人机界面和PLC在机床改造的应用

前言：    　 数控系统按其控制方式划分有点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在机械加工时，数控系统的点位控制一般用在孔加工机床上（例如钻孔、铰孔、镗孔的机床），其特点是，机床移动部件能实现由一个位置到另一个位置的精确移动，即准确控制移动部件的终点位置，但并不考虑其运动轨迹。实现数控系统点位控制的通常方法可以有：

   　 1、采用全功能的数控装置。这种装置功能十分完善，但其价格却很昂贵，而且许多功能对点位控制来说是多余的；    　 2、采用单片机控制。这种方法除了要进行软件开发外，还要设计硬件电路、接口电路、驱动电路，特别是要考虑工业现场中的抗干扰问题。     　3、采用可编程逻辑控制器控制。

    　由于可编程控制器（PLC）是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小等显著优点，是实现机电一体化的理想控制装置。

   　 PLC（Program

mable Logical Controller）通常称为可编程逻辑控制器，是一种以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，由于它拥有体积小，功能强、程序设计简单、维护方便等优点，特别是它适应恶劣工业环境的能力和它的高可靠性，使它的应用越来越广泛，已经被称为现代工业的三大支柱（即PLC、机器人和CAD/CAM）之一。

    　人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化的多功能显示屏幕。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面由熟练的操作人员才能操作，而且操作困难，无法提高工作效率。但是使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少PLC控制器所需的I/O点数，降低生产的成本。同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。

    　步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

1、控制系统的结构：      　系统的结构框图如下图1所示，整套电器系统由三部分组成:（1）操作部分（人机界面）:用于操作、设置机床运行状况、故障报警;（2）控制部分PLC）:主要控制机床的定位;（3）执行部分（步机电机及步机电机驱动器）。

图 1 系统的结构框图

2、硬件的选择：     1）、人机界面的选择的原则：现在市场上的人机界面基本上都能实现以下功能：     指示灯（PLCI/O显示、内部节点显示、多段指示灯等）；     开关（位状态型开关、多段开关、切换窗口开关等）；     各种动态图表（棒图、仪表、移动元件、趋势图等）；     数据显示（数值显示、ASCII显示、文字显示等）；     数据输入（数值输入、ASCII输入、文字输入等）；     异常报警（报警显示、跑马灯显示、事件显示等）；     静态显示（直线、圆、矩形、文字等）     基于在性价比方面的特点，在本机床作者选择了台湾威纶通的MT506T/C。

   　 2）|、PLC 选择的原则：在PLC选型是时主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便性，备件的通用性，是否易于扩展，有无特殊功能要求等。     （1）、PLC输入/输出点确定：I/O点数选择时要留出适当余量；      （2）、PLC存储容量：系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时容量应选择大些；     （3）、输出继电器类型一定是晶体管（