基于凱恩帝數控系統的四軸數控系統的開(kāi)發(fā)

　　隨著(zhù)裝備業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，數控機床加工在生產(chǎn)中的地位不斷增加，對機床性能要求也在不斷提高。在一臺四軸數控銑床的設計過(guò)程中，用戶(hù)要求用三種液體加熱后對所加工的零件進(jìn)行表面處理，三種液體不僅都有沮度要求，而且每一種液體在處理過(guò)程中沮度還有變化。如果沮度達不到要求，機床加工暫婷等待。液體加熱裝皿由用戶(hù)提供，該裝置加熱由電位器調節，電壓越高其液體溫度也越高。本文基于凱恩帝數控系統K1000M4i為控制軟件，與臺達DVP-20EX的PLC成功連接，設計了一套四軸三聯(lián)動(dòng)的嵌人式數控系統，該系統不僅具有開(kāi)發(fā)周期短、成本低，可靠性高，實(shí)時(shí)性強等優(yōu)點(diǎn)，而且具有很好的可移植性，對研究新一代數控系統有積極的推動(dòng)作用。

1控制系統的結構

　　K1000M4i數控系統只有一個(gè)模擬量輸出端，用于主軸電機變頻器的頻率控制。該模擬量的變化由數控系統的S指令生成，經(jīng)過(guò)數控系統內部運算轉換后輸出0到10V直流電壓或正負10V直流電壓，當變頻器接收到該模擬電壓后就控制電機的轉速。數控系統通過(guò)其定義的參數設哭電機轉速的范圍。數控機床設計人員無(wú)法對其作控制。可編程邏輯控制器(簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)的控制方法就非常靈活，不僅可以處理開(kāi)關(guān)量，也可以處理模擬量，而且模擬量可以為電壓形式也可以為電流形式.可由設計人員對其作各種控制。

　　數控系統與PLC處理開(kāi)關(guān)量的方法基本上大同小異，都是以布爾代數為運算基礎，只是語(yǔ)言形式和指令代碼有區別。但數控系統沒(méi)有摸擬量的處理指令，它除了一個(gè)用S指令生成的模擬t外再沒(méi)有其它的模擬量輸入輸出接口了，所以它不需要那些處埋模擬量的指令。

　　在數控機床的應用中尤其是一些特殊的專(zhuān)用機床中就需要處理模擬量。把數控系統與PLC組合起來(lái)控制專(zhuān)用機床中的模擬量，只要運用得好，就能達到非常好的效果，而且還節省成本。

　　顯示屏或觸摸屏作為PLC的上位機，可以實(shí)現人機對話(huà)。且通訊方式也非常友好。數控系統有自己的顯示屏、開(kāi)關(guān)量、模擬量、指令解釋、運動(dòng)軸控制等模塊，通過(guò)數控指令實(shí)現人機對話(huà)。因此數控系統不好與其他控制系統如PLC相連接，數控系統的顯示屏也不可能向PLC開(kāi)放。因此二者的連接形式就非常重要了，也是專(zhuān)用機床中處理模擬量的成敗之關(guān)鍵。

　　我們用國產(chǎn)凱恩帝的K1000M4i數控系統與臺達DVP-20EX的PLC就成功的將二者連接了。KND數控系統作為上位機，用M指令控制PLC的模擬量的處理。KND K1000M4i數控系統原有的輸人輸出接口即DI/DO點(diǎn)已用于數控銑床本身的控制了，沒(méi)有多余的DI/DO點(diǎn)，于是我們就增加一個(gè)KND的擴展I/O模塊，將擴展I/O模塊的輸出點(diǎn)與臺達PLC的轅人點(diǎn)相連接，臺達PLC的輸出點(diǎn)與擴展I/O模塊的輸入點(diǎn)相連接，雙方均使用直流2AV電源。再將加熱裝置的電位器接到PLC的一組模擬量輸人端，考慮到二者的等電位性質(zhì)，電位器電源取自加熱裝置，PLC的一組模擬量輸出端接到加熱裝置電位器取樣端，如圖1,圖2所示，三種液體加熱裝里接線(xiàn)均一樣。

2 控制系統軟件圖

　　在數控系統中開(kāi)發(fā)一組不常用的M指令來(lái)控制臺達PLC，臺達PLC再控制加熱裝置。

　　M50指令A液體加熱開(kāi)啟
　　M51指令A液體加熱關(guān)閉
　　M52指令A液體出液開(kāi)啟
　　M53指令A液體出液關(guān)閉
　　M54指令B液體加熱開(kāi)啟
　　M55指令B液體加熱關(guān)閉
　　M56指令B液體出液開(kāi)啟
　　M57指令B液體出液關(guān)閉
　　M58指令C液體加熱開(kāi)啟
　　M59指令C液體加熱關(guān)閉
　　M6}指令C液體出液開(kāi)啟
　　Mfl指令C液體出液關(guān)閉

　　首先定義KND數控系統參數號113=32,114=32, 117=100, 118=100。其意義為擴展I/O模塊輸入地址為32點(diǎn)，輸出地址為32點(diǎn)，輸人首地址號為}IOQ,輸出首地址號為Y1}(1。其次在KND數控系統的PLC(與上述PLC不同，專(zhuān)指數控系統的軟件編輯)程序中先生成M50到M61的指令，然后編寫(xiě)凱恩帝數控系統的PLC程序。如圖3所示，以A液體為例。再編寫(xiě)臺達的PLC程序，如圖4所示。

3 系統的工作過(guò)程

　　其控制過(guò)程如下:

　　1)在手動(dòng)狀態(tài)下，操作員調節電位器，使其達到設定值后，手動(dòng)按下KND數控系統操作鍵盤(pán)左邊一個(gè)空白鍵( X45.6 )，該鍵在本機床中被定義為電壓采樣鍵。KNI3教控系統將Y 100.0置1，此時(shí)臺達PLC裝置的X0被置1，臺達PLC對翰入電壓進(jìn)行采樣并可保持記憶住，即永久記憶模擬量輸入端的電壓值只到有變化為止。

　　2)在程序運行狀態(tài)中，當零件程序執行到MSO時(shí)，凱恩帝數控系統將Y 100.1置1，臺達PLC的輸人點(diǎn)X1被置1，此時(shí)臺達PLC按記憶值輸出電壓模擬童到加熱裝蓋。加熱裝置開(kāi)始加熱，當溫度到達時(shí)，加熱裝置的一個(gè)開(kāi)關(guān)量信號使臺達PLC的軸入點(diǎn)X2被置1,其翰出點(diǎn)Y0里1。臺達PLC的軸出點(diǎn)Y0置1又使KND數控系統的X100.0被置1。當零件程序執行到M52時(shí)，系統檢側到X100.0為1時(shí)，將Y 100.2置1 ,驅動(dòng)一個(gè)交流接觸器動(dòng)作，將G04液體泵出。當A液體工作完成后(零件程序用G04暫停處理)，就執行M51 M53關(guān)閉加熱與關(guān)閉泵出。

4 結論

　　凱恩帝數控系統作為_(kāi)卜位機.很好地控制了臺達PLC的動(dòng)作，臺達PLC又能很好地控制加熱裝置的動(dòng)作，因此它們的人機對話(huà)操作界面非常友好.整個(gè)過(guò)程控制由生產(chǎn)廠(chǎng)家處理好，用戶(hù)只需要記住12個(gè)M指令按照加工工藝編寫(xiě)零件程序即可。

　　當然一些高檔數控系統可以處理模擬量，如西門(mén)子的840D,就能自帶模擬量的輸人輸出模塊，用它們實(shí)現上述控制也很容易，但成本要高得多。