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可編程序控製器在機床數控係統中應用探討
----Researching the Application of PLC in the Mashine Tool Digital Control System
（提供： 永宏電機股份有限公司 ，作者：湖北潤發集團 李淩鬆，）
【在線聯係作者】
1 引言
近年來，PLC在工業自動控製領域應用愈來愈廣，它在控製性能、組機周期和硬件成本等方麵所表現出的綜合優勢是其它工控產品難以比擬的。隨著PLC技術的發展, 它在位置控製、過程控製、數據處理等方麵的應用也越來越多。在機床的實際設計和生產過程中,為了提高數控機床加工的精度，對其定位控製裝置的選擇就顯得尤為重要。永宏FBs係列PLC的NC定位功能較其它PLC更精準，且程序的設計和調試相當方便。本文提出的是如何應用永宏PLC的NC定位控製實現機床數控係統控製功能的方法來滿足控製要求，在實際運行中是切實可行的。整機控製係統具有程序設計思路清晰、硬件電路簡單實用、可靠性高、抗幹擾能力強，具有良好的性能價格比等顯著優點，其軟硬件的設計思路可供工礦企業的相關數控機床設計改造借鑒。
2 數控機床組成結構及工作過程
本例數控機床由輸入、輸出裝置、數控裝置、可編程控製器、伺服係統、檢測反饋裝置和機床主機等組成，如圖1所示。
圖1 數控機床組成機構圖
輸入裝置可將不同加工信息傳遞於計算機。在數控機床產生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現已趨於淘汰;目前，使用鍵盤、磁盤等，大大方便了信息輸入工作。輸出指輸出內部工作參數(含機床正常、理想工作狀態下的原始參數，故障診斷參數等)，一般在機床剛工作狀態需輸出這些參數作記錄保存，待工作一段時間後，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。數控裝置是數控機床的核心與主導，完成所有加工數據的處理、計算工作，最終實現數控機床各功能的指揮工作。它包含微計算機的電路，各種接口電路、CRT顯示器等硬件及相應的軟件。可編程控製器對主軸單元實現控製，將程序中的轉速指令進行處理而控製主軸轉速;管理刀庫，進行自動刀具交換、選刀方式、刀具累計使用次數、刀具剩餘壽命及刀具刃磨次數等管理;控製主軸正反轉和停止、準停、切削液開關、卡盤夾緊鬆開、機械手取送刀等動作;還對機床外部開關(行程開關、壓力開關、溫控開關等)進行控製;對輸出信號(刀庫、機械手、回轉工作台等)進jin行xing控kong製zhi。檢jian測ce反fan饋kui裝zhuang置zhi由you檢jian測ce元yuan件jian和he相xiang應ying的de電dian路lu組zu成cheng，主zhu要yao是shi檢jian測ce速su度du和he位wei移yi，並bing將jiang信xin息xi反fan饋kui於yu數shu控kong裝zhuang置zhi，實shi現xian閉bi環huan控kong製zhi以yi保bao證zheng數shu控kong機ji床chuang加jia工gong精jing度du。數shu控kong機ji床chuang的de工gong作zuo過guo程cheng如ru圖tu2所示。
圖2 數控機床的工作過程框圖
數控加工的準備過程較複雜，內容多，含對零件的結構認識、工藝分析、工藝方案的製訂、加工程序編製、選用工裝及使用方法等。機床的調整主要包括刀具命名、調入刀庫、工件安裝、對刀、測量刀位、jichuanggebuweizhuangtaidengduoxianggongzuoneirong。chengxutiaoshizhuyaoshiduichengxubenshendeluojiwentijiqishejihelixingjinxingjianzhahetiaozheng。shiqiejiagongzeshiduilingjianjiagongshejifanganjinxingdongtaixiadekaocha，erzhenggeguochengjunxuzaiqianyibushixianhoudejieguopingjiahouzaizuohouyibugongzuo。shiqiechenggonghoufangkeduilingjianjinxingzhengshijiagong，bingduijiagonghoudelingjianjinxingjieguojiance。qiansanbugongzuojunweidaijishijian，weitigaogongzuoxiaolv，xiwangdaijishijianyueduanyuehao，yueyouliyujichuanghelishiyong。gaixiangzhibiaozhijieyingxiangduijichuangliyonglvdepingjia(即機床實動率)。
3 機床數控係統需要解決的幾個問題
