三菱PLC編程實例：數(shù)控機(jī)床PLC兩軸聯(lián)動控制簡析
三菱PLC編程實例：數(shù)控機(jī)床PLC兩軸聯(lián)動控制簡析
時間:2015-12-30 來源:未知 作者:admin 點擊:27915次
摘要：通過實例介紹三菱PLC運(yùn)動控制模塊FX2N-20GM在兩軸聯(lián)動控制的具體控制方案，解決復(fù)雜工件的加工。該控制程序設(shè)計邏輯簡單、可移植性高，并可推廣到多軸聯(lián)動的場合，因而易于在機(jī)械加工領(lǐng)城中廣泛使用。（三菱PLC兩軸聯(lián)動控制、FX2N-20GM實例）
許多復(fù)雜的零件部件在加工時，由于外形比較復(fù)雜(如發(fā)動機(jī)殼體、曲軸等)，單軸車床往往滿足不了加工條件，這就需要利用多軸聯(lián)動數(shù)控車床。
而這類加工的控制過程需要用到一些數(shù)控程序，在當(dāng)代工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC一直擁有不可比擬的優(yōu)越性，而工業(yè)控制水平的日趨提高也給PLC提出了更高的控制要求。在這樣大環(huán)境下，許多人開始致力于PLC特殊功能模塊的開發(fā)、研究工作。本文介紹的FX2N-20GM便是三菱公司針對數(shù)控機(jī)床X,Z軸的運(yùn)動專門研制的定位模塊。其高度的針對性為簡化程序設(shè)計和提高加工梢度都提供了很大的便利。
本次實例使用到的是三菱FX2N-80MT PLC及其特殊功能模塊FX2N-20GM, HJD-4試驗臺。該試驗臺包含控制過程中所需的繼電器、高低版觸點以及開關(guān)、按鈕及數(shù)控機(jī)床1臺。數(shù)控機(jī)床中的步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器的型號分別是57BYG250E和SH-20806C。
1、運(yùn)動控制模塊簡介
PLC通過使用專用的定位控制模塊，可以對直線運(yùn)動、圓周運(yùn)動的位置，速度和加速度進(jìn)行控制，也可實現(xiàn)單軸或多軸位置控制，使運(yùn)動控制與順序控制有機(jī)地結(jié)合起來，廣泛地用于各種通用機(jī)械、專用機(jī)床、機(jī)器人、電梯等。三菱公司生產(chǎn)的定位控制模塊，屬于智能I/O模塊，其本身就是一個帶有微處理器的汁算機(jī)系統(tǒng)，有很強(qiáng)的信息處理能力和控制功能，其CPU與PLC本身的CPU并行工作，大大提高了系統(tǒng)的速度和控制功能。
PX2N系列定位控制摸塊PX2N-20GM是能夠獨立進(jìn)行2軸定位控制的裝置，不僅具備定位控制語言、編程控制語言，還其有進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的功能指令，因此可以獨立進(jìn)行更高級的定位控制。
2、外部接線圈
本次實例使用的PLC的外部接線如圖1所示。PLC所完成的功能有X,Z兩軸單獨運(yùn)動、兩軸聯(lián)動、運(yùn)動方式選擇及復(fù)位功能。相對應(yīng)的功能分配分別是:SA1，動作選擇;SB1，兩軸聯(lián)動開始按鈕;SB5，兩軸聯(lián)動停止按鈕;SB2,前進(jìn)按鈕;SB3，后退按鈕;SB4,復(fù)位按鈕;KM,觸點控制總電源開關(guān)。
3、硬件設(shè)計
兩軸聯(lián)動控制系統(tǒng)原理見圖2,控制硬件接線見圖3。
4、軟件設(shè)計
X,Z軸的程序設(shè)計是針對20GM編制程序的。由PLC發(fā)出的數(shù)據(jù)將通過程序傳送到20GM緩沖區(qū)BMF中。20GM針對X,Z兩軸的運(yùn)動有專門的緩沖區(qū)(BFM#20和BMF#21),每個緩沖區(qū)有2個字，即16位的容量，每一位都代表了不同的運(yùn)動特性，其緩沖區(qū)程序位設(shè)置格式如圖4所示。20號緩沖區(qū)設(shè)置同步2軸和X軸的運(yùn)行方式，21號緩沖區(qū)設(shè)置Y軸的運(yùn)行方式。
