摘 要：通過大型立式車床項(xiàng)目描述機(jī)床數(shù)控化的問題，提出臺(tái)達(dá)PLC解決方案。對(duì)于臺(tái)達(dá)EH 系列高性能PLC單軸伺服定位擴(kuò)展模塊DVP 01PU-H給出較詳細(xì)討論和應(yīng)用編程案例。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 單軸定位模塊 原點(diǎn)復(fù)歸 手搖輪MPG輸入
1 引言
隨著機(jī)械行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)需要更高的加工精度和工作效率，普通機(jī)床已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的要求，數(shù)控機(jī)床在市場(chǎng)中所占的比重越來越大。價(jià)格合理的數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，太原第一機(jī)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(shí)現(xiàn)了速度控制、定位控制、原點(diǎn)復(fù)歸、手搖輪MPG輸入等多種功能，不僅滿足數(shù)控設(shè)備的功能要求，而且響應(yīng)速度快，價(jià)格合理，值得借鑒。
2 項(xiàng)目簡(jiǎn)介
太原第一機(jī)床廠設(shè)計(jì)制造的C515單柱立式數(shù)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(jìn)給量10um。
圖1單柱立車結(jié)構(gòu)
2.1 主輔傳動(dòng)
（1）驅(qū)動(dòng)部分采用1臺(tái)30KW高壓伺服系統(tǒng)控制工作平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，2臺(tái)1.6KW大慣量伺服系統(tǒng)控制水平（X軸）、垂直（Z軸）方向的進(jìn)給。
（2）傳動(dòng)部分采用減速機(jī)和滾珠絲杠加滑塊傳動(dòng)，水平（X軸）方向10um/20 pulse、垂直（Z軸）方向10um/30 pulse。
2.2控制要求
（1）通過操作按鈕實(shí)現(xiàn)水平（X軸）、垂直（Z軸）方向的點(diǎn)動(dòng)（點(diǎn)動(dòng)速度通過手調(diào)電位器控制）。
（2）過操作按鈕實(shí)現(xiàn)水平（X軸）、垂直（Z軸）方向變速移動(dòng)（移動(dòng)速度通過手調(diào)電位器控制），可以隨時(shí)中止，且不影響下一動(dòng)作。
（3）原點(diǎn)復(fù)歸功能。
（4）手搖輪可以迅速且準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)水平（X軸）、垂直（Z軸）方向進(jìn)給，單步最小進(jìn)給10um，進(jìn)給速度與手搖輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度一致。
（5）輪控制模式需提供低（x1）、中（x5）、高（x10）共3個(gè)速度，既可用于單步定位，又可用于快速移動(dòng)，方便用戶操作。
3 臺(tái)達(dá)數(shù)控解決方案
3.1 配置設(shè)計(jì)
根據(jù)系統(tǒng)分析，選用臺(tái)達(dá)EH 系列高性能PLC作為主控單元。DVP 32EH00T（32點(diǎn)200Khz高速輸出型主機(jī)） + DVP 48HP00R（48點(diǎn)繼電器擴(kuò)充24D＋I(xiàn)24DO） + DVP 04AD-H（4點(diǎn)AI擴(kuò)充） + DVP 01PU-H（單軸定位擴(kuò)充） + DVP 01PU-H（單軸定位擴(kuò)充）。 其中DVP 32EH00T主機(jī)可輸出200K開基極脈沖信號(hào)，用于控制工作平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的30KW 380V高壓伺服；2個(gè)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(jìn)給；DVP 04AD-H模擬量采集模塊用于檢測(cè)2路電位器調(diào)節(jié)的電壓值作為設(shè)定的工作速度。
3.2 主機(jī)簡(jiǎn)介
DELTA EH PLC，程序容量15872 steps，處理速度0.24us，輸入/輸出點(diǎn)數(shù)最大各256個(gè)，可擴(kuò)展8個(gè)功能模塊，自帶雙通訊口（可擴(kuò)COM3）采用MODBUS協(xié)議，Easy Link功能可方便實(shí)現(xiàn)集聯(lián)，自帶4路高速脈沖輸入（最高2路達(dá)200K），DVP20EH00T和DVP32EH00T機(jī)型支持雙路200K脈沖輸出。是一款功能強(qiáng)大的PLC主機(jī)。系統(tǒng)變量定義如表1所示。
表1系統(tǒng)變量定義
3.3 模擬量采集模塊簡(jiǎn)介
DVP 04AD-H是一款4路14位模擬量采集模塊，既可以單獨(dú)使用，通過RS485通訊遠(yuǎn)程控制，也可以作為EH PLC的功能擴(kuò)展，使用FROM/TO指令控制操作，精度高，響應(yīng)速度快。
3.4 伺服定位模塊簡(jiǎn)介
DVP 01PU-H單軸定位模塊，是一款非常實(shí)用的速度/位置控制模塊，專門用于步進(jìn)和伺服系統(tǒng)的速度/位置控制的功能。DVP 01PU-H單軸定位模塊使用簡(jiǎn)便、功能完善、響應(yīng)速度快、價(jià)格合理。不僅可接受LSN/LSP/DOG等開關(guān)量信號(hào)，還可接受200K的A/B相脈沖信號(hào)（差動(dòng)或5-24V開基極）作為手搖輪MPG脈沖輸入，可輸出200K差動(dòng)脈沖信號(hào)（支持正負(fù)脈沖、脈沖加方向、AB相信號(hào)），支持電子齒輪比。運(yùn)行命令（#CR31）提供軟件START、軟件STOP、點(diǎn)動(dòng)JOG及原點(diǎn)復(fù)歸功能的使用。工作模式設(shè)定能夠?qū)崿F(xiàn)速度控制、定位控制、手搖輪MPG輸入等多種功能。
4 軟件開發(fā)
該數(shù)控車床最重要的控制要求是準(zhǔn)確的位置控制、變速度控制和快速的響應(yīng)速度。使用了三個(gè)功能模塊，主要功能全部通過PLC模塊來實(shí)現(xiàn)，全部程序不足1000steps。
4.1 開發(fā)要點(diǎn)
由于大量使用FROM/TO語(yǔ)句，使用時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：
（1）為了控制程序掃描時(shí)間，建議規(guī)劃使用FROM/TO語(yǔ)句。
模塊功能和狀態(tài)的初始化語(yǔ)句，只需開機(jī)時(shí)執(zhí)行一次，建議采用M1002作為執(zhí)行條件；需要不斷刷新和調(diào)整的采樣或控制指令，可使用M1012上升/下降沿作為執(zhí)行條件定期執(zhí)行。
其他需條件滿足才執(zhí)行的語(yǔ)句，建議采用TOP語(yǔ)句，或以相關(guān)條件的上升/下降沿作為執(zhí)行條件。最終的目的是減少執(zhí)行次數(shù)，縮短程序掃描時(shí)間。
（2）為避免開始運(yùn)行時(shí)由于初始化內(nèi)容過多而導(dǎo)致PLC報(bào)警，請(qǐng)將D1000中的WDT時(shí)間延長(zhǎng)。
（3）DTO語(yǔ)句的每批次寫入雙字節(jié)，如果結(jié)尾為Kn，則表示寫入n個(gè)雙字節(jié)數(shù)。
4.2 模入模塊編程
DVP 04AD-H是一款4路14位模擬量采集模塊。各路數(shù)據(jù)采集程序：
4.3 單軸定位模塊編程
5 結(jié)束語(yǔ)
設(shè)備調(diào)試完成后，獲得了企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)與技術(shù)研發(fā)以及操作人員的<