機(ji)床(chuang)是(shi)由(you)機(ji)械(xie)和(he)電(dian)氣(qi)兩(liang)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)，在(zai)設(she)計(ji)總(zong)體(ti)方(fang)案(an)時(shi)應(ying)從(cong)機(ji)電(dian)兩(liang)方(fang)麵(mian)來(lai)考(kao)慮(lv)機(ji)床(chuang)各(ge)種(zhong)功(gong)能(neng)的(de)實(shi)施(shi)方(fang)案(an)，數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)機(ji)械(xie)要(yao)求(qiu)和(he)數(shu)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)功(gong)能(neng)都(dou)很(hen)複(fu)雜(za)，所(suo)以(yi)更(geng)應(ying)機(ji)電(dian)溝(gou)通(tong)，揚(yang)長(chang)避(bi)短(duan)。機(ji)床(chuang)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)選(xuan)件(jian)、裝配、程cheng序xu編bian製zhi及ji操cao作zuo都dou應ying該gai比bi較jiao合he理li，精jing度du和he穩wen定ding性xing都dou必bi須xu滿man足zu使shi用yong要yao求qiu。同tong時shi為wei便bian於yu調tiao試shi和he檢jian修xiu，各ge項xiang操cao作zuo均jun設she手shou動dong功gong能neng，如ru手shou動dong各ge軸zhou快kuai慢man移yi動dong、主軸高低速旋轉、切削液及潤滑開關等。PLC按照邏輯條件進行順序動作或按照時序動作，另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關係進行聯鎖保護動作的控製，PLC發展成了取代繼電器線路和進行順序控製的主要產品,在機床的電氣控製中應用也比較普遍。
在(zai)實(shi)際(ji)控(kong)製(zhi)中(zhong)如(ru)何(he)既(ji)能(neng)提(ti)高(gao)定(ding)位(wei)速(su)度(du)，同(tong)時(shi)又(you)能(neng)保(bao)證(zheng)定(ding)位(wei)精(jing)度(du)是(shi)一(yi)項(xiang)需(xu)要(yao)認(ren)真(zhen)考(kao)慮(lv)並(bing)切(qie)實(shi)加(jia)以(yi)解(jie)決(jue)的(de)問(wen)題(ti)。精(jing)度(du)是(shi)機(ji)床(chuang)必(bi)須(xu)保(bao)證(zheng)的(de)一(yi)項(xiang)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)。位(wei)置(zhi)伺(si)服(fu)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)位(wei)置(zhi)精(jing)度(du)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)決(jue)定(ding)了(le)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)。因(yin)此(ci)位(wei)置(zhi)精(jing)度(du)是(shi)一(yi)個(ge)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)指(zhi)標(biao)。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)位(wei)置(zhi)精(jing)度(du)，一(yi)方(fang)麵(mian)是(shi)正(zheng)確(que)選(xuan)擇(ze)係(xi)統(tong)中(zhong)開(kai)環(huan)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)的(de)大(da)小(xiao)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)是(shi)對(dui)位(wei)置(zhi)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)提(ti)出(chu)精(jing)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)。因(yin)為(wei)在(zai)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)，對(dui)於(yu)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)本(ben)身(shen)的(de)誤(wu)差(cha)和(he)被(bei)檢(jian)測(ce)量(liang)的(de)偏(pian)差(cha)是(shi)很(hen)難(nan)區(qu)分(fen)出(chu)來(lai)的(de)，反(fan)饋(kui)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)的(de)精(jing)度(du)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)精(jing)度(du)常(chang)常(chang)起(qi)著(zhe)決(jue)定(ding)性(xing)的(de)作(zuo)用(yong)。