基于plc高速铣削实验台集成控制系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.coml甸地基于PLC的高速铣削实验台集成控制系统设计Designofintegrationcontrolsystemforhigh-speedmillingexperimentplatformbasedonPLC吴硕，马广君，史家顺，窦艳WUShuo’，MAGuang-jun’，SHlJia—shun，DOUYan(1．辽宁装备制造职业技术学院，沈阳110161；2．东北大学机械工程学院，沈阳110089)摘要：文章利用现有的高速电主轴、刀库等实验设备构建一个可自动换刀的高速铣削实验台，结合其特点和控制要求，采

2、用“PC+PLC”的结构形式研究和开发了一套基于PC机的高速铣削实验台集成控制系统。该系统用PLC实现前台主轴、刀库、运动控制和切削参数采集功能，用PC机实现人机界面及后台管理，并通过PC机与PLC之间的通信完成整个系统的控制任务。实验结果表明，所开发的高速铣削实验台集成控制系统系统运行良好，操作方便，人机界面友好，能够实现控制高速铣削实验的控制要求以及切削力和切削温度的检测要求。关键词：高速铣削实验台；集成控制系统；人机界面；PLC中圈分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-0134(2Ol4)06(上)-Ol28-05Doi：

3、10．396~cl／J．issn．1009-0134．2014．06(b)．370引言力库高速切削加工是现代切削加工的发展方向，而切削力和切削温度等参数是影响高速切削技术研究的重要内容，也是反应加工过程的重要参数。然而，现有的切削力、切削温度检测系统都是一套独立的系统，设计开发一套数控加工与切进电机削力、切削温度检测集成系统，不仅可以减少了部分硬件设备，降低了成本，也使系统功能更加强大和集中，便于高速切削的研究。本文利用实验室已具备的高速电主轴、刀库等实验设备，搭建一个可自动换刀的高速切削实验台，开发了一图1高速铣削实验台机构示意图套以PC机

4、为上位机，PLC为下位机的集成控制系统，并对其硬件结构和软件系统进行了介绍。建，最主要的E1的足进行高速铣削实验，本系统的高速铣削主要体现在主轴的高速，主要是主轴的速1集成控制系统总体设计方案度控制。另外，为了完成自动换刀功能，主轴需具1．1高速铣削实验台搭建有准停功能，即换刀前，主轴会停止在一个固定角高速铣削实验台要求能够实现主轴转速在度来实现刀具与主轴刀具接口之间的键联接。12000r／min以上的高速铣削，工作台能够实现横向2)实现实验台的进给运动控制。高速铣削实和纵向两个方向的移动，能够自动换刀，根据这验台的进给运动控制跟数控铣床的进

5、给运动控制些要求，结合加工中心的机械结构，提出高速铣方法相同，但实验台以对高速铣削的切削参数检削实验台的搭建方案。实验台由底座、立柱、工测为主，故本系统的进给运动功能只设计了手动作台、主轴等部分组成，实验台的机构示意图如操作下的点位运动控制和直线运动控制，实验台图1所示。的坐标系设定为XOY坐标系。1．2高速铣削实验台控制要求3)实现刀库的控制。高速铣削实验台另外一1)实现电主轴的控制。高速铣削实验台的构个重要的功能是实现自动换刀，自动换刀包括选收穑日期：2014-02-17作者简介：吴硕(1982一)，男，沈阳人，讲师，硕士研究生，研究方向

6、为电气自动化和工业控制技术。[128]第36卷第6期2014—06(上)学兔兔www.xuetutu.com、I匐化刀和换刀两部分，选刀是通过对刀盘的控制旋转O-5V、一IOV~IOV的电压信号或0~20mA的电流信把所选刀号的刀旋转到换到位，换刀是利用换刀号。两个模拟量输入通道可用于切屑参数信号输机械手把主轴和刀库的刀具相交换。入，一个模拟量输出通道可以控制变频器来实现4)实现高速铣削实验台的切削力和切削温度主轴变频调速。。检测功能。2．3进给驱动系统确定1。3控制方案的选择高速铣削实验台三个方向的进给都由步进电对于控制步进电机或伺服电机实

7、现三轴、四机驱动，PLC输出的高速脉冲经过驱动器进行功率轴的联动，采用运动控制器具有很好的开放性，放大，驱动步进电机转动，通过滚珠丝杠带动工但运动控制器需配有专门的运动控制软件。PLC脉作台在三个方向上移动。根据控制系统设计方案冲控制功能同样可以实现运动控制，而且PLC程序要求，以满足主要性能为前提，三个方向均选择简单易懂，开发周期短、通信简单、抗干扰能力Kinco公司的3S57Q一04056型步进电机，配套驱动强。与运动控制器相比，PLC开发相对简单，更适器为KM358型步进驱动器根据步进电机驱动器和用于本系统对运动控制要求不是很高的场合。

8、PLC内部电路结构，以及控制要求，确定步进电机所以，综合考虑系统的控制要求和实际情驱动器和PLC的接线原理图如图3所示。况，该系统用PLC实现前台主轴、刀库、运动控