２００９ ＮＯ．２３
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ科技创新导报
基于三菱Ｑ ＰＬＣ的铣床运动控制研究
冷玉国
（武汉理工大学机电学院０７级研究生 湖北武汉 ４３００７０）
摘 要：数控铣床以程序控制的自动加工机床，随着现代工业生产发展，自动化程度提高，对自动控制提出了更高的要求。本文通过三菱Ｑ ＰＬＣ对铣床运动控制的研究，来阐述实现控制的自动化，以提高自动化控制水平。关键词：Ｑ ＰＬＣ 铣床 运动控制 ＣＣ－Ｌｉｎｋ总线中图分类号：ＴＧ２３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２００９）０８（ｂ）－００６１－０１
１ 三菱Ｑ ＰＬＣ
三菱Ｑ ＰＬＣ是从Ａ ＰＬＣ基础上发展而来的中、大型系列产品，它采用了模块化的结构形式，组成与规模灵活可变，最大输入输出点数达到４０９６点；最大程序存储器容量可达２５２Ｋ步，采用扩展存储器后可以达到３２Ｍ；基本指令的处理速度可以达到３４ｎｓ；适合各种中等复杂机械、自动生产线的控制。
２ 铣床运动控制系统
铣床的运动控制采用ＭＥＬＳＥＲＶＯ－Ｊ３伺服放大器来控制伺服电机，每个伺服放大器控制一个电机，三轴联动三个电机、三个伺服放大器，它们之间通过光缆串行连接，并且与运动控
制ＣＰＵ也用光缆连接组成串联的网，通讯速度
大大提高。五台铣床采用双ＣＰＵ控制，Ｑ００ＣＰＵ负责数据处理，Ｑ１７２ＨＣＰＵ是运动控制ＣＰＵ，这种控制方式，效率和精度有所提高。五铣床通过ＣＣ－Ｌｉｎｋ现场总线连接，任一上位机都能读取其它铣床ＰＬＣ控制信息，也能向任一铣床ＰＬＣ控制系统传送控制程序。
（１）伺服电机选取：伺服电机是选取三菱型号为ＨＦ－ＫＰ０５３交流伺服电机，其参数如下：输入相数：３相，输入额定电压：５２Ｖ，额定电流：０．９Ａ，输出功率：５０Ｗ，最高转速：３０００ｒ／ｍｉｎ，重量：０．３５ｋｇ；（２）主轴电机选取：主轴电机选择宁波中大电机公司型号为５１Ｋ６０Ａ－ＳＳＦ的感应电机。其主要性能参数如下：功率：６０Ｗ，频
率：５０ＨＺ，电压：３相３８０Ｖ， 极数：４，额定转速：
１３５０ｒ／ｍｉｎ，额定电流：０．２８Ａ，额定力矩：０．
．
４６Ｎ．ｍ，起动转矩：１．７ｎｍ，额定时间：连续运转；（３）接近开关的选取：铣床为三轴联动，在Ｘ、Ｙ、Ｚ轴三个方向上都要限位和定位，选用接近开关。选取的浙江泸工型号为ＬＪ８Ａ３－２－Ｚ／ＢＸ的接近开关，，参数如下：最大输出电流：２００Ｍａ，工作电压：６－３６Ｖ，动作距离：２ｍｍ，重复定位精度：０．０１ｍｍ，工作频率：２００Ｈｚ，机体长度：５２ｍｍ，直径：Ｍ８，螺距：１ｍｍ
３ 控制系统单元模块
３．１ 三菱Ｑ 系列ＰＬＣ功能模块
（１）ＣＰＵ 类型与功能，运动控制ＣＰＵ选取Ｑ１７２Ｈ ＣＰＵ，它作为专门的运动控制模块；（２）运动控制器，运动控制器为Ｑ１７２Ｈ ＣＰＵ；（３）伺服放大器，采用的ＭＲ－Ｊ３－１０Ｂ型号通用交流伺服放大器；（４）输入输出模块：输入模块ＱＸ４２为６４点ＤＣ，输出模块为ＱＹ４１Ｐ型晶体管；（５）网络／信息处理模块：五台铣床通过ＣＣ－Ｌｉｎｋ现场总线组网，所以该模块采用ＣＣ－Ｌｉｎｋ：ＱＪ６１ＢＴ１１模块。３．２ 控制功能及面板
铣床的控制模式主要有手动、自动、点动和开机回零，运行中有还要有急停功能，另外几个自定义的开关，用于备用扩展功能。控制面板如图。
４ ＰＬＣ软件编程与控制实现
４．１ Ｍｏｔｉｏｎ ＳＦＣ编程
ＰＬＣ须通过程序来驱动初始化，通过设置参数、命令，以实现基本的控制功能。ＰＬＣ程序编写有三种格式：指令形式，梯形图，ＳＦＣ编程。ＳＦＣ是一种步进流程图的形式的编程方法。相比前两种编程方法，ＳＦＣ编程更符合现代控制。按运动控制要求，具体程序的编辑和功能如上表：程序名：Ｍｏｔｉｏｎ４．２ 手动软件控制实现
控制面板上，如果把控制模式改到手动挡，把运动控制ＣＰＵ打到ＯＦＦ状态，任何主站或者本地站都可以通过串口线ＲＳ２３２（或者ＵＳＢ线）与计算机通信，我们用三菱运动控制软件ＭＴ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ实现对铣床的直接控制。手动控制机械系统运行如图。
５ 结语
通过对三菱Ｑ ＰＬＣ的铣床运动控制研究，采用专门的运动控制ＣＰＵ Ｑ１７２ＨＣＰＵ给三台伺服放大器ＭＲ－Ｊ３发送控制指令，每台伺服放大器给每根轴的伺服电机发送脉冲指令，实现了三轴联动，加入三菱Ｑ系列多ＣＰＵ控制系统后，铣床的精度，控制性能大大提高，运转平稳。
科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ６１
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容