高(gao)精(jing)度(du)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)有(you)高(gao)精(jing)度(du)的(de)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)作(zuo)為(wei)保(bao)證(zheng)。當(dang)現(xian)場(chang)條(tiao)件(jian)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi)，係(xi)統(tong)的(de)某(mou)些(xie)控(kong)製(zhi)參(can)數(shu)必(bi)須(xu)能(neng)作(zuo)相(xiang)應(ying)的(de)修(xiu)改(gai)，為(wei)滿(man)足(zu)生(sheng)產(chan)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)，要(yao)求(qiu)對(dui)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)可(ke)變(bian)參(can)數(shu)的(de)修(xiu)改(gai)應(ying)在(zai)線(xian)進(jin)行(xing)。盡(jin)管(guan)使(shi)用(yong)編(bian)程(cheng)器(qi)可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)快(kuai)速(su)地(di)改(gai)變(bian)原(yuan)設(she)定(ding)參(can)數(shu)，但(dan)編(bian)程(cheng)器(qi)一(yi)般(ban)不(bu)能(neng)交(jiao)現(xian)場(chang)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)使(shi)用(yong);所以，應考慮開發其他簡便有效的方法實現PLC的可變控製參數的在線修改。另外為了防止電壓過高損壞PLC，電源輸入端加上壓敏電阻。為了防止過熱, PLC不許安裝在變壓器等發熱元件的正上方，變頻器與PLC、sifuqudongqidengbaochiyidingjuli。zaiyuanjianjianliuyoushidangdekongxi，yibiansanre，bingqiezaipeidianxiangshanganzhuangfengshanjiangwen。ciwai，weibaozhengkongzhixitongdeanquanyuwendingyunxing，haiyingjiejuekongzhixitongdeanquanbaohuwenti，ruxitongdexingchengbaohu、故障元件的自動檢測等。
4 永宏FBs係列PLC的NC機床定位伺服控製係統分析
數控機床是一種高精度、高效率的自動化設備，提高數控機床的可靠性就顯得尤為重要。可靠度是評價可靠性的主要定量指標之一，其定義為:產(chan)品(pin)在(zai)規(gui)定(ding)條(tiao)件(jian)下(xia)和(he)規(gui)定(ding)時(shi)間(jian)內(nei)，完(wan)成(cheng)規(gui)定(ding)功(gong)能(neng)的(de)概(gai)率(lv)。對(dui)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)來(lai)說(shuo)，這(zhe)裏(li)的(de)功(gong)能(neng)主(zhu)要(yao)指(zhi)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)使(shi)用(yong)功(gong)能(neng)，例(li)如(ru)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)各(ge)種(zhong)機(ji)能(neng)，伺(si)服(fu)性(xing)能(neng)等(deng)。數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)功(gong)能(neng)部(bu)件(jian)對(dui)機(ji)床(chuang)的(de)功(gong)能(neng)擴(kuo)展(zhan)和(he)性(xing)能(neng)的(de)提(ti)升(sheng)起(qi)著(zhe)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)，因(yin)此(ci)，它(ta)不(bu)同(tong)於(yu)一(yi)般(ban)配(pei)套(tao)件(jian)和(he)附(fu)件(jian)的(de)選(xuan)用(yong)，不(bu)僅(jin)須(xu)與(yu)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)整(zheng)體(ti)結(jie)構(gou)諧(xie)和(he)協(xie)調(tiao)，融(rong)入(ru)整(zheng)機(ji)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)最(zui)佳(jia)的(de)匹(pi)配(pei)性(xing)能(neng)，而(er)且(qie)還(hai)能(neng)很(hen)好(hao)地(di)彰(zhang)顯(xian)出(chu)該(gai)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)個(ge)性(xing)化(hua)特(te)征(zheng)。