一种基于PLC的经济型龙门式数控钻床控制系统技术方案

一种基于PLC的经济型龙门式数控钻床控制系统，包括电气控制系统和液压控制系统两部分。所述电气控制系统主要包括四部分，即上位机组态监控部分、PLC控制部分、x-y轴伺服定位运动控制部分和主轴变频调速器及液压动力钻进给部分。所述控制系统采用PLC作为控制器的位置控制方式，高速脉冲输出对应伺服系统输入所需的脉冲信号，频率决定劣今轴位移速度，脉冲数量决定位移距离，脉冲数值符号决定移动方向。该系统以可编程控制器为核心，采用上位机、伺服控制器、传感器和液压技术，使数控钻床具备了精确定位、自动钻孔的功能。

An economical Longmen type CNC drilling machine control system based on PLC

An economical Longmen type CNC drilling machine control system based on PLC, including two parts: electrical control system and hydraulic control system. The electric control system mainly consists of four parts, namely, the configuration monitoring part of the upper computer, the PLC control part, the X-Y axis servo positioning movement control part, the main shaft frequency conversion governor and the hydraulic power drilling part. The control system adopts PLC as controller of the position control mode, high speed pulse output of pulse signal corresponding to the input servo system is required, this frequency is decided inferior axial displacement speed, the pulse number determines the displacement distance, pulse numerical symbol decision moving direction. The system takes programmable logic controller as the core, and adopts the upper computer, servo controller, sensor and hydraulic technology to make the CNC drilling machine have the function of precise location and automatic drilling.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PLC的经济型龙门式数控钻床控制系统
本专利技术涉及一种基于PLC的经济型龙门式数控钻床控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
在钢结构板材钻孔加工中，若采用传统的人工装夹、定位、钻孔的普通钻床的加工方法，存在着劳动强度大、辅助时间长、生产效率低、产品质量不稳定等问题。而采用商品化的数控系统，由于价格昂贵，对于板材钻孔这种相对简单的加工，不可避免地在一定程度上造成了资源浪费，不能达到大众化使用的要求。PLC控制的龙门式专用数控钻床及其控制系统就可解决以上问题，其具有柔性强、加工质量稳定、效率高、操作简单、经济实用等特点。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于PLC的经济型龙门式数控钻床控制系统，以可编程控制器为核心，采用上位机、伺服控制器、传感器和液压技术，使数控钻床具备了精确定位、自动钻孔的功能。本专利技术所采用的技术方案是：所述的控制系统包括电气控制系统和液压控制系统两部分。所述电气控制系统主要包括四部分，即上位机组态监控部分、PLC控制部分、x-y轴伺服定位运动控制部分和主轴变频调速器及液压动力钻进给部分。加工时，运用PLC和伺服控制器对数控钻床运动、定位和钻孔进行实时控制。利用上位机监控软件不仅可以编写定位钻孔的加工文件，而且还可在上位机组态环境下通过对画面的操作实现对PLC的数据传输和数控运行状态的监控。所述电气控制系统的工作过程分为手动运行和自动运行两种，该系统的核心是PLC，除了完成该系统要求的VO控制功能外，更重要的是将上位机传输来的数据信息转换为动作指令，以及把决定孔位的脉冲数信息按顺序实时地输出给伺服控制器。通过对数控钻床的工艺状况进行分析，PLC的输入点要接来自数控钻床控制柜中完成必要工作的按钮和限位行程开关，分别为10个按钮、8个旋钮和6个霍尔传感器，以及其他11个输人信息；输出点主要负责伺服x-y轴定位、液压控制系统的电磁阀动作以及变频器的运转等，分别需要对2个伺服控制器、7个电磁阀、8个指示灯以及润滑冷却排屑等辅助系统进行控制。根据PLC输人/输出点数量以及输出控制形式，确定了机型为性价比高的三菱FX1N-60MT可编程控制器，特别是该PLC有专门用于伺服控制器的定位功能指令，给程序设计带来了方便，如原点回归DZRN、相对位置控制DDRVI、绝对位置控制DDR-VA等指令。所述控制系统采用PLC作为控制器的位置控制方式，高速脉冲输出对应伺服系统输入所需的脉冲信号。