度高、使用壽命長的優(yōu)點蓖捶，但成本較高且不能自鎖地回。
3 數(shù)控滑臺的PLC控制方法
數(shù)控滑臺的控制因素主要有三個：

3.1 行程控制

　　一般液壓滑臺和機(jī)械滑臺的行程控制是利用位置或壓力傳感器（行程開關(guān)/死擋鐵）來實現(xiàn)；而數(shù)控滑臺的行程則采用數(shù)字控制來實現(xiàn)俊鱼。由數(shù)控滑臺的結(jié)構(gòu)可知刻像，滑臺的行程正比于步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角，因此只要控制步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角即可亭引。由步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特性可知步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角正比于所輸入的控制脈沖個數(shù)绎速；因此可以根據(jù)伺服機(jī)構(gòu)的位移量確定PLC輸出的脈沖個數(shù)：

n= DL/d （1）

式中 DL——伺服機(jī)構(gòu)的位移量（mm）

d ——伺服機(jī)構(gòu)的脈沖當(dāng)量（mm/脈沖）

3.2 進(jìn)給速度控制

　　伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度取決于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速皮获，而步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于輸入的脈沖頻率;因此可以根據(jù)該工序要求的進(jìn)給速度,確定其PLC輸出的脈沖頻率:

f=Vf/60d (Hz) (2)

式中 Vf——伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度(mm/min)

3.3 進(jìn)給方向控制

　　進(jìn)給方向控制即步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制焙蚓。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過改變步進(jìn)電機(jī)各繞組的通電順序來改變其轉(zhuǎn)向;如三相步進(jìn)電機(jī)通電順序為A-AB-B-BC-C-CA-A…時步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A…順序通電時步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。因此可以通過PLC輸出的方向控制信號改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序來實現(xiàn)裸岁，或經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序來改變步進(jìn)電機(jī)繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)届辽。

4 PLC的軟件控制邏輯

　　由滑臺的PLC控制方法可知，應(yīng)使步進(jìn)電機(jī)的輸入脈沖總數(shù)和脈沖頻率受到相應(yīng)的控制郊啄。因此在控制軟件上設(shè)置一個脈沖總數(shù)和脈沖頻率可控的脈沖信號發(fā)生器映贞；對于頻率較低的控制脈沖，可以利用PLC中的定時器構(gòu)成寄菲，如圖2所示裁堤。脈沖頻率可以通過定時器的定時常數(shù)控制脈沖周期，脈沖總數(shù)控制則可以設(shè)置一脈沖計數(shù)器C10起胡。當(dāng)脈沖數(shù)達(dá)到設(shè)定值時灵吃，計數(shù)器C10動作切斷脈沖發(fā)生器回路，使其停止工作息沐。伺服機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)無脈沖輸入時便停止運轉(zhuǎn)灵界，伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位。當(dāng)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移速度要求較高時盛惩，可以用PLC中的高速脈沖發(fā)生器溉委。不同的PLC其高速脈沖的頻率可達(dá)4000~6000Hz。對于自動線上的一般伺服機(jī)構(gòu)爱榕，其速度可以得到充分滿足瓣喊。

5 伺服控制、驅(qū)動及接口

5.1 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成

　　步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)由可編程控制器黔酥、環(huán)行脈沖分配器和步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動器組成型宝，控制系統(tǒng)中PLC用來產(chǎn)生控制脈沖；通過PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖絮爷，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給量趴酣；同時通過編程控制脈沖頻率——既伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度；環(huán)行脈沖分配器將可編程控制器輸出的控制脈沖按步進(jìn)電機(jī)的通電順序分配到相應(yīng)的繞組。PLC控制的步進(jìn)電機(jī)可以采用軟件環(huán)行分配器岖寞，也可以采用如圖1所示的硬件環(huán)行分配器抡四。采用軟環(huán)占用的PLC資源較多，特別是步進(jìn)電機(jī)繞組相數(shù)M>4時仗谆，對于大型生產(chǎn)線應(yīng)該予以充分考慮指巡。采用硬件環(huán)行分配器，雖然硬件結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜些恤络，但可以節(jié)省占用PLC的I/O口點數(shù)溜屡，目前市場有多種專用芯片可以選用。步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動器將PLC輸出的控制脈沖放大到幾十~上百伏特雁韵、幾安~十幾安的驅(qū)動能力盗闯。一般PLC的輸出接口具有一定的驅(qū)動能力，而通常的晶體管直流輸出接口的負(fù)載能力僅為十幾~幾十伏特颊嫁、幾十~幾百毫安球灰。但對于功率步進(jìn)電機(jī)則要求幾十~上百伏特、幾安~十幾安的驅(qū)動能力祈兼，因此應(yīng)該采用驅(qū)動器對輸出脈沖進(jìn)行放大迂溉。

5.2 可編程控制器的接口

　　如伺服機(jī)構(gòu)采用硬件環(huán)行分配器，則占用PLC的I/O口點數(shù)少于5點痒跌，一般僅為3點狡舞。其中I口占用一點，作為啟動控制信號牍猫；O口占用2點骇另，一點作為PLC的脈沖輸出接口，接至伺服系統(tǒng)硬環(huán)的時鐘脈沖輸入端俭厚，另一點作為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向控制信號户魏，接至硬環(huán)的相序分配控制端，如圖3所示挪挤；伺服系統(tǒng)采用軟件環(huán)行分配器時叼丑，

6 應(yīng)用實例與結(jié)論

　　將PLC控制的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)用于某大型生產(chǎn)線的數(shù)控滑臺，每個滑臺僅占用4個I/O接口扛门，節(jié)省了CNC控制系統(tǒng)鸠信，其脈沖當(dāng)量為0.01~0.05mm,進(jìn)給速度為Vf=3~15m/min,完全滿足工藝要求和加工精度要求

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