可编程序控制器（PLC）和触摸屏在数控单晶硅磨床中的应用.pdf

精密制造与 自动化 2 0 1 1 年第2期 可编程序控制器 P L C 和触摸屏在数控单晶硅磨床 中的应用 李建荣 无锡上机磨床有限公司江苏无锡 2 1 4 1 2 8 摘要简要介绍了数控单晶硅磨床触摸屏的设置与编程方法。重点分析了用于太阳能行业的数控单晶硅磨床的 使用情况。根据要求，选用了可磨削经切方后磨削棒料的外圆数控磨床控制系统。针对数控单晶硅磨床工作台纵 向移动及砂轮架横向移动采用伺服电机滚珠丝杠拖动、头架转速由变频电机实现无级调速的电气控制系统，进行 了最佳参数设置。使用可编程序控制器 P L C和触摸屏，降低了机床成本，为用户操作提供了方便。可在其它 行业 的机床 中推广应用 。 关键词数控触摸屏单晶硅参数设置变频器P L C 1 控制系统构成 数 控 单 晶 硅 磨 床 控 制 系 统 采 用 中 国 台 湾 HI T E C H 1 0 ． 4英寸 1英寸-- 2 5 ． 4 mm高亮度 T F T 液 晶显示屏， 型号是 P WS 6 A0 0 T - P ，分辨率 6 4 0 4 8 0 。 使用了触摸屏的两个通讯 口， 一个串口和 P L C 通讯，另一个串口和变频器通讯 。系统采用 日本欧 姆龙公司生产的 P L C，型号是 C P 1 H X4 0 DT - D， 2 4 个输入点和 l 6个输出点， 允许 4个轴脉冲输出。 本 系统采用汇川公司的变频器，利用通讯功能，和触 摸屏进行通讯，可以方便地调节工件 电机的转速、显 示电机的电流。系统采用埃斯顿公司的伺服系统，可 以精确地控制机床的定位。该伺服系统具有过载能 力强、抗负载扰动能力强、起动力矩大等特点。 2 控制系统完成的功能 1 硬件的连接包括 P L C的输入、 输出， P L C 与触摸屏的连接 ，P L C与伺服驱动器的连接，伺服 驱动器 与伺服 电机 的连接 ，触摸屏与变频器 的连 接，变频器与电机的连接 。 2 机床的操作面板 由电气按钮和触摸屏上的 软键组成 。在机床的 5个操作区域中，由触摸屏下 方一排软键组成 ，分别是加工显示、参数设定、系 统设置、通讯设置和故障诊断。机床 的四种工作方 式， 由触摸屏右侧一排软键组成 ， 分别是增量方式 、 手动方式、回参考点方式和 自动方式 。在触摸屏上 专 门设置了速度倍率区域， 可以直接输入速度倍率， 还可以用 3个倍率开关来改变速度倍率，如果速度 4 2 倍率大于 1 0 ％，按一次一 ％，速度倍率减少 1 0 ％，按 一 次 ％，速度倍率增加 1 0 ％，如果倍率小于 1 0 ％， 按一次一 ％，速度倍率减少 2 ％，按一次 ％，速度倍 率增加 2 ％。按一次 1 o 0 ％，速度倍率为 1 0 0 ％。触 摸屏有屏幕保护功能，可以设定屏幕保护时间，进 入屏幕保护后，只要在屏幕任意位置按一下，就可 以正常显示。 3 触摸屏的设置与编程 触摸屏负责所有数据的输入及显示，为了使触 摸屏的 C OM1 、C OM3正常工作，必须对这 2个 串 口进行参数设置 ，如图 1 所示。 图1 参数设置 触摸屏的通讯 IS l 设置好 以后， P L C、变频器的 通讯设置必须和触摸屏的设置一致才能正常通讯。设 计触摸屏 的工作画面 ，典型的画面如图 2所示 。 李建荣可编程序控制器 P L C 和触摸屏在数控单晶硅磨床中的应用 图 2 触摸屏显示画面 4 P L C 执 行磨床 的所有输 入信号 的采 集 和处理并发出所有机床动作的指令 ，控制伺服电机 的运行、控制变频器的运行、和触摸屏进行数据交 换。P L C有 串行通信功能，为了和触摸屏连接，必 须设置 P L C串口 1的参数 ，如 图 3所示。 图3 P L C串口1的参数设置项目 P L C的通讯 口设置好以后，就可 以和触摸屏进 行通讯 。设计磨床的 P L C程序 ， 包括普通的输出信 号、伺服轴的脉冲输 出信号、触摸屏的报警相关信 号，如 图 4所示。 图4 相关信号的设置 5 变频器的参数设置、伺服驱动器 的参数设 置。要正确设置变频器的控制方式、命令源、频率 源 、最大频率、上限频率、波特率、数据格式等数 据 。要正确设置驱动器的指令脉冲形式、电子齿轮 比、控制方式等参数 。 3 结语 第一台数控单晶硅磨床调试成功后，公司已经 进行 了大批量 的生产 ，用户反映这套系统性能稳 定 、质量可靠、操作方便。这套系统还可 以降低产 品成本，缩短产品开发周期，值得在其它行业的机 床中推广应用 。 参考文献 [ 1 ] 屈敏娟． 用 P L C和伺服装置对Y7 1 5 0磨床电气系统改 造[ J ] ． 精密制造与自动化， 2 0 1 0 4 4 4 - 4 7 ． [ 2 ] 方承远．工厂电气控制技术【 M】 ．北京机械工业出版 社， 2 0 0 6 ． [ 3 ] 王侃夫．机床数控技术基础【 M】 ．北京机械工业出版 社， 2 0 0 4 ． [ 4 ] 阳宪惠．现场总线技术及其应用【 M】 ．北京 清 华大学 出版社。 2 0 0 5 ． [ 5 ] 余英 良．机床数控改造设计与实例【 M】 ．北京机械工 业出版社， 1 9 9 8 ． [ 6 ] 王兆义． 可编程控制器教程【 M】 ．北京机械工业出版 社 ． 2 0 0 4 ． 4 3