基于变频与PLC控制的车床主轴数控系统设计（下）

    3．4主轴PLC控制系统外部I／O开关量设计

    外部I/O开关量电气控制首先要设计制作输入信号板和输出信号板，也可以购买华中数控的输入输出继电器板，但价格较高、成本高。开关量输入输出的电气控制原理类型有NPN、PNP两种类型，采用NPN型的输入输出类型，并制作输入输出信号板。开关量输入技术参数为采用光耦合技术，最大隔离电压为2500V，电源电压为DC24V，导通电流为5-9mA，最大漏电流小于0．1mA，滤波时间小于2ms。开关量输出技术参数为采用光耦合技术，最大隔离电压为2500V，电源电压为DC24V，最大输出电流为100mA。输入等效电路如图5、输出如图6所示。

图5 开关量输入电气原理图

图6 开关量输出电气原理图

    按下输入按键X，光耦合器接口电路导通，产生输入信号X，通过数控系统与PLC提供的接口送入数控系统内部进行运算处理。

    数控系统与PLC通过输出接口送出控制信号Y，高电平时候，光耦合器接口电路导通，输出端子Y连接外部继电器KA导通，KA常开触点闭合，变频器控制电路导通，实现主轴电机的控制。控制信号Y为低电平时，光耦合器接口电路不导通，外部继电器KA失电，KA断开，变频器控制电路断开。

4 主轴电气控制与数控系统调试

    主轴变频调速与数控系统PLC控制电路设计完成后，开始进行PLC控制与变频器调速以及卡盘夹紧、松开，机械自动变换一挡和二挡的调试。

    首先，进行PLC程序的编写。由于华中数控系统是内置PLC系统，并且源程序需用C或C++语言编写，因此，需要将前述的PLC梯形图程序改变为C语言程序，可取名为“zhuzhouplc．cld”文件名，后缀必须是“．cld”。在DOS下面进入PLC安装目录，如：C：LHNC一21WLC>EDIT zhuzhouplc．cld<回车>，就建立了PLC的C语言程序，并取名为zhuzhouplc．Cld。然后输入C：、HNC一2l＼PLC>MAKEPLCzhuzhouplc．cld<回车>，这时系统又回到C：＼HNC．21＼PLC>下，表明程序编译成功，编译结果为zhuzhouplc．tom，然后更改数控系统配置文件NCBIOS．CFG，进入C：＼HNC一21>EDIT NCBIOS．CFG，并加上：Device=C：htlNC一21kPLCXzhuzhouplc．corn，这时数控系统启动时就会加载新编写的PLC程序。

图7主轴PLC控制系统主要梯形图程序

    其次调用华中数控系统车床标准PLC系统。

    根据前面改造设计的PLC控制与I／O开关量参数，如果参数状态发生变化，如开关被压下，则对应的开关量数字状态也会发生变化，由此可检测I／O开关量的电路连接改造设计是否正确。数控系统主机启动后，对主轴外部I／O开关量进行接通与断开测试，X、Y的状态都能在PLC状态界面显示出来，由此可见电气电路设计正确。

5 结束语

    主轴数控系统设计后进行调试，控制软件采用华中数控系统，该系统能实现方便快捷的人机对话、数控加工程序的编译、运行、计算和信号输出以及整个系统的管理等。主轴自动和手动调试运行结果显示，主轴电气与PLC控制系统运行时间短、速度快、效率高、无死循环、死机现象，I／O开关量接口的信号响应快，主轴加工的稳定性、准确性、快速性比普通车床有较大改善，整个主轴运行正常。