圖5是程序?qū)嵗?。圖中，M8000是當(dāng)PLC得電的時候處于得電狀態(tài)，PLC失電時觸點同時斷電。M8000控制的兩條TO指令是特殊功能摸塊寫數(shù)據(jù)指令，是PLC對特殊功能模塊緩沖器BFM寫入數(shù)據(jù)的指令，該指令的含義是，當(dāng)M8000得電時，將PLC的K4M10(M10...M25)16位和K4M30(M30...M45)16位為傳送源數(shù)據(jù)傳送至2號單元中特殊功能模塊的BMF20和BMF21號中，傳送字?jǐn)?shù)各1個。
FX2N-20GM把對數(shù)控機(jī)床的軸動作方式劃分成緩沖區(qū)內(nèi)不同的位，針對不同動作方式，我們的設(shè)計程序中只需將該位置位即可，這大大簡化了程序的邏輯關(guān)系，為設(shè)計者和使用者都提供了便利。
5、結(jié)論
該設(shè)計其有以下特點:
1) 程序邏粉簡單
由于特殊模塊的完全針對性，數(shù)控機(jī)床所有軸動作都囊括在緩沖區(qū)的每一位中，如果需要對其中一種路徑進(jìn)行動作，只需要將該位置位，所有的路徑處理都將在FXVPS-E中完成，便于程序的理解。
2) 可移植性高
在不影響本身邏輯關(guān)系和程序設(shè)計的情況下，該程序的完位設(shè)計讓它可以隨意加入數(shù)控機(jī)床其他控制的程序之中。
3) 根據(jù)復(fù)雜零部件曲面形式，通過對數(shù)控機(jī)床、刀具、夾具及等加工過程映射構(gòu)建，可以仿真多軸聯(lián)動數(shù)控加工環(huán)境。
許多復(fù)雜的零件部件在加工時，由于外形比較復(fù)雜(如發(fā)動機(jī)殼體、曲軸等)，單軸車床往往滿足不了加工條件，這就需要利用多軸聯(lián)動數(shù)控車床。
而這類加工的控制過程需要用到一些數(shù)控程序，在當(dāng)代工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC一直擁有不可比擬的優(yōu)越性，而工業(yè)控制水平的日趨提高也給PLC提出了更高的控制要求。在這樣大環(huán)境下，許多人開始致力于PLC特殊功能模塊的開發(fā)、研究工作。本文介紹的FX2N-20GM便是三菱公司針對數(shù)控機(jī)床X,Z軸的運(yùn)動專門研制的定位模塊。其高度的針對性為簡化程序設(shè)計和提高加工梢度都提供了很大的便利。
本次實例使用到的是三菱FX2N-80MT PLC及其特殊功能模塊FX2N-20GM, HJD-4試驗臺。該試驗臺包含控制過程中所需的繼電器、高低版觸點以及開關(guān)、按鈕及數(shù)控機(jī)床1臺。數(shù)控機(jī)床中的步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動器的型號分別是57BYG250E和SH-20806C。
1、運(yùn)動控制模塊簡介
PLC通過使用專用的定位控制模塊，可以對直線運(yùn)動、圓周運(yùn)動的位置，速度和加速度進(jìn)行控制，也可實現(xiàn)單軸或多軸位置控制，使運(yùn)動控制與順序控制有機(jī)地結(jié)合起來，廣泛地用于各種通用機(jī)械、專用機(jī)床、機(jī)器人、電梯等。三菱公司生產(chǎn)的定位控制模塊，屬于智能I/O模塊，其本身就是一個帶有微處理器的汁算機(jī)系統(tǒng)，有很強(qiáng)的信息處理能力和控制功能，其CPU與PLC本身的CPU并行工作，大大提高了系統(tǒng)的速度和控制功能。
PX2N系列定位控制摸塊PX2N-20GM是能夠獨立進(jìn)行2軸定位控制的裝置，不僅具備定位控制語言、編程控制語言，還其有進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的功能指令，因此可以獨立進(jìn)行更高級的定位控制。
2、外部接線圈
本次實例使用的PLC的外部接線如圖1所示。PLC所完成的功能有X,Z兩軸單獨運(yùn)動、兩軸聯(lián)動、運(yùn)動方式選擇及復(fù)位功能。相對應(yīng)的功能分配分別是:SA1，動作選擇;SB1，兩軸聯(lián)動開始按鈕;SB5，兩軸聯(lián)動停止按鈕;SB2,前進(jìn)按鈕;SB3，后退按鈕;SB4,復(fù)位按鈕;KM,觸點控制總電源開關(guān)。
