1 龍門刨床的機械傳動控制要求

圖1 往返式機械傳動示意圖

　　圖1所示的龍門刨床的機械傳動示意圖。傳動系統(tǒng)從原點啟動，中速行駛到1000mm，開始高速行駛安皱，高速行駛到3000mm，開始低速爬行艇炎，低速爬行到終點（3200mm）停車酌伊。停頓2s。反向高速行駛拼仆，高速行駛到距原點200mm處開始低速爬行吏辫。到達原點停車，停頓2s后重新開始往返撑停。在原點和終點低速爬行的目的是為了避免系統(tǒng)慣性帶來的定點誤差劳威，做到原點和終點的精確定位停車。

2 龍門刨床機械傳動的PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　2.1 系統(tǒng)對變頻器的控制要求

　　變頻器的正反轉(zhuǎn)由繼電器K1适唆、K2控制鸯式，速度的切換由繼電器K3、K4完成榛娶。變頻器故障報警輸出觸點（30A用印、30C觸點）用于立即停止高速計數(shù)器運行，并由指示燈HR指示。

　　變頻器具有多段速度設(shè)定功能做鸽，當(dāng)K3租躁、K4兩個繼電器觸點都斷開時，高速行駛（第一速度）;K3閉合向楼，K4斷開時，中速行駛（第二速度）;K3斷開谐区，K4閉合時湖蜕，低速行駛（第三速度）;K3、K4都閉合時宋列，手動調(diào)節(jié)行駛（第四速度）昭抒。

　　旋鈕SF用于手動/自動切換，并用指示燈HG1表示自動狀態(tài)炼杖。手動時灭返，能夠通過按鈕SA1（電機正轉(zhuǎn)）和SA2（電機反轉(zhuǎn)）手動調(diào)節(jié)傳動系統(tǒng)的位置。

　　按鈕SA用于傳動系統(tǒng)在自動狀態(tài)下的啟動/停止控制坤邪。采用“一鍵開關(guān)機”方式實現(xiàn)啟動/停止控制熙含，用指示燈HG2表示啟動狀態(tài)。

　　行程開關(guān)SQ用于自動啟動時艇纺，確定傳動系統(tǒng)在原點位置怎静，自動停止時，傳動系統(tǒng)必須返回原點黔衡。行程開關(guān)SQ1祟背、SQ2用于傳動系統(tǒng)的兩端限位，確保傳動系統(tǒng)不能脫離設(shè)備雨冒。

　　2.2 PLC系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成及連接

　　為了實現(xiàn)對龍門刨床機械傳動的精確定位歇拦，本系統(tǒng)采用PLC作為控制器，通過變頻器進行速度調(diào)節(jié)扛浸，采用光電編碼器和PLC高速計數(shù)器進行定位控制命画。根據(jù)龍門刨床的機械傳動控制要求，系統(tǒng)中有開關(guān)量輸入點8個濒陈，開關(guān)量輸出點7個哮怯，光電編碼器A相輸入一個，因此選用SIEMENS的CPU224作為控制器彼兆，其I/O點的分配及系統(tǒng)接線如圖2所示危漱。

圖2 龍門刨床機械傳動PLC控制系統(tǒng)接線圖

3 PLC梯形圖程序的設(shè)計

　　PLC的梯形圖程序設(shè)計包含主程序（用于實時調(diào)用手動子程序SBR_0和自動子程序SBR_1）、子程序SBR_0（用于實現(xiàn)對系統(tǒng)的手動控制）和SBR_1（用于實現(xiàn)對系統(tǒng)的自動控制）和中斷處理程序INT_0程序（用于處理高速計數(shù)器計數(shù)當(dāng)前值到達不同預(yù)置值的處理）邀秕。由于篇幅所限赐匕，以下將以中斷處理程序INT_0程序為例，說明變頻器對速度的控制和調(diào)節(jié)。其梯形圖如下背零。

4 梯形圖設(shè)計過程中要注意的幾個關(guān)鍵問題

　　4.1通過多次更改高速計數(shù)器的中斷和預(yù)置值實現(xiàn)多點定位

　　實現(xiàn)多點定位控制的關(guān)鍵包括兩點腰吟，第一點是設(shè)置高速計數(shù)器中斷事件12（計數(shù)器當(dāng)前值=計數(shù)器預(yù)置值），另一點就是在中斷處理程序中更改高速計數(shù)器預(yù)置值徙瓶。

