Использование плк для управления станками
По своим возможностям ПЛК не предназначен для управления сложными станками с ЧПУ. Однако управление простыми станками-автоматами вполне возможно.
Рассмотрим пример использования ПЛК для управления горизонтально-сверлильным станком-автоматом (рис.25). Этот станок однокоординатный. Шпиндель неподвижен. Заготовка располагается на столе, который перемещается с помощью привода. Вместе со столом заготовка подводится к инструменту и отводится.
Рисунок 25 – Схема управления однокоординатным станком-автоматом на базе ПЛК
ПЛК должен управлять скоростью перемещения заготовки в зависимости от ее текущего положения.
Цикл обработки состоит из (см. график на рис.25):
-разгон
-быстрое перемещение и подвод заготовки к инструменту
-торможение перед обработкой
-рабочее перемещение на медленной скорости
-останов
Затем следует возврат заготовки в исходное положение, которое состоит из трех участков – разгона, быстрого премещения и торможения с остановом.
Управление скоростью осуществляется через привод, на который с ПЛК поступает напряжение, пропорциональное скорости вращения двигателя (полярность напряжения управляет направлением вращения). Информация о текущем положении детали поступает на контроллер в виде последовательности импульсов с датчика. На ходовой винт устанавливается фотоэлектрический импульсный датчик. Вращение ходового винта с помощью шарико-винтовой пары преобразуется в линейное перемещение суппорта. При повороте винта на небольшой угол вырабатывается один импульс, то есть один импульс соответствует небольшому линейному перемещению. Это перемещение называется дискретой перемещения. Подсчитывая импульсы. контроллер определяет, на какое расстояние сместилась заготовка относительно базовой опорной точки (точка смены заготовки). Для предотвращения аварийной ситуации на станках устанавливают концевые выключатели (в данном случае 3):
К1 предотвращает врезание суппорта при движении к шпинделю,
К2 датчик базовой опорной точки,
К3 предотвращает врезание суппорта при движении к двигателю ходового винта.
В рабочем режиме, когда все исправно эти датчики не срабатывают. Весь контроль осуществляется исключительно путем измерения текущего положения.
Принцип измерения перемещений в станках с чпу
а) б)
Рисунок 26 – К принципу измерения перемещений на станках с ЧПУ с помощью фотоэлектрических импульсных датчиков: а) импульсные последовательности А, В, С; б) механизм выработки импульсов
С фотоэлектрического импульсного датчика поступает 3 последовательности импульсов: A, B, C (рис. 26, а). Каждая последовательность состоит из прямых и обратных импульсов. Импульсы вырабатываются при вращении ходового винта.
В данном примере поворот на 450 приводит к одному импульсу (рис. 26, б). Внутри фотоэлектрического датчика вращаются экраны, в которых прозрачные сектора чередуются с непрозрачными. Импульс формируется фотодиодом в момент его засветки через прозрачный сектор. Однако, по одному факту появления импульса нельзя сказать в какую сторону идет вращение. Для того, чтобы определить, куда идет вращение, используются 2 последовательности: А и В.
Прозрачные и непрозрачные сектора экрана последовательности A смещены на половину сектора относительно секторов экрана B. Это приводит к тому, что при вращении ходового винта испульсы последовательностей A и B будут не совпадать по времени появления.
Рисунок 27 – К формированию испульсных последовательностей A и В и определению фазовых сдвигов
При вращении по часовой стрелке импульсы А опережают импульсы В. При вращении против часовой стрелки импульсы В будут опережать импульсы А. Таким образом, по количеству импульсов определяется суммарный угол поворота ходового винта относительно базовой опорной точки. По сдвигу фаз между последовательностями А и В определяется направление вращения. На рисунке сектора чередуются через 450, в реальных датчиках этот угол гораздо меньше, значит и дискретность датчиков, т.е. минимальное измеряемое расстояние, гораздо ниже.
В современных станках с помощью фотоэлектрических импульсных датчиков контроль положения выполняется с точностью до мкм.