基于PLC 的数控加工中心两轴联动控制的研究

　　许多复杂外形的船用零部件（如曲轴、柴油机外壳）在制造过程中需要精加工，而单轴车床往往解决不了问题。数控加工中心（CNC）是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床，它是高度机电一体化的产品。

　　本文以HJD-4 型五轴加工中心试验机为科研平台，该平台以三菱PLC（型号FX2N-80MT）及其运动控制模块20GM为核心，并配备继电器、接触器、开关按钮等辅助器件。设联动轴为加工中心的X 轴、Z 轴，由步进电机（型号57BYG250E）拖动，其驱动器型号是SH-20806C。

　　实验机加工中心坐标系如图1 所示，其中黄色箭头方向是X 轴，红色箭头方向是主轴Y 轴，绿色箭头方向是Z 轴，白色箭头方向是刀库T 轴，深蓝色箭头是转台C 轴。232 通信线传送给PLC。

图1 五轴加工中心

一、数控系统框图

　　控制方案系统图如图2 所示：

图2 系统控制框图

　　（1）上位机。由用户通过PC 机在三菱FX2N-80MT 的PLC 专用软件FXGPWIN 进行梯形图程序的编写，并通过232 通信线传送给PLC。

　　（2）PLC。用户可以通过手动按钮或控制盒输入开关量给PLC，通过计算后PLC 将产生驱动器电源开关信号，并通过运动控制模块20GM 控制步进电机驱动器。然后，驱动器拖动数控机床的X 轴步进电机和Z 轴步进电机完成两轴联动[1]。

　　（3）20GM。安装时，与PLC 固定在同一金属槽中，并通过内部扁平线缆和PLC 接口电路连接。在PLC 的作用下，它会向步进驱动器发出控制脉冲。用户可以通过上位机中20GM 专用软件FXVPS-E 对步进参数（如脉冲频率、运动轨迹）等进行设置，并通过232 通信线进行传输。

　　（4）步进电机驱动器及步进电机。在接收到脉冲信号和方向信号后，通过连接丝杆完成拖动。