　　定位控制需要測量定位點與原點的距離毛雇，然后將單位距離（mm）轉(zhuǎn)換成脈沖量，通過光電編碼器和PLC高速計數(shù)器記錄脈沖量的變化侦镇。本系統(tǒng)中灵疮，光電編碼器的機械軸和電動機同軸。傳動比=10壳繁，用于驅(qū)動設(shè)備的傳動輥直徑=100mm震捣，光電編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)=600個/轉(zhuǎn)∧致可以計算出每毫米距離的脈沖數(shù)為：

　　每毫米距離的脈沖數(shù)=600÷（10×100×3.14）≈0.19108脈沖/mm

　　定點位和預(yù)置值比較蒿赢，必須采用高速計數(shù)器中斷方式，而不能采用一般的比較指令渣触。因為一般的比較指令無法捕捉高速變化的事件羡棵。

　　所以，必須通過ATCH和ENI指令將高速計數(shù)器中斷事件號12（（計數(shù)器當(dāng)前值=計數(shù)器預(yù)置值）與中斷處理程序INT_0連接玖生。在中斷處理程序INT_0中蘑砖，到達預(yù)置值時，重新裝載下一次的預(yù)置值引宙，并執(zhí)行工藝要求的繼電器輸出永僚，處理變頻器的運行速度。

　　在自動子程序SBR_1中夸莱，將高速計數(shù)器HC0設(shè)置為單相計數(shù)輸入伙二，沒有外部控制功能。在原點和終點通過更改計數(shù)方向恤柴，便于中斷處理程序INT_0判斷變頻器的運行方向崔三。

　　4.2 在中斷處理程序INT_0中不能使用等于比較指令

　　由于在一個中斷處理程序INT_0中判斷處理多個預(yù)置值。需要比較指令和計數(shù)方向來判斷目前高速計數(shù)器計數(shù)當(dāng)前值在哪個階段扯蕾，根據(jù)判斷來決定執(zhí)行那一段指令软旁。但是，判斷不能使用等于比較指令锚署，應(yīng)該使用大于或小于指令判斷扛肩。

　　盡管中斷事件（計數(shù)器當(dāng)前值=計數(shù)器預(yù)置值）發(fā)生時，PLC立即中斷當(dāng)前主程序骨田、子程序耿导，執(zhí)行中斷處理程序INT_0中的指令声怔。但是，在中斷處理程序INT_0中舱呻，PLC仍然是按照逐條逐行的掃描機制執(zhí)行醋火。而高速變化的計數(shù)值不可能和中斷處理程序執(zhí)行同步，如果采用等于比較指令箱吕，PLC在執(zhí)行中斷處理程序時芥驳，可能會錯過等于值，使PLC在中斷處理程序中無法判斷設(shè)備運行到哪個階段茬高。

　　4.3 在自動運行時兆旬，高速計數(shù)器的初始值寄存器寫入必須禁止

　　由于多點定位需要多次裝載預(yù)置值，寫入預(yù)置值必須執(zhí)行HSC指令雅采。

　　執(zhí)行HSC寫入指令，不單單是寫入預(yù)置值慨亲，如果在控制字節(jié)中不加以限制婚瓜，初始值寄存器SMD38中的值同樣寫入。而SMD38=0婶签，這樣拖见，就會使高速計數(shù)器計數(shù)當(dāng)前值置0。因此彪壳，在自動運行時滓莱，必須設(shè)置控制字節(jié)SMB37的第七位SM37.6為0，在裝載預(yù)置值時暴赡，禁止寫入初始值咏哈。

　　但是，在高速計數(shù)器初始設(shè)置和返回原點重新開始運行時蒂茶，又必須寫入初始值萄罐，使初始值置0，避免機械原因帶來的誤差小梢。因此吧玉，控制字節(jié)必須多次修改。遵循的原則是：允許寫入初始值挤奢、執(zhí)行HSC指令后警畴，必須馬上修改控制字節(jié)，禁止初始值寫入舆吮，并再次執(zhí)行HSC指令揭朝，中間不能有其它指令存在。

　　4.4 多點定位的輸出線圈盡量采用立即指令

　　采用高速計數(shù)器進行多點定位色冀，主要為了精確定位萝勤。定位精度既決定于高速計數(shù)器的測量，同時也決定于執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行快速性。

