PLC三轴定位功能在微型轴承外滚道磨床中的应用

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Application of PLC Three-Axis Positioning Function in Outer RacewayGrinder for M iniature BearingsKang Zheng-po，Wang Gao-feng，Zhang Ya-ping(Luoyang Bearing Science and Technology Co.，Ltd.，Luoyang 471039，China)Abstract：The three-axis positioning control method for outer raceway grinder of miniature bearings is realized by n-sing Mitsubishi FX -3G PLC，the operating principles and design method of hardware and software of system are intro-duced.The practices show that the system is characterized by stable，reliable and high control accuracy，easy controland low cost。

Key words：miniature beraing；outer raceway grinder；PLC；three-axis positioning；servo control目前，在轴承外滚道磨床控制系统中，磨架进给和工件进给采用伺服控制，而砂轮修整器多采用液压驱动，这样的系统都属于两轴定位。在微型轴承外滚道磨床中，由于加工的轴承外径范围小(5～30 mm)，修整砂轮时，圆弧修整摆动的角度非常小，还要求速度平稳。此时，液压驱动的圆弧修整器想要达到使用要求比较困难。因此，微型磨床圆弧修整器改用伺服电动机控制，伺服电动机可以准确地控制修整器的旋转角度和速度 ，修整精度高且操作简单。这样，该微型磨床控制系统就需要 3个方 向的伺服控制，即三轴定位。

而现在大多数 PLC仅能实现两路伺服控制，实现三轴定位需另加定位拈，或者使用高端的 PLC，这两种方案都会使控制成本明显增加。下文介绍采用 FX-3G系列 PLC实现 3路高速脉冲输出，用于控制 3个伺服系统的方法。

1 系统工作原理控制系统工作原理如图1所示。PLC根据人收稿 Et期 ：2012-07-26机界面(触摸屏)设置参数及命令来控制机床实现相应的动作。触摸屏不仅可以实现工件、磨架、修整3个方向上的参数调整及运行监控，还可以实现机床各部件的报警监控，既方便用户操作，又可实时监控机床的运行状态。

工件电动机磨架电动机修整电动机图 1 系统 工作原理 图2 系统硬件设计2.1 可编程控制器FX-3G PLC是三菱第 3代小型可编程控制器，具有高速、可扩展、低成本等特点，单条节点命令处理时问为0.21 s，单条应用命令处理时间为《轴承)2013.No.10.5 s，具有独立三轴简易定位功能。该 PLC是整个磨床控制的核心，可实现磨床的三轴定位，还具有机床保护信号和位置信号采集，对工件和磨架电动机变频器及冷却电动机的控制，磨削参数的保存和磨削控制流程的实现等功能。

2.2 人机界面人机界面选用施耐德 GXO-3501触摸屏，并集成 1个mini usb口，1个RS485通信端口和1个RS232通信端口，使用该触摸屏即可完成机床参数设置以及运行状态的监控。

2.3 伺服电动机及驱动装置伺服驱动器接收来自PLC的控制脉冲，驱动伺服电动机作正反向转动。伺服驱动装置和伺服电动机选用 LXM23D系列驱动器和 BCH系列伺服电动机，通过设置伺服电动机的电子齿轮比，机床工件和磨架进给精度可以达到0.1 Ixm/pulse，修整器旋转精度达到0.01。/pulse。

2.4 硬件接线说明PLC与三伺服电动机及触摸屏接线图如图2所示。其中 Y0，Y1，Y2为 PLC的高速脉冲输 出端，其最大频率可以达到100 kHz，分别为x轴，Y轴，圆弧修整伺服提供高速脉冲。Y4，Y5，Y6为伺服方向信号输入端，用来控制伺服电动机的旋转方向。X10，X15，X17为 PLC输入端，分别接 3个伺服电动机的报警端，当伺服电动机出现故障时闭合，将报警信号输入 PLC。X11，X16，X17接 3个伺服电动机编码器z相脉冲输出端。

图2 PLC三轴定位接线图康正坡，等：PLC三轴定位功能在微型轴承外滚道磨床中的应用3 PLC软件设计3.1 主程序设计主程序主要是实现故障检测、自动手动之问的切换、进给位置及急停处理等功能。在机床出现故障时，PLC要把出现故障的元件停止并将故障状态通过触摸屏显示；当按下机床急停按钮时，PLC能迅速将工作的各个部件安全停止；在无故障和急停情况下，实现手动和 自动的 自由切换。

图 3 主程序流程 图3.2 自动子程序当自动条件满足时，按循环启动按钮 ，系统进入自动磨削过程，机床按照图4所示流程按步执行。-个循环结束，系统首先判断修整条件是否满足，如果满足修整条件，系统按照设置的修整参数进行修整，修整完成后再进行自动磨削过程。

由于PLC是循环扫描工作方式，当系统出现故障或紧急停车时，主程序会检测到事件的发生，此时，系统会自动退出自动磨削过程，进行相应的处理。

3.3 定位功能的实现PLC通过定位指令 DRVI或 DRVA来实现定位功能，三菱FX其他系列PLC定位指令的基底速度受最高速度和加减速时间限制，当伺服进给速度设置低于DRVI指令基底速度时，需要另编写程序实现定位功能。FX3G系列PLC定位指令DRVI和 DRVA 允许 最低 频率 范 围为 10 Hz，而3MK143B的精度为0.1 Ixm/pulse，DRVI的速度最图 4 自动程序流程 图低可以达到 1zm/s，完全可以满足控制系统的需要，从而简化了程序的编写，系统的稳定性增强。

FX3G PLC要实现三轴定位功能，必须对各路脉冲的控制参数进行设置，其设定值见表 l。

表 1 FX3G PLC定位功能参数设定表- - 名称 数据长YO Y Y2 1D8340低位 D8350低位 D8360低位D8341高位 D8351高位 D8361高位 当 篡寄3z位 oD8345 D835 D8365 爬 害度 16位 50(下转第45页)马德锋，等：风电轴承测试数据无线传输系统的设计图 4 无线传 输 系统程序设计流程 图数据接收时的程序代码为：strLenGetlnQLen(1)；//判断接收数据长度if(sLen26)f0r(i0；i

用户只需在控制室的电脑上监测各参数的实时曲线即可判断轴承运行状态，直观方便，同时系统会将监测到的数据实时存储于电脑上，方便技术人员查询。

3 结束语经测试，无线传输系统的传输数据准确，为实时巡检运行 中的大型风电轴承提供 了可能。而且，无线传输系统具有更大的灵活性，不受制于固定的网络拓扑结构或系统建设，在设备的添加、升级、扩展上享有更大的开放性。基于虚拟仪器技术开发应用软件，直观性强，可大大缩短系统开发周期 ，同时也能节约大量成本。