3、硬件設(shè)計
兩軸聯(lián)動控制系統(tǒng)原理見圖2,控制硬件接線見圖3。
圖2
圖3
在步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動器的主控電路以及PLC外圍的繼電器KA2和接觸器KM2編出線路已接好的情況下，合上自動開關(guān)QF1和QF2。將編程電纜連于PLC上，利用PC機(jī)上的編程軟件“FXGP/WiN-C"向PLC輸人PLC控制程序(此時，PLC的狀態(tài)開關(guān)拔向編程位置“STOP” )。將編程電纜連于FX2N-20GM上，利用PC機(jī)上的定位軟件“FXVPS-E”向FX2N-20GM輸入定位程序(此時，20GM的狀態(tài)開關(guān)拔向手動位置“MANU”)。將PLC的狀態(tài)開關(guān)拔向運(yùn)行位置“RUN”，運(yùn)行PLC,接觸器KM2的主觸頭閉合，驅(qū)動器SH-20806C得電。將20GM的狀態(tài)開關(guān)拔向自動位“AUTO”。按"復(fù)位"按鈕，X軸與Z軸復(fù)位；按“啟動”按鈕，運(yùn)行20GM;按“停止”按鈕,20GM停止運(yùn)行。將PLC左下角的拔動開關(guān)拔向編程位置“STOP”或PLC斷電，接觸器KM2的主觸頭斷開，驅(qū)動器SH-20806C斷電。4、軟件設(shè)計
X,Z軸的程序設(shè)計是針對20GM編制程序的。由PLC發(fā)出的數(shù)據(jù)將通過程序傳送到20GM緩沖區(qū)BMF中。20GM針對X,Z兩軸的運(yùn)動有專門的緩沖區(qū)(BFM#20和BMF#21),每個緩沖區(qū)有2個字，即16位的容量，每一位都代表了不同的運(yùn)動特性，其緩沖區(qū)程序位設(shè)置格式如圖4所示。20號緩沖區(qū)設(shè)置同步2軸和X軸的運(yùn)行方式，21號緩沖區(qū)設(shè)置Y軸的運(yùn)行方式。
圖5是程序?qū)嵗?。圖中，M8000是當(dāng)PLC得電的時候處于得電狀態(tài)，PLC失電時觸點同時斷電。M8000控制的兩條TO指令是特殊功能摸塊寫數(shù)據(jù)指令，是PLC對特殊功能模塊緩沖器BFM寫入數(shù)據(jù)的指令，該指令的含義是，當(dāng)M8000得電時，將PLC的K4M10(M10...M25)16位和K4M30(M30...M45)16位為傳送源數(shù)據(jù)傳送至2號單元中特殊功能模塊的BMF20和BMF21號中，傳送字?jǐn)?shù)各1個。
FX2N-20GM把對數(shù)控機(jī)床的軸動作方式劃分成緩沖區(qū)內(nèi)不同的位，針對不同動作方式，我們的設(shè)計程序中只需將該位置位即可，這大大簡化了程序的邏輯關(guān)系，為設(shè)計者和使用者都提供了便利。
5、結(jié)論
該設(shè)計其有以下特點:
1) 程序邏粉簡單
由于特殊模塊的完全針對性，數(shù)控機(jī)床所有軸動作都囊括在緩沖區(qū)的每一位中，如果需要對其中一種路徑進(jìn)行動作，只需要將該位置位，所有的路徑處理都將在FXVPS-E中完成，便于程序的理解。
2) 可移植性高
在不影響本身邏輯關(guān)系和程序設(shè)計的情況下，該程序的完位設(shè)計讓它可以隨意加入數(shù)控機(jī)床其他控制的程序之中。
3) 根據(jù)復(fù)雜零部件曲面形式，通過對數(shù)控機(jī)床、刀具、夾具及等加工過程映射構(gòu)建，可以仿真多軸聯(lián)動數(shù)控加工環(huán)境。
綜合考慮，該設(shè)汁具有維護(hù)性強(qiáng)、操作穩(wěn)定的優(yōu)點，其應(yīng)用可以大大的降低投資成本，宜被推廣采川。
三菱FX系列PLC及模塊大量現(xiàn)貨，三菱FX2N-20GM價格好！
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