基于触摸屏与PLC的自动镗铣床控制系统研究

　　传统的普通镗铣床采用继电器一接触器控制系统对其工作进行控制，有接线复杂、故障率高、自动化程度低等缺点，并且由于其系统大多采用开环控制，机床发生故障时没有检测装置，会对后期的机床维护诊断带来困难。尽管一些进口的数控镗铣机床拥有诸多优点，但其价格高昂，并且目前很多企业中还存有大量的普通镗铣机床。鉴于此，为了使普通镗铣床拥有部分数控机床的优点，我们对普通镗铣床进行数控改造。在镗铣床控制系统的选择方面，我们选择了PLC(可编程控制器)做为系统的控制核心。PLC作为近几年比较普遍采用的控制系统具有功能完备、组合灵活、编程方便、稳定可靠和抗干扰性强等优点，其结构特点完全能够满足镗铣床的系统控制及其工作环境的要求。但单纯的PLC控制系统不宜实现现场监控以及工艺参数的现场设置和修改，为了解决这一问题，我们选用触摸屏作为机床设备的人机对话接口来完成对机床的输入输出显示。实践表明，PLC一触摸屏构成的监视控制系统不仅可以替代传统的控制面板和键盘输入，而且能以图形化的方式描绘自动加工过程，操作者可以通过触摸屏输入的方式执行设备的各项功能。

1 PLC-触摸屏控制系统的工作原理

　　镗铣床工作大致可分为主轴箱升降运动(y轴)、工作台的回转运动(曰轴)、上滑座移动运动(X轴)、下滑座移动运动(z轴)、镗杆的移动运动(形轴)、平旋盘滑块移动运动(u轴)及主轴的旋转，在PLC-触摸屏控制系统下这些运动均由PLC来实现转换。

　1.1 控制系统的执行

　　图1为系统的工作原理图，PLC与触摸屏构成的控制系统主要由可编程逻辑控制器模块、进给伺服控制模块、主轴伺服控制模块、测量模块、输入、输出及通信模块等组成。当要执行机床操作时，首先启动主轴箱油泵，待操作者通过触摸屏输入指令后，系统会自动调出与触摸屏输人指令地址相对应的PLC程序，PLC通过执行梯形图程序来控制其触点，从而达到对接触器、伺服电动机、电磁离合器、换档电磁阀以及机床各个部件控制的目的。同时，PLc还会把光栅尺传感器、伺服电动机编码器、旋转编码器、限位信号等一系列反映镗铣床工作状态的信息送回触摸屏，用户可以通过在触摸屏上调整参数值来实时调整机床的工作状态。而当机床一旦发生故障，PLC还会将传感器与编码器等反馈的信息进行比较来判断其故障原因，并显示一些重要的参数来实现机床的自我诊断。

图1系统工作原理 

　　1.2 PLC-触摸屏镗铣床的定位系统

　　本PLC-触摸屏控制系统在上滑座移动运动(x轴)、主轴箱升降运动(y轴)、镗杆移动运动(形轴)这三个轴的定位方面分别加入了光栅尺位移传感器。每当执行完一个操作，光栅尺会将实际的位移量以脉冲次数的形式反馈到PLC，PLC通过高速计数器记录下反馈脉冲次数，并将接收的脉冲次数进行计算得出实际位移，然后存人到PLC的一个内存地址中，再通过触摸屏读取这个地址的数值来显示实际位移量。如果实际位移量与输人数值发生偏差，就需要进行调试，以此来保证机床加工的精度。可以说，与传统简单编码器定位的开环镗铣床控制系统相比，由光栅尺组成的具有反馈功能的闭环定位系统可以带来更高的精度。

　　1.3 PLC- 触摸屏镗铣床的润滑系统

　　本设备的润滑主要包括下滑座导轨润滑和主轴箱导轨润滑两部分，采用了集中润滑方式，由液压泵提供一定排量、一定压力的润滑油。由PLC控制打油时间和间隔时间、处理报警信号和控制换向阀等动作，并且通过软件将润滑间隔时间预先设置为每1 h自动润滑10 s。在机床已放置很长时间未使用的情况下，在第一次启动机床时，通电后要先按导轨润滑按钮来进行机床初始润滑以保证机床正常运行。