設(shè)備中直線模組滑臺常用的可編程操控器（簡稱PLC）以其通用性強、可靠性高、指令體系簡單、編程簡便易學、易于掌握、體積小、修理作業(yè)少、現(xiàn)場接口裝置方便等一系列長處，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動操控中。特別是在組合機床自動生產(chǎn)線的操控及CNC機床的S、T、M功用操控更顯示出其杰出的性能。PLC操控的步進電機開環(huán)伺服組織應(yīng)用于組合機床自動生產(chǎn)線上的直線模組滑臺操控，可省去該單元的數(shù)控體系使該單元的操控體系本錢降低70~90%，甚至只占用自動線操控單元PLC的3~5個I/O接口及<1KB的內(nèi)存。特別是大型自動線中能夠使操控體系的本錢顯著下降。

1 直線模組滑臺PLC概述

在組合機床自動線中，一般依據(jù)不同的加工精度要求設(shè)置三種滑臺:

（1）數(shù)控滑臺，用于切削量小，加工精度要求很高的精加工工序中。

（2）液壓滑臺，用于切削量大，加工精度要求較低的粗加工工序中；

（3）機械滑臺，用于切削量中等，具有一定加工精度要求的半精加工工序中；

2 PLC操控的直線模組滑臺結(jié)構(gòu)

一般組合機床自動線中的數(shù)控滑臺選用步進電機驅(qū)動的開環(huán)伺服組織。選用PLC操控的直線模組滑臺由可編程操控器、環(huán)行脈沖分配器、步進電機驅(qū)動器、步進電機和伺服傳動組織等部分組成，見圖1。

圖1

伺服傳動組織中的齒輪Z1、Z2應(yīng)該采取消隙措施，避免發(fā)生反向死區(qū)或使加工精度下降；而絲杠傳動副則應(yīng)該依據(jù)該單元的加工精度要求，斷定是否選用滾珠絲杠副。選用滾珠絲杠副，具有傳動效率高、體系剛度好、傳動精度高、使用壽命長的長處，但本錢較高且不能自鎖。

3 直線模組滑臺的PLC操控辦法

數(shù)控滑臺的操控要素主要有三個：

3.1 直線模組滑臺行程操控

一般液壓滑臺和直線模組滑臺的行程操控是使用位置或壓力傳感器（行程開關(guān)/死擋鐵）來完成；而直線模組滑臺的行程則選用數(shù)字操控來完成。由直線模組滑臺的結(jié)構(gòu)可知，滑臺的行程正比于步進電機的總轉(zhuǎn)角，因而只要操控步進電機的總轉(zhuǎn)角即可。由步進電機的作業(yè)原理和特性可知步進電機的總轉(zhuǎn)角正比于所輸入的操控脈沖個數(shù)；因而能夠依據(jù)伺服組織的位移量斷定PLC輸出的脈沖個數(shù)：

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  PLC進給方向操控

進給方向操控即步進電機的轉(zhuǎn)向操控。步進電機的轉(zhuǎn)向能夠經(jīng)過改動步進電機各繞組的通電次序來改動其轉(zhuǎn)向;如三相步進電機通電次序為A-AB-B-BC-C-CA-A…時步進電機正轉(zhuǎn);當繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A…次序通電時步進電機回轉(zhuǎn)。因而能夠經(jīng)過PLC輸出的方向操控信號改動硬件環(huán)行分配器的輸出次序來完成，或經(jīng)編程改動輸出脈沖的次序來改動步進電機繞組的通電次序完成。

3.3   PLC進給速度操控

伺服組織的進給速度取決于步進電機的轉(zhuǎn)速，而步進電機的轉(zhuǎn)速取決于輸入的脈沖頻率;因而能夠依據(jù)該工序要求的進給速度,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)

4 PLC的軟件操控邏輯

由滑臺的PLC操控辦法可知，應(yīng)使步進電機的輸入脈沖總數(shù)和脈沖頻率受到相應(yīng)的操控。因而在操控軟件上設(shè)置一個脈沖總數(shù)和脈沖頻率可控的脈沖信號發(fā)生器；關(guān)于頻率較低的操控脈沖，能夠使用PLC中的定時器構(gòu)成，如圖2所示。脈沖頻率能夠經(jīng)過定時器的定時常數(shù)操控脈沖周期，脈沖總數(shù)操控則能夠設(shè)置一脈沖計數(shù)器C10。當脈沖數(shù)到達設(shè)定值時，計數(shù)器C10動作堵截脈沖發(fā)生器回路，使其停止作業(yè)。伺服組織的步進電機無脈沖輸入時便停止工作，伺服執(zhí)行組織定位。當伺服執(zhí)行組織的位移速度要求較高時，能夠用PLC中的高速脈沖發(fā)生器。不同的PLC其高速脈沖的頻率可達4000~6000Hz。關(guān)于自動線上的一般伺服組織，其速度能夠得到充沛滿意。

圖2

5 伺服操控、驅(qū)動及接口

5.1 可編程操控器的接口

直線模組滑臺如伺服組織選用硬件環(huán)行分配器，則占用PLC的I/O口點數(shù)少于5點，一般僅為3點。其間I口占用一點，作為發(fā)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(huán)的時鐘脈沖輸入端，另一點作為步進電機轉(zhuǎn)向操控信號，接至硬環(huán)的相序分配操控端，如圖3所示；伺服體系選用軟件環(huán)行分配器時，其接口如圖4。

5.2 步進電機操控體系的組成

步進電機的操控體系由可編程操控器、環(huán)行脈沖分配器和步進電機功率驅(qū)動器組成，其結(jié)構(gòu)見圖1。

操控體系中PLC用來發(fā)生操控脈沖；經(jīng)過PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，操控步進電機的轉(zhuǎn)角進而操控伺服組織的進給量；一起經(jīng)過編程操控脈沖頻率——既伺服組織的進給速度；環(huán)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序分配到相應(yīng)的繞組。PLC操控的步進電機能夠選用軟件環(huán)行分配器，也能夠選用如圖1所示的硬件環(huán)行分配器。選用軟環(huán)占用的PLC資源較多，特別是步進電機繞組相數(shù)M>4時，關(guān)于大型生產(chǎn)線應(yīng)該予以充沛考慮。選用硬件環(huán)行分配器，雖然硬件結(jié)構(gòu)稍微雜亂些，但能夠節(jié)省占用PLC的I/O口點數(shù)，目前市場有多種專用芯片能夠選用。步進電機功率驅(qū)動器將PLC輸出的操控脈沖放大到幾十~上百伏特、幾安~十幾安的驅(qū)動才能。一般PLC的輸出接口具有一定的驅(qū)動才能，而通常的晶體管直流輸出接口的負載才能僅為十幾~幾十伏特、幾十~幾百毫安。但關(guān)于功率步進電機則要求幾十~上百伏特、幾安~十幾安的驅(qū)動才能，因而應(yīng)該選用驅(qū)動器對輸出脈沖進行放大。

6 應(yīng)用實例與結(jié)論

將PLC操控的開環(huán)伺服組織用于某大型生產(chǎn)線的直線模組滑臺，每個滑臺僅占用4個I/O接口，節(jié)省了CNC操控體系，其脈沖當量為0.01~0.05mm,進給速度為Vf=3~15m/min,徹底滿意工藝要求和加工精度要求。PLC在實際使用當中根據(jù)品牌有差異性，