用(yong)於(yu)高(gao)速(su)化(hua)的(de)數(shu)控(kong)係(xi)統(tong)不(bu)能(neng)僅(jin)是(shi)提(ti)高(gao)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)能(neng)力(li)，而(er)是(shi)應(ying)具(ju)備(bei)熱(re)誤(wu)差(cha)補(bu)償(chang)單(dan)元(yuan)以(yi)及(ji)能(neng)實(shi)現(xian)速(su)度(du)前(qian)瞻(zhan)控(kong)製(zhi)、位置環前饋控製和加減速平穩控製等先進控製技術的功能。所以必須選擇穩定可靠的控製單元才能保證數控機床正常高效運行。
鑒於以上各項要求，筆者采用台灣永宏電機股份有限公司的FBs-44MN PLC作為該機床控製主單元，該型機具有較高的性價比，體積小，使用起來非常方便，接線簡捷。其編程軟件WinProladder有梯形圖大師之稱，易學易用且功能強大，編輯、監視、除錯等操作非常順手，按鍵、鼠標並用及在線即時指令功能查詢與操作指引，使編輯、輸入效率倍增。同時配以人機界麵進行程序參數修改、shedingyijiyunxingzhuangtaixianshijiankong，kebianchengshezhirenjijiemiandeneirong。gaikongzhixitongjuyoukekaoxinggao，jiagebianyi，jiegoujincoudengtedian，feichangshihejichuangdekongzhiyaoqiu，jutikongzhisilurutu3所示。
圖3 采用永宏PLC FBs-44MN 的NC 機床定位電氣控製係統圖
可編程邏輯控製器是該機床各項功能的邏輯控製中心，集成於數控係統中，主要是指控製軟件的集成化，而PLC硬件則在規模較大的係統中往往采取分布式結構。由圖3可以看出，係統控製中心采用永宏PLC FBs-44MN控製，並配以人機界麵進行程序參數修改、設(she)定(ding)，以(yi)及(ji)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)顯(xian)示(shi)監(jian)控(kong)，可(ke)編(bian)程(cheng)設(she)置(zhi)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)的(de)內(nei)容(rong)。三(san)軸(zhou)均(jun)為(wei)全(quan)數(shu)字(zi)交(jiao)流(liu)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)，各(ge)軸(zhou)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)通(tong)過(guo)連(lian)軸(zhou)器(qi)帶(dai)動(dong)滾(gun)珠(zhu)絲(si)杠(gang)，以(yi)移(yi)動(dong)配(pei)有(you)直(zhi)線(xian)導(dao)軌(gui)的(de)工(gong)作(zuo)台(tai)和(he)主(zhu)軸(zhou)銑(xi)頭(tou)，其(qi)定(ding)位(wei)準(zhun)確(que)，速(su)度(du)快(kuai)。主(zhu)軸(zhou)銑(xi)頭(tou)由(you)變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)製(zhi)，根(gen)據(ju)刀(dao)具(ju)及(ji)工(gong)件(jian)和(he)進(jin)給(gei)量(liang)，來(lai)設(she)置(zhi)主(zhu)軸(zhou)合(he)理(li)的(de)轉(zhuan)速(su)，並(bing)在(zai)程(cheng)序(xu)中(zhong)設(she)定(ding)它(ta)的(de)啟(qi)動(dong)停(ting)止(zhi)。各(ge)軸(zhou)均(jun)設(she)二(er)端(duan)極(ji)限(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)原(yuan)點(dian)傳(chuan)感(gan)器(qi)，冷(leng)卻(que)和(he)潤(run)滑(hua)也(ye)都(dou)有(you)異(yi)常(chang)檢(jian)測(ce)，在(zai)報(bao)警(jing)燈(deng)和(he)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)處(chu)顯(xian)示(shi)報(bao)警(jing)信(xin)息(xi)由(you)光(guang)柵(zha)、感(gan)應(ying