　　如果采用普通輸出指令敌卓，在一個掃描周期的程序執(zhí)行階段慎式，改變的僅僅是輸出映像存儲器，PLC的輸出點不會立即刷新趟径，只有在程序執(zhí)行完畢后瘪吏，PLC的輸出映像存儲器才能對輸出點刷新，執(zhí)行輸出蜗巧。

　　為了增加定位精度掌眠，盡量采用立即輸出指令。立即輸出指令不受PLC掃描周期階段的限制幕屹，在改變輸出映像存儲器的同時孤批，立即刷新PLC輸出點。

　　4.5自動/手動程序采用For-Next循環(huán)指令和子程序指令實現(xiàn)

　　本系統(tǒng)中的自動/手動功能通過采用For-Next指令和子程序指令實現(xiàn)触良。自動程序和手動程序?qū)嶋H上就是兩個循環(huán)指令的循環(huán)體谒绍。而循環(huán)指令僅執(zhí)行一次循環(huán)掃描刷新。

　　手動子程序SBR_0和自動子程序SBR_1用于整個程序的分段颓腮，便于程序的理解底悍，增加程序的可讀性。For-Next循環(huán)指令的作用是使輸出線圈能夠重復(fù)使用谭某，簡化程序蜡瓜。

　　中斷處理程序：INT_0

　　當(dāng)變頻器正向運行（由SM36.5判斷，增計數(shù)為正向運行接竣，SM36.5=1）昨浆，高速計數(shù)器當(dāng)前值等于19108（1000mm）時，繼電器K3（Q0.2）巢季、K4（Q0.3）斷開晃尖，變頻器速度設(shè)定為高速正向行駛（第一速度）。同時將高速計數(shù)器預(yù)置值更改為57325（3000mm）俏蛮。

　　當(dāng)變頻器正向運行撑蚌，高速計數(shù)器當(dāng)前值等于59325（3000mm）時，繼電器K3（Q0.2）斷開搏屑、K4（Q0.3）接通争涌，變頻器速度設(shè)定為低速正向爬行行駛（第三速度）。同時將高速計數(shù)器預(yù)置值更改為61146（3200mm）辣恋。

　　當(dāng)變頻器正向運行亮垫，高速計數(shù)器當(dāng)前值等于61146（3200mm）時，表明達到終點伟骨，繼電器K1（Q0.0）饮潦、K2（Q0.1）燃异、K3（Q0.2）、K4（Q0.3）全部復(fù)位斷開继蜡，變頻器立即停止運行回俐。同時，發(fā)出終點到達信號M0.1稀并，讓子程序SBR_1處理停頓2s時間仅颇，并由SBR_1處理反向運行設(shè)置。

　　當(dāng)變頻器反向運行（由SM36.5判斷梗力，減計數(shù)為反向運行瘦肥，SM36.5=0），高速計數(shù)器當(dāng)前值等于3822（200mm）時筷品，繼電器K3（Q0.2）斷開挟伯、K4（Q0.3）接通，變頻器速度設(shè)定為低速反向爬行行駛（第三速度）絮眨。同時將高速計數(shù)器預(yù)置值更改為0拇支。

　　當(dāng)變頻器反向運行（由SM36.5判斷，減計數(shù)為反向運行讳董，SM36.5=0）渗蚁，高速計數(shù)器當(dāng)前值等于0時束澄，表明變頻器返回到達原點豺章。繼電器K1（Q0.0）、K2（Q0.1）妇张、K3（Q0.2）搅厕、K4（Q0.3）全部復(fù)位斷開，變頻器立即停止運行氏仗。同時吉捶，發(fā)出原點到達信號M0.0，讓子程序SBR_1處理停頓2s時間皆尔，并由SBR_1處理正向重新運行設(shè)置呐舔。

本文創(chuàng)新點：

　　往返式傳動控制系統(tǒng)的多點定位是一個較難解決的問題，本系統(tǒng)采用PLC作為控制器慷蠕，通過變頻調(diào)速珊拼，利用光電編碼器和PLC高速計數(shù)器進行定位控制，克服了往返式傳動控制系統(tǒng)中由于機械慣性的作用給系統(tǒng)帶來的定點誤差流炕，從而實現(xiàn)了精確定位澎现。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享每辟，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責(zé)剑辫，也不構(gòu)成任何其他建議干旧。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳妹蔽，對此類作品本站僅提供交流平臺椎眯，不為其版權(quán)負責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻焊握、圖片揣洁、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時間告知园赴，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權(quán)并按國家標準支付稿酬或立即刪除內(nèi)容铭轩，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn宴凌。