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1 概 述

在組合機床主動線中，通常依據不相同的加工精度懇求設置三種滑臺（1）液壓滑臺，用于切削量大，加工精度懇求較低的粗加工工序中；（2）機械滑臺，用于切削量中等，具有必定加工精度懇求的半精加工工序中；（3）數控滑臺，用于切削量小，加工精度懇求很高的精加工工序中。可編程操控器（簡稱PLC）以其通用性強、可靠性高、指令體系簡略、編程簡練易學、易于把握、體積小、修補作業少、現場接口設備便當等一系列長處，被廣泛運用于工業主動操控中。格外是在組合機床主動出產線的操控及CNC機床的S、T、M功用操控更顯現出其杰出的功用。PLC操控的步進電機開環伺服組織運用于組合機床主動出產線上的數控滑臺操控，可省去該單元的數控體系使該單元的操控體系本錢降低70~90%，乃至只占用主動線操控單元PLC的3~5個I/O接口及<1KB的內存。格外是大型主動線中能夠使操控體系的本錢顯著降低。

2 PLC操控的數控滑臺構造

通常組合機床主動線中的數控滑臺選用步進電機驅動的開環伺服組織。選用PLC操控的數控滑臺由可編程操控器、環行脈沖分配器、步進電機驅動器、步進電機和伺服傳動組織等有些構成，伺服傳動組織中的齒輪Z1、Z2應中選用消隙辦法，防止發作反向死區或使加工精度降低；而絲杠傳動副則應當依據該單元的加工精度懇求，斷定是不是選用滾珠絲杠副。選用滾珠絲杠副，具有傳動功率高、體系剛度好、傳動精度高、運用壽數長的長處，但本錢較高且不能自鎖。

3 數控滑臺的PLC操控辦法

數控滑臺的操控要素首要有三個：

3.1 行程操控

通常液壓滑臺和機械滑臺的行程操控是運用方位或壓力傳感器（行程開關/死擋鐵）來完畢；而數控滑臺的行程則選用數字操控來完畢。由數控滑臺的構造可知，滑臺的行程正比于步進電機的總轉角，因而只需操控步進電機的總轉角即可。由步進電機的作業原理和特性可知步進電機的總轉角正比于所輸入的操控脈沖個數；因而能夠依據伺服組織的位移量斷定PLC輸出的脈沖個數：

n= DL/d （1）

式中 DL——伺服組織的位移量（mm）

d ——伺服組織的脈沖當量（mm/脈沖）

3.2 進給速度操控

伺服組織的進給速度取決于步進電機的轉速，而步進電機的轉速取決于輸入的脈沖頻率;因而能夠依據該工序懇求的進給速度,斷定其PLC輸出的脈沖頻率:

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

式中 Vf——伺服組織的進給速度(mm/min)

3.3 進給方向操控

進給方向操控即步進電機的轉向操控。步進電機的轉向能夠經過改動步進電機各繞組的通電次第來改動其轉向;如三相步進電機通電次第為A-AB-B-BC-C-CA-A…時步進電機正轉;當繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A…次第通電時步進電機回轉。因而能夠經過PLC輸出的方向操控信號改動硬件環行分配器的輸出次第來完畢，或經編程改動輸出脈沖的次第來改動步進電機繞組的通電次第完畢。

4 PLC的軟件操控邏輯

由滑臺的PLC操控辦法可知，應使步進電機的輸入脈沖總數和脈沖頻率遭到相應的操控。因而在操控軟件上設置一個脈沖總數和脈沖頻率可控的脈沖信號發作器；關于頻率較低的操控脈沖，能夠運用PLC中的守時器構成，如圖2所示。脈沖頻率能夠經過守時器的守常常數操控脈沖周期，脈沖總數操控則能夠設置一脈沖計數器C10。當脈沖數抵達設定值時，計數器C10動作堵截脈沖發作器回路，使其間止作業。伺服組織的步進電機無脈沖輸入時便間斷作業，伺服施行組織定位。當伺服施行組織的位移速度懇求較高時，能夠用PLC中的高速脈沖發作器。不相同的PLC其高速脈沖的頻率可達4000~6000Hz。關于主動線上的通常伺服組織，其速度能夠得到充沛滿意。

5 伺服操控、驅動及接口

5.1 步進電機操控體系的構成

步進電機的操控體系由可編程操控器、環行脈沖分配器和步進電機功率驅動器構成，操控體系中PLC用來發作操控脈沖；經過PLC編程輸出必定數量的方波脈沖，操控步進電機的轉角進而操控伺服組織的進給量；一同經過編程操控脈沖頻率——既伺服組織的進給速度；環行脈沖分配器將可編程操控器輸出的操控脈沖按步進電機的通電次第分配到相應的繞組。PLC操控的步進電機能夠選用軟件環行分配器，也能夠選用如圖1所示的硬件環行分配器。選用軟環占用的PLC資本較多，格外是步進電機繞組相數M>4時，關于大型出產線應當予以充沛思考。選用硬件環行分配器，盡管硬件構造略微雜亂些，但能夠節約占用PLC的I/O口點數，如今商場有多種專用芯片能夠選用。步進電機功率驅動器將PLC輸出的操控脈沖拓寬到幾十~上百伏特、幾安~十幾安的驅動才干。通常PLC的輸出接口具有必定的驅動才干，而通常的晶體管直流輸出接口的負載才干僅為十幾~幾十伏特、幾十~幾百毫安。但關于功率步進電機則懇求幾十~上百伏特、幾安~十幾安的驅動才干，因而應中選用驅動器對輸出脈沖進行拓寬。

5.2 可編程操控器的接口

如伺服組織選用硬件環行分配器，則占用PLC的I/O口點數少于5點，通常僅為3點。其間I口占用一點，作為發動操控信號；O口占用2點，一點作為PLC的脈沖輸出接口，接至伺服體系硬環的時鐘脈沖輸入端，另一點作為步進電機轉向操控信號，接至硬環的相序分配操控端，伺服體系選用軟件環行分配器時。

6 運用實例與定論

將PLC操控的開環伺服組織用于某大型出產線的數控滑臺，每個滑臺僅占用4個I/O接口，節約了CNC操控體系，其脈沖當量為0.01~0.05mm,進給速度為Vf=3~15m/min,徹底滿意技能懇求和加工精度懇求。