)同(tong)步(bu)器(qi)等(deng)位(wei)置(zhi)檢(jian)測(ce)裝(zhuang)置(zhi)測(ce)得(de)的(de)實(shi)際(ji)位(wei)置(zhi)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)，隨(sui)時(shi)與(yu)給(gei)定(ding)值(zhi)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)，將(jiang)兩(liang)者(zhe)的(de)差(cha)值(zhi)放(fang)大(da)和(he)變(bian)換(huan)，驅(qu)動(dong)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)，以(yi)給(gei)定(ding)的(de)速(su)度(du)向(xiang)著(zhe)消(xiao)除(chu)偏(pian)差(cha)的(de)方(fang)向(xiang)運(yun)動(dong)，直(zhi)到(dao)給(gei)定(ding)位(wei)置(zhi)與(yu)反(fan)饋(kui)的(de)實(shi)際(ji)位(wei)置(zhi)的(de)差(cha)值(zhi)等(deng)於(yu)零(ling)為(wei)止(zhi)。閉(bi)環(huan)進(jin)給(gei)係(xi)統(tong)在(zai)結(jie)構(gou)上(shang)比(bi)開(kai)環(huan)進(jin)給(gei)係(xi)統(tong)複(fu)雜(za)，成(cheng)本(ben)也(ye)高(gao)，對(dui)環(huan)境(jing)室(shi)溫(wen)要(yao)求(qiu)嚴(yan)。設(she)計(ji)和(he)調(tiao)試(shi)都(dou)比(bi)開(kai)環(huan)係(xi)統(tong)難(nan)。但(dan)是(shi)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)比(bi)開(kai)環(huan)進(jin)給(gei)係(xi)統(tong)更(geng)高(gao)的(de)精(jing)度(du)，更(geng)快(kuai)的(de)速(su)度(du)，驅(qu)動(dong)功(gong)率(lv)更(geng)大(da)的(de)特(te)性(xing)指(zhi)標(biao)。早(zao)期(qi)使(shi)用(yong)一(yi)般(ban)電(dian)機(ji)作(zuo)為(wei)定(ding)位(wei)控(kong)製(zhi)，由(you)於(yu)速(su)度(du)不(bu)快(kuai)、或者精度要求不高，所以足夠應對所需場合;當機械運轉為了獲取效率而將速度加快時，當產品質量、精度要求越來越高時，電機停止位置的控製就不是一般電機所能達到的了。解決這一問題的最佳方法是采用NC定ding位wei控kong製zhi配pei合he步bu進jin或huo伺si服fu電dian機ji作zuo定ding位wei控kong製zhi。但dan在zai過guo去qu，由you於yu它ta的de價jia格ge很hen高gao，而er限xian製zhi了le它ta使shi用yong的de普pu遍bian性xing，近jin年nian來lai由you於yu技ji術shu的de發fa展zhan及ji成cheng本ben的de降jiang低di，其qi價jia位wei已yi被bei用yong戶hu所suo接jie受shou，使shi用yong數shu量liang也ye越yue來lai越yue多duo。為wei配pei合he這zhe一yi趨qu勢shi，永yong宏hongPLC FBs係列將目前市麵上專用的NC定位控製器功能整合在PLC內部SoC芯片內，除了免掉PLC與專用NC 定位控製器之間複雜的數據交換與連結程序外，更大幅降低整體成本，為用戶提供一種價廉物美、簡單方便的PLC整合NC定位控製的方案。永宏PLC FBs-44MN內部的SoC芯片含有多軸高速脈衝輸出以及高速硬件計數器，並且提供簡易使用和設計的定位程序編輯，對於這方麵的應用，更是如虎添翼、如魚得水、得心應手了。PLC結合伺服驅動器所構成的NC閉環回路控製係統中，PLC負(fu)責(ze)發(fa)送(song)高(gao)速(su)脈(mai)衝(chong)命(ming)令(ling)給(gei)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)，除(chu)了(le)裝(zhuang)在(zai)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)的(de)位(wei)移(yi)檢(jian)測(ce)信(xin)號(hao)直(zhi)接(jie)反(fan)饋(kui)到(dao)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)外(wai)，外(wai)加(jia)位(wei)移(yi)檢(jian)測(ce)器(qi)裝(zhuang)在(zai)傳(chuan)動(dong)機(ji)構(gou)之(zhi)後(hou)，真(zhen)正(zheng)反(fan)映(ying)實(shi)際(ji)位(wei)移(yi)量(liang)，並(bing)將(jiang)此(ci)信(xin)號(hao)反(fan)饋(kui)到(dao)PLC 內部的高速硬件計數器，這樣就可作更精確的控製，並且可避免上述半閉環回路的缺點。