探究基于PLC和触摸屏的机床控制系统设计

（洛阳天浩泰轨道装备制造有限公司 河南・洛阳 471000）

摘 要 随着机电行业的不断发展及对机床控制的要求不断的增加，很多机电企业基于PLC和触摸屏的机床控制系统设计进行深入研究。PLC与触摸屏的系统结合，可以组成监视控制系统。通过可视化的界面操作让工作者能及时地对现场环境进行了解，并准确记录其实验数据。

关键词 PLC 触摸屏 机床控制系统

中图分类号：TG659 文献标识码：A

在当今社会下的工业控制自动化领域中，PLC是一种非常重要的控制设备。PLC不仅代表着当前程序控制的先进水平，还成为了自动化系统的基本装置组成之一，所以PLC的应用非常的广泛，它适用于各种工业生产的自动化控制领域，并占有重要的地位。本文基于触摸屏的机床控制系统就是机电人员基于PLC进行系统设计的。

1 PLC在触摸屏的机床上的应用

1.1 PLC的功能

PLC的应用性质中，最早涉及的就是顺序逻辑控制。这也是它设计应用最多的领域。PLC可以取代传统的低压电器，并拥有与传统的低压电器相同的功能，可应用在单机控制、生产线自动控制系统中。像是常见的切纸机、组合机床、装配生产线等。PLC还具有数据处理能力，PLC可以进行数据转换、传送、数学运算等功能，这样可以很好进行数据的采集、分析与处理。在进行机械加工过程中PLC作为控制与管理的主要系统，可完成很多的数据处理例如西门子SINUMERIK810M系统。PLC还可实现步进电动机和伺服电动机的模块化控制。对比CNC装置来说PLC位置控制模块不仅仅是体积小，还有着低廉的价格，操作起来也非常的方便。PID控制的部分指令是通过PLC闭环控制的功能所进行实现的，这种功能在过程PID控制中广泛应用。还有PLC的通信功能也是常见的。它包括PLC与计算机的远程通信，PLC与PLC之间的通信，PLC与变、数控装置之间的通信。PLC的出现使很多的领域受益匪浅，PLC也在不断地向前发展，使工业技术得到有效提升。

1.2 PLC在触摸屏机床上的功能

PLC在机床整个流水线系统中采用分布式控制，在进行数据通讯时负责控制各自的控制单元，而且在每个控制的配置上都安置了触摸屏，实现对控制单元的控制机显示实时的系统工作状态。安有数据显示器在每个控制单元中，而且触摸屏的优益之处在于可以承受外界的灰尘及承受剧烈的震动，在极其恶劣的环境下依旧可以正常工作，显示工作状态下的数据。在触摸屏的机床中应用的PLC所选用是CPU314C-2DP，它是一个用于分布式结构的紧凑型的PLC，它的内置数字量和模拟量可以在工作状态下连接到过程信号，从接口可以连接到单独的生产单元。这种PLC本身也是具有丰富的指令集和强大的通信功能，所以被广泛应用在工业自动化控制领域，使其在触摸屏的机床中也可以得到较好的应用。

1.3 机械手的实际案例分析

整个机床控制系统的输入信号都是有压力变送器的气体压力的模拟量信号、按钮以及测试单元的对零件测试结果信号组成的。在机械手中的压力变送器所产生的信号是可以进行气体判断，看其压力是否满足要求。并且可以通过按钮的开关量反映操作者对气动机械手的动作指令。气缸中的磁性开关的开关量也可以反映气缸杆的位置。系统所输出信号分别有电磁阀信号、运行指示灯和报警蜂鸣器信号。其中电磁阀信号是用以对气缸的动作与否进行驱动的，而运转指示灯则是显示系统的运行状况。当系统出现不正确的操作，该系统气体压力不能满足系统要求时，报警蜂鸣器就会发出鸣叫报警，以保证该系统的安全进行。机械手单元的PLC控制系统采用正式触摸屏的模式，这些PLC主要负责系统控制逻辑关系的应用。触摸屏主要用于人机交互及数据存放。由PLC、触摸屏、压力变送器、磁性开关、电磁阀、指示灯、报警蜂鸣器等元器件组合成这个控制系统。

2机床控制系统的程序

在工业机床控制系统中，通过内置系统输入点的输出信号――脉冲信号以及方向信号进行信号驱动从而开展机床电机进行有序工作。在电机推动机床主滑板块的运动过程中进行水平左右运动，加工的零件被主滑块推到前面进行支撑轮的固定挤压，随着挤压的过程主滑块的速率在不断地进行变化，而速率渐渐减小。当所加工的零件达到了标准的尺寸时，主滑块就会自动的后退，将已经加工好的零件进行系统收集，这就是完整的工件的加工程序。

在通过PLC的输出信号――脉冲信号和方向信号时对伺服电机进行驱动工作。但有时所发送的脉冲数有可能会丢失，导致伺服电机控制的机床主滑块的水平运动位移不够准确。所以在进行工件加工过程时当机床支撑轮接触到加工零件时，零件要进行缓慢的移动，这样我们才能准确地知道零件的具置，光有粗略的位置是不能满足工艺要求的，这样的零件不符合标准也就是不合格的产品。为解决这一问题在触摸屏机床中进行PLC的结合应用，这样就可以完善上述问题。

基于PLC的触摸屏的机床应用中有以下三种模式进行控制与调节。它们分别是手动调整模式、空循环模式和自动循环模式。其中手动调整模式在触摸屏机床工作中检验电气阀是否能够展开正常工作，在进行检验时可以进行一些必要设置，同时可以进行切换转换到其它模式进行工作，这第二种空循环模式主要是为检验触摸屏机床中各个功能衔接情况，例如，电气阀是否正常工作，在各个进给状态切换点处的主滑块速率是否正确转换，为保证自动循环正常进行，对工件进行正常加工的过程是在自动循环模式下进行的。

3在主轴控制部分的设计思路及电气原理图

图1：主轴部分的电气原理图

上图（图1）为主轴控制部分的电气原理图。针对这一部分急停控制程序，我们进行探讨在发生紧急叫停时所使用的控制的系统设计方案。

在出现故障时就会发生急停使车床工作不再进行。如上图所示，当按下急停的按钮时主轴启动按钮就会切断，PLC接连急停并自锁在同一时间急停器分别进行延时0.5秒（可自己进行调控）执行互锁IL（02）并转入执行下一指令IL（03）。联锁指令IL（02）与IL（03）可同时使用，建立相应的连锁功能。采用TR用于分开处理。在执行IL（02）不满足OFF时，IL（02）与IL（03）中间的处理指令与TR是由差异的。但如果IL（02）满足ON时，在IL（02）与IL（03）中间的处理指令就允许进行。