基于凯恩帝数控系统的四轴数控系统的开发

0 引言

　　随着装备业及相关产业的不断发展，数控机床加工在生产中的地位不断增加，对机床性能要求也在不断提高。在一台四轴数控铣床的设计过程中，用户要求用三种液体加热后对所加工的零件进行表面处理，三种液体不仅都有沮度要求，而且每一种液体在处理过程中沮度还有变化。如果沮度达不到要求，机床加工暂婷等待。液体加热装皿由用户提供，该装置加热由电位器调节，电压越高其液体温度也越高。本文基于凯恩帝数控系统K1000M4i为控制软件，与台达DVP-20EX的PLC成功连接，设计了一套四轴三联动的嵌人式数控系统，该系统不仅具有开发周期短、成本低，可靠性高，实时性强等优点，而且具有很好的可移植性，对研究新一代数控系统有积极的推动作用。

1 控制系统的结构

　　K1000M4i数控系统只有一个模拟量输出端，用于主轴电机变频器的频率控制。该模拟量的变化由数控系统的S指令生成，经过数控系统内部运算转换后输出0到10V直流电压或正负10V直流电压，当变频器接收到该模拟电压后就控制电机的转速。数控系统通过其定义的参数设哭电机转速的范围。数控机床设计人员无法对其作控制。可编程逻辑控制器(简称PLC)的控制方法就非常灵活，不仅可以处理开关量，也可以处理模拟量，而且模拟量可以为电压形式也可以为电流形式.可由设计人员对其作各种控制。

　　数控系统与PLC处理开关量的方法基本上大同小异，都是以布尔代数为运算基础，只是语言形式和指令代码有区别。但数控系统没有摸拟量的处理指令，它除了一个用S指令生成的模拟t外再没有其它的模拟量输入输出接口了，所以它不需要那些处埋模拟量的指令。

　　在数控机床的应用中尤其是一些特殊的专用机床中就需要处理模拟量。把数控系统与PLC组合起来控制专用机床中的模拟量，只要运用得好，就能达到非常好的效果，而且还节省成本。

　　显示屏或触摸屏作为PLC的上位机，可以实现人机对话。且通讯方式也非常友好。数控系统有自己的显示屏、开关量、模拟量、指令解释、运动轴控制等模块，通过数控指令实现人机对话。因此数控系统不好与其他控制系统如PLC相连接，数控系统的显示屏也不可能向PLC开放。因此二者的连接形式就非常重要了，也是专用机床中处理模拟量的成败之关键。

　　我们用国产凯恩帝的K1000M4i数控系统与台达DVP-20EX的PLC就成功的将二者连接了。KND数控系统作为上位机，用M指令控制PLC的模拟量的处理。KND K1000M4i数控系统原有的输人输出接口即DI/DO点已用于数控铣床本身的控制了，没有多余的DI/DO点，于是我们就增加一个KND的扩展I/O模块，将扩展I/O模块的输出点与台达PLC的辕人点相连接，台达PLC的输出点与扩展I/O模块的输入点相连接，双方均使用直流2AV电源。再将加热装置的电位器接到PLC的一组模拟量输人端，考虑到二者的等电位性质，电位器电源取自加热装置，PLC的一组模拟量输出端接到加热装置电位器取样端，如图1,图2所示，三种液体加热装里接线均一样。