基于工业PC和PLC技术的专用数控系统

　　1.2 铣齿执行系统的构成

　　铣齿执行系统采用两把铣刀与两个工作台同时加工工件的工艺方法。与一般铣床不同的是铣刀在固定位置上旋转,工作台按加工曲线的要求运动,4 台交流伺服电动机同时驱动这两个工作台。工作台位置由伺服电动机上的旋转编码器检测。

　　在铣齿过程中,由双工作台双联动的数控系统完成插补计算并控制两套独立的运动系统驱动,两个加工工作台分别在两个坐标上同时进行运动,使工件的两个加工面同时进行切削或移动,进行两面齿形曲线的加工。

　　铣齿在钥匙的加工工艺上采用二次装夹的切削方式。为消除二次装夹误差的影响,在数控系统中设计了补偿功能对定位精度进行补偿。由于在软件上进行两个工作台的分别补偿。专门设计了误差参数设置模块,可分别设置两个工作台的误差补偿参数,使加工精度的补偿十分灵活,并容易控制。

　　1.3 控制主机及接口

　　交流伺服系统位置信号输入接口板采用研华公司生产的PCL - 833 三轴正交编码器计数板。数控系统的主控制单元采用工业PC 系统。工业PC 系统具有很大的灵活性,可靠性高,处理能力强,将其作为这种主从分布式控制系统是很适合的。采用研华公司生产的带光隔离的接口板PCL-830,与伺服电动机驱动控制器以及PLC接口连接,实现与PLC的通讯连接,也实现对伺服电动机的控制。

2 主控软件的实现

　　整个系统的软件采用Borland C + + 与汇编语言联合设计而成。采用面向对象设计方法,充分利用了支持用户界面的字型显示的可复用软件构件,该构件是基于一种双向链表实现的。系统研制过程中,研制了支持用户操作界面的界面显示构件、图形窗口管理构件、弹出菜单管理构件、产品数据变换构件、参数设置构件、产品数据管理构件、加工总体控制软件构件和4轴双工作台的控制软件构件(单独采用汇编语言编制) 。整个系统的工作中,采用汉字界面,操作界面友好。在软件中设计了动态适时监视模块,可动态显示加工曲线以及状态信息。循环加工过程的控制软件采用有限自动机模型,如图2 所示。图中各状态动作定义如下:

　　状态0 :作初始准备。

　　状态1 :主控制计算机向PLC 发送ZGX(就绪) 信号。

　　状态2 :检测PLC 状态信号,检测到“急停”信号进入状态13 ,检测到信号SLW 进入状态3 ,检测到“停止”信号转入状态6 。

　　状态3 :主控计算机向PLC 发XDW 信号,并进行数据变换处理,此时PLC 控制机械手换件。

　　状态4 :主控计算机等待PLC 发HWW 信号,表示换位完成。

　　状态5 :主控计算机驱动工作台运动进行铣齿加工。

　　状态6 : 铣齿加工完成,若加工模块返回错误信息,进入状态9 ,检测到“停止”信号,进入状态8 。

　　状态7 :进行计数统计和换件处理,若计数已满,表示完成设定的加工数,转入状态11 ,否则转入状态10 。

　　状态8 :进行正常结束处理。

　　状态9 :进行错误报警提示和结束处理。

　　状态10 :主控计算机向PLC 发XCS 信号。

　　状态11 :计数结束,进行结束处理。

　　状态12 :结束退出。

　　状态13 :做复位操作。

　　状态14 :结束退出。