基于触摸屏与PLC的自动镗铣床控制系统研究

2 控制系统的硬件组成

　　如图2所示。根据设备的工艺要求，本控制系统的PLC选用了西门子S7—200系列CPU224xP，其内部集成了14路输入接口和10路输出接口。2路模拟输入点和l路模拟输出点，2个高速脉冲输出，2个RS485通讯／编程口，其高速计数器可以采集100 kHz的脉冲，输出脉冲也可以达到100 kHz。由于控制系统中需要5路高速脉冲计数器，而所选PLC型号只有4路，为满足接口的需求，我们使用了两块PLC构成可编程逻辑控制器模块，分别为l#PLC和2#PLC。在两块PLC功能分工方面，l#PLc主要负责机床进给伺服驱动器、电磁离合器和换档电磁阀，2#PLC主要负责机床主轴伺服驱动器；在两块PLc之间的数据传输方面，1#PLC为主机，当使用触摸屏输入指令时，指令通过PPI协议进入1#PLC，经l#PLC处理后执行指令；而当使用控制面板输入指令时，指令要先进入2#PLC，经2撑PLc传输到1#PLc，再由l#PLC进行数据处理，之后执行指令。这里1#PLC的Portl端口与2#PLC的Portl端口通过西门子PPI协议交换数据。

图2系统硬件结构图

　　为使系统具有更好的可靠性与兼容性，触摸屏选择了同一品牌的西门子MP277-10.4 Touch，其内部提供了6MB的内存空间可用于存储数据，1个RS422／Rs485接口、2个uSB接口和1个Ethemet接口用于数据通讯。MP277的软件系统使用了Windows CE5.0操作系统，其非易失性报警缓冲给操作和服务等人员提供了方便[6]。而与触摸屏同为输人设备的控制面板的外表面使用了薄膜开关作为人机接口，内部使用自行设计的电路板进行控制，可实现按钮的处理和对应指示灯的显示，数据通讯时把按键值用RS-485接口发往设为自由口通信的2#PLc主机的Pon0端口。

　　在伺服电机部分，系统分别选用了广州数控15kw主轴伺服电动机和4.7 kw进给伺服电动机这2台伺服电动机作为运动的执行单元，负责对外输出动力。其中15 kW主轴电动机负责主轴和平旋盘的旋转；而4.7 kw进给电动机控制机床下滑座移动、上滑座移动、工作台回转、主轴箱升级、镗杆移动运动及平旋盘滑块的运动。其具有位置、速度和转矩控制、动态制动、抱闸励磁输出、振动抑制、伺服调整、电子齿轮、分频输出信号和报警记录等功能。