永宏PLC FBs係列的定位功能將市麵上專用NC定位控製器整合在PLC內，使PLC與NC控製器能共享相同的數據區，而不需要作兩個係統之間的數據交換與同步控製等複雜的工作，但仍可用一般常用的NC 定位控製指令(例如DRV、SPD…等)。PLC控製4軸的定位工作，並可作多軸同動控製，除了提供點對點的定位速度控製，還提供了各軸間直線插補功能。當係統應用超過4軸時還可利用永宏PLC的CPU LINK功能達到更多的定位運動控製。數控機床對位置係統要求的伺服性能包括:定位速度和輪廓切削進給速度;定位精度和輪廓切削精度;精加工的表麵粗糙度;在外界幹擾下的穩定性。這些要求主要取決於伺服係統的靜態、動(dong)態(tai)特(te)性(xing)。對(dui)閉(bi)環(huan)係(xi)統(tong)來(lai)說(shuo)，總(zong)希(xi)望(wang)係(xi)統(tong)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)動(dong)態(tai)精(jing)度(du)，即(ji)當(dang)係(xi)統(tong)有(you)一(yi)個(ge)較(jiao)小(xiao)的(de)位(wei)置(zhi)誤(wu)差(cha)時(shi)，機(ji)床(chuang)移(yi)動(dong)部(bu)件(jian)會(hui)迅(xun)速(su)反(fan)應(ying)。在(zai)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)加(jia)工(gong)中(zhong)，伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)為(wei)了(le)同(tong)時(shi)滿(man)足(zu)高(gao)速(su)快(kuai)移(yi)和(he)單(dan)步(bu)點(dian)動(dong)，要(yao)求(qiu)進(jin)給(gei)驅(qu)動(dong)具(ju)有(you)足(zu)夠(gou)寬(kuan)的(de)調(tiao)速(su)範(fan)圍(wei)。
單dan步bu點dian動dong作zuo為wei一yi種zhong輔fu助zhu工gong作zuo方fang式shi常chang常chang在zai工gong作zuo台tai的de調tiao整zheng中zhong使shi用yong。伺si服fu係xi統tong最zui高gao速su度du的de選xuan擇ze要yao考kao慮lv到dao機ji床chuang的de機ji械xie允yun許xu界jie限xian和he實shi際ji加jia工gong要yao求qiu，高gao速su度du固gu然ran能neng提ti高gao生sheng產chan率lv，但dan對dui驅qu動dong要yao求qiu也ye就jiu更geng高gao。此ci外wai，從cong係xi統tong控kong製zhi角jiao度du看kan也ye有you一yi個ge檢jian測ce與yu反fan饋kui的de問wen題ti，尤you其qi是shi在zai計ji算suan機ji控kong製zhi係xi統tong中zhong，必bi須xu考kao慮lv軟ruan件jian處chu理li的de時shi間jian是shi否fou足zu夠gou。全quan閉bi環huan伺si服fu係xi統tong是shi將jiang位wei置zhi檢jian測ce元yuan件jian置zhi於yu被bei測ce坐zuo標biao軸zhou的de終zhong端duan移yi動dong部bu件jian上shang，以yi檢jian測ce機ji械xie傳chuan動dong鏈lian中zhong螺luo距ju誤wu差cha、間jian隙xi及ji各ge種zhong幹gan擾rao所suo造zao成cheng的de傳chuan動dong誤wu差cha，並bing進jin行xing反fan饋kui補bu償chang控kong製zhi，從cong而er提ti高gao機ji床chuang的de位wei置zhi控kong製zhi精jing度du。在zai全quan閉bi環huan伺si服fu控kong製zhi係xi統tong中zhong，對dui位wei置zhi檢jian測ce元yuan件jian和he反fan饋kui元yuan件jian的de選xuan擇ze很hen關guan鍵jian。感gan應ying同tong步bu器qi具ju有you精jing度du高gao、重複性好、抗幹擾能力強，耐油耐汙及維護簡單等優點，特別適合於高精度全閉環數控機床的工作場合。數控機床要求具備穩定性、快kuai速su性xing和he準zhun確que性xing，而er大da型xing數shu控kong機ji床chuang的de機ji械xie傳chuan動dong裝zhuang置zhi轉zhuan動dong慣guan量liang較jiao大da，固gu有you頻pin率lv低di，要yao使shi其qi大da大da高gao於yu係xi統tong截jie止zhi頻pin率lv很hen困kun難nan，全quan閉bi環huan包bao括kuo了le該gai進jin給gei係xi統tong軸zhou幾ji乎hu所suo有you不bu穩wen定ding的de非fei線xian性xing因yin素su，調tiao整zheng不bu當dang很hen容rong易yi使shi機ji床chuang產chan生sheng抖dou動dong現xian象xiang。