其中，频率决定劣今轴位移速度，脉冲数量决定位移距离，脉冲数值符号决定移动方向。所述液压控制系统中，用液压夹钳将工件卡紧在工作台上，借助夹钳的定位面，使工件和机器数控坐标原点联系起来，而且在钻削过程中维持足够的夹紧力。x轴向是要整个龙门架的运动方向，当钻削工件时会产生一个向上力作用于龙门架上，由于作用力频繁地施加于丝杠和导轨上容易造成丝杠、导轨的变形，因此，在钻孔工作时，必须使液压缸产生夹紧动作与机床底座紧固物锁紧，以减小丝杠及导轨的受力形变。本专利技术的有益效果是：该控制系统以可编程控制器为核心，采用上位机、伺服控制器、传感器和液压技术，使数控钻床具备了精确定位、自动钻孔的功能。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的电气控制系统主要硬件连接示意图。图2是本专利技术的数控钻床自动方式工作流程图。图3是本专利技术的液压系统示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，电气控制系统主要包括四部分，即上位机组态监控部分、PLC控制部分、x-y轴伺服定位运动控制部分和主轴变频调速器及液压动力钻进给部分。加工时，运用PLC和伺服控制器对数控钻床运动、定位和钻孔进行实时控制。利用上位机监控软件不仅可以编写定位钻孔的加工文件，而且还可在上位机组态环境下通过对画面的操作实现对PLC的数据传输和数控运行状态的监控。编程功能，可用于手工编写加工程序，操作者只需按格式要求把工件的尺寸及孔位数据输人计算机就能形成加工程序，还具有CAD/CAM的DXF文件自动转换成加工程序的功能，可将CAD图形文件拷人上位计算机，计算机可自动生成加工程序和加工图形。数据处理，考虑参考点补偿等因素，将加工程序文件编译运算转换为孔位的数据文件，其中包括孔数、钢板厚度、板材尺寸、孔径、每孔坐标间的相对x/y脉冲数据等，所有数据均采用带符号双整型16进制数表示。加工程序文件经编辑后自动传入PLC数据区。显示功能，通过上位机与PLC间的RS-232C串口通信，在上位画面中实时显示PLC输入输出点的工作状态，对加工过程中x行轴行走的位置以及各部分动作和运转情况进行监控。报警功能，当加工过程出现异常时，在上位机控制画面上出现闪烁，或者由电气控制柜上的报警指示灯显示报警。如图2，电气控制系统的工作过程分为手动运行和自动运行两种，该系统的核心是PLC，除了完成该系统要求的VO控制功能外，更重要的是将上位机传输来的数据信息转换为动作指令，以及把决定孔位的脉冲数信息按顺序实时地输出给伺服控制器。通过对数控钻床的工艺状况进行分析，PLC的输入点要接来自数控钻床控制柜中完成必要工作的按钮和限位行程开关，分别为10个按钮、8个旋钮和6个霍尔传感器，以及其他11个输人信息；输出点主要负责伺服x-y轴定位、液压控制系统的电磁阀动作以及变频器的运转等，分别需要对2个伺服控制器、7个电磁阀、8个指示灯以及润滑冷却排屑等辅助系统进行控制。根据PLC输人/输出点数量以及输出控制形式，确定了机型为性价比高的三菱FX1N-60MT可编程控制器，特别是该PLC有专门用于伺服控制器的定位功能指令，给程序设计带来了方便，如原点回归DZRN、相对位置控制DDRVI、绝对位置控制DDR-VA等指令。控制系统采用PLC作为控制器的位置控制方式，高速脉冲输出对应伺服系统输人所需的脉冲信号。其中，频率决定劣今轴位移速度，脉冲数量决定位移距离，脉冲数值符号决定移动方向。如图3，液压控制系统中，用液压夹钳将工件卡紧在工作台上，借助夹钳的定位面，使工件和机器数控坐标原点联系起来，而且在钻削过程中维持足够的夹紧力。x轴向是要整个龙门架的运动方向，当钻削工件时会产生一个向上力作用于龙门架上，由于作用力频繁地施加于丝杠和导轨上容易造成丝杠、导轨的变形，因此，在钻孔工作时，必须使液压缸产生夹紧动作与机床底座紧固物锁紧，以减小丝杠及导轨的受力形变。主轴为变频调速及液压自控行程钻削动力头。在钻孔过程中，采用变频器控制电机转速，经齿轮减速传动主轴，实现主轴变频无级调速。进给为液压位移式自控行程，实现快进、工进、快退、停止动作且无空程损耗。工作进给速度由液压节流阀调整设定。整个进给缸滑套由上下两部分组成，中间用加装弹簧的螺栓固定，滑套上共安装有3个霍尔传感器SQ3、SQ4和SQ7。钻孔开始时，电磁阀YVS,YV6得电，钻孔缸快速进给，一旦钻头触碰到待加工工件，液压缸内压力便迅速增大，当大于钻孔缸外部弹簧的压力时，其作用力将上半部托起，传感器SQ4接近金属部件就会产生信号，PLC接收到信号后立即发出指令使电磁阀YVS失电，此刻在油路上节流阀的单独作用使行程速度减慢，动力头便以工进速度进给执行钻孔。钻透工件的一瞬间，缸内压力突然减小，外部弹簧作用使上半部位置复原，传感器SQ4信号消失，同时PLC发出指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PLC的经济型龙门式数控钻床控制系统，其特征是：所述的控制系统包括电气控制系统和液压控制系统两部分。

【技术特征摘要】
1.一种基于PLC的经济型龙门式数控钻床控制系统，其特征是：所述的控制系统包括电气控制系统和液压控制系统两部分。2.根据权利要求1所述的基于PLC的经济型龙门式数控钻床控制系统，其特征是：所述电气控制系统主要包括四部分，即上位机组态监控部分、PLC控制部分、x-y轴伺服定位运动控制部分和主轴变频调速器及液压动力钻进给部分。3.根据权利要求1所述的基于PLC的经济型龙门式数控钻床控制系统，其特征是：所述电气控制系统的工作过程分为手动运行和自动运行两种，该系统的核心是PLC，除了完成该系统要求的VO控制功能外，更重要的是将上位机传输来...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚秋丽，
申请(专利权)人：姚秋丽，
类型：发明
国别省市：辽宁,21