因yin此ci數shu控kong機ji床chuang全quan閉bi環huan伺si服fu係xi統tong在zai保bao證zheng快kuai速su性xing的de基ji礎chu上shang主zhu要yao是shi解jie決jue機ji床chuang進jin給gei運yun動dong的de穩wen定ding性xing而er獲huo得de比bi半ban閉bi環huan伺si服fu係xi統tong高gao的de位wei置zhi精jing度du。伺si服fu電dian機ji的de編bian碼ma器qi將jiang位wei移yi檢jian測ce信xin號hao反fan饋kui到dao伺si服fu驅qu動dong器qi，驅qu動dong器qi將jiang輸shu入ru信xin號hao的de脈mai衝chong頻pin率lv和he脈mai衝chong數shu與yu回hui饋kui信xin號hao的de頻pin率lv和he脈mai衝chong數shu，經jing內nei部bu的de偏pian差cha計ji數shu器qi與yu頻pin率lv轉zhuan電dian壓ya電dian路lu處chu理li後hou，得de到dao脈mai衝chong偏pian差cha值zhi與yu轉zhuan速su誤wu差cha值zhi，這zhe樣yang使shi控kong製zhi伺si服fu電dian機ji實shi現xian高gao速su、精密的速度與位置閉環回路處理係統。伺服電機的轉速與輸入信號的脈衝頻率成正比，而電機的移動量則由脈衝數決定。圖4是PLC控製下的伺服電機工作示意圖。
圖4 數控機床伺服電機工作示意圖
5 相關程序設計與操作
PLC通過編程器輸入程序，達到控製目的。由於PLC工gong作zuo過guo程cheng是shi循xun環huan，所suo以yi程cheng序xu執zhi行xing速su度du很hen快kuai。另ling外wai軟ruan件jian故gu障zhang檢jian測ce設she計ji在zai采cai用yong硬ying件jian設she計ji的de基ji礎chu上shang采cai用yong軟ruan件jian檢jian測ce外wai部bu行xing程cheng開kai關guan狀zhuang態tai，當dang行xing程cheng開kai關guan失shi靈ling後hou，通tong過guo程cheng序xu控kong製zhi停ting止zhi機ji床chuang的de運yun行xing，有you效xiao地di減jian少shao了le機ji床chuang因yin元yuan件jian失shi靈ling造zao成cheng的de事shi故gu。
圖5是使用編程軟件WinProladder編輯定位程序參數設定指令圖，圖6是具體操作加工程序圖。
圖5 定位程序參數設定指令圖
圖6 加工程序圖
6 結束語
我wo國guo是shi一yi個ge機ji床chuang生sheng產chan和he應ying用yong大da國guo，但dan數shu控kong技ji術shu的de應ying用yong水shui平ping還hai不bu高gao，嚴yan重zhong製zhi約yue著zhe我wo國guo製zhi造zao業ye水shui平ping的de提ti高gao。國guo際ji上shang的de相xiang關guan開kai發fa計ji劃hua對dui我wo國guo的de數shu控kong技ji術shu的de發fa展zhan提ti出chu了le嚴yan峻jun的de挑tiao戰zhan，同tong時shi也ye帶dai來lai了le機ji遇yu。隻zhi有you選xuan擇ze合he適shi的dePLC才能使定位達到預期的效果。永宏FBs係列PLC的NC定(ding)位(wei)功(gong)能(neng)在(zai)機(ji)床(chuang)數(shu)控(kong)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)中(zhong)占(zhan)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)地(di)位(wei)，該(gai)機(ji)床(chuang)經(jing)過(guo)長(chang)期(qi)運(yun)行(xing)表(biao)明(ming)，整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)合(he)理(li)，控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)高(gao)，運(yun)行(xing)可(ke)靠(kao)，提(ti)高(gao)了(le)生(sheng)產(chan)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)，減(jian)小(xiao)了(le)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)勞(lao)動(dong)強(qiang)度(du)。
由於采用了PLC控製，使電氣部分的抗幹擾能力增加，提高了機床的運行可靠性，因而增加了設備的柔性，提高了設備的使用效率。
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