CN107053005A

CN107053005A - 一种基于plc的两轴平面磨床的控制系统及控制方法

Info

Publication number: CN107053005A
Application number: CN201611199892.8A
Authority: CN
Inventors: 林晓; 叶强; 彭林军
Original assignee: HANGZHOU HANGJI CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU HANGJI CO Ltd
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2017-08-18

Abstract

本发明公开了一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统及控制方法，涉及数控机床技术领域。本发明包括触摸屏，PLC控制模块，磨头，控制磨床台面纵向运动的液压系统，控制磨头垂直运动的垂直伺服系统，控制磨头横向运动的横向伺服系统，水泵和按钮板；所述PLC控制模块分别与触摸屏，液压系统，垂直伺服系统，横向伺服系统，水泵和按钮板电连接。本发明具有硬件成本低，无需手工编程，降低操作者的技术要求，降低工人劳动强度，可实现一人多机操作的特点。

Description

一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及数控磨床技术领域，尤其是涉及一种硬件成本低，无需手工编程，降低操作者的技术要求，降低工人劳动强度，可实现一人多机操作的基于PLC的两轴平面磨床的控制系统及控制方法。

背景技术

随着数控系统的普及，用户对磨床数控化、智能化的需求日益增长。目前数控磨床主要缺点：价格较高，设备首次投资大，对操作、维修人员的技术要求较高，手工编程的工作量大。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中数控磨床价格较高，设备首次投资大，对操作、维修人员的技术要求较高，手工编程的工作量大的不足，提供了一种硬件成本低，无需手工编程，降低操作者的技术要求，降低工人劳动强度，可实现一人多机操作的基于PLC的两轴平面磨床的控制系统及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统，包括触摸屏，PLC控制模块，磨头，控制磨床台面纵向运动的液压系统，控制磨头垂直运动的垂直伺服系统，控制磨头横向运动的横向伺服系统，水泵和按钮板；所述PLC控制模块分别与触摸屏，液压系统，垂直伺服系统，横向伺服系统，水泵和按钮板电连接。

本发明采用LCD触摸屏、国产伺服驱动和伺服电机，由PLC集中自动控制磨床垂直和横向两轴以及液压台面纵向运动完成各种平面磨削工艺动作。

此套系统硬件成本低，控制软件已囊括平面磨削所有工艺，并可任选工艺混搭集成，无需手工编程，可批量导入。触摸屏上的简易图形化人机界面，操作功能一目了然，降低操作者的技术要求，降低工人劳动强度，可实现一人多机操作。

因此，本发明具有硬件成本低，无需手工编程，降低操作者的技术要求，降低工人劳动强度，可实现一人多机操作的特点。

所述磨头包括砂轮，控制砂轮转动的主轴电机和电磁吸盘；所述垂直伺服系统包括控制磨头垂直运动的垂直伺服电机和控制垂直伺服电机的垂直伺服驱动器；所述横向伺服系统包括控制磨头横向运动的横向伺服电机和控制横向伺服电机的横向伺服驱动器；所述按钮板包括模式选择按钮，手动伺服控制按钮和急停按钮；所述PLC控制模块分别与主轴电机，电磁吸盘，垂直伺服驱动器，横向伺服驱动器，模式选择按钮，手动伺服控制按钮和急停按钮电连接；所述急停按钮与磨床的电源电连接。

本发明中，自动磨削时，PLC控制模块通过电磁吸盘吸紧台面上工件，PLC控制模块通过垂直伺服电机和横向伺服电机控制磨头的垂直和横向运动，PLC控制模块通过主轴电机控制砂轮转动磨削工件；手动伺服时，手动控制磨头垂直和横向运动。

作为优选，所述触摸屏上设有监控磨床运行的报警指示灯。

通过报警指示灯提醒操作人员机器的故障和状态。

一种适用于基于PLC的两轴平面磨床的控制系统的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

（4-1）电磁吸盘控制；

（4-2）设置初始状态；

（4-3）通过模式选择按钮，选择手动伺服控制或系统自动控制磨削；

（4-3-1）选择自动磨削时，通过触摸屏输入磨削模式及对应的磨削工艺参数；

（4-3-2）选择手动伺服控制时，通过按钮板上手动伺服控制按钮的垂直，横向选择开关选择运动方向，通过调速开关选择进刀速度；

（4-4）PLC控制模块传递运动指令给液压系统，垂直伺服驱动器，横向伺服驱动器和水泵的开关，控制磨床磨头的垂直运动和横向运动以及控制磨床台面的纵向运动。

将各种磨削工艺分解为多个通用功能模块，在触摸屏界面处做模式选择控件按钮，让操作者自由选择激活，PLC根据控件激活调用内部程序顺序控制完成动作。例如用户可选粗、精、光磨，粗、精、光修，连续、断续磨/修方式、单/双进刀方式等等多选组合。对应各种磨削工艺所需的工艺参数，在触摸屏界面处做了参数设置界面。包含磨削参数、修整参数两大类，并细分成带注释的输入框，便于操作者手动输入。PLC可实时与触摸屏通讯读取数据，并进行内部计算，运用运动指令指挥各轴运动。

作为优选，所述步骤（4-1）包括如下步骤：

（5-1）充磁时，将按钮板“充退磁”开关拨至“充磁”档，电磁吸盘吸紧台面上工件；

（5-2）退磁时，先将按钮板“充退磁”开关拨至“退磁”档消磁，再拨至“无磁”档，此时工件可从台面取出。

作为优选，所述步骤（4-2）包括如下步骤：

（6-1）回磨床原点：

（6-1-1）横向：

未经原点找原点：未接触磨床横向原点开关前，以速度V1运动找原点；已经过原点回原点：已过磨床横向原点开关，减速至0，以速度V2靠近原点；

（6-1-2）垂直：

未经原点找原点：未接触磨床垂直原点开关前，以速度V1运动找原点；已经过原点回原点：已过磨床垂直原点开关，减速至0，以速度V2靠近原点；

（6-1-3）横向、垂直方向回磨床原点成功，电机停止，发出回原成功信号；

（6-2）磨床工作零点设置及回零；

（6-2-1）工作零点设置：

横向和垂直零点坐标设置：移动砂轮到工件进刀起始位，长按触摸屏“取零位”按键，该点坐标就被读入PLC，并PLC认为此点坐标即工作零点位置；

（6-2-2）在触摸屏上按下“回工作零点”按键，磨头自动以恒定速度回工作零位；

（6-2-3）横向、垂直方向回工作零点成功，电机停止，发出回工作零点成功信号；

（6-3）横向进刀总量设置：

工作零点确定后，横向移动至一点，长按触摸屏“取终点”按键，横向零点至该点的距离即为横向进刀总量；

（6-4）修整起点坐标设置：

磨床原点确定后，移动砂轮到修整起始位，长按触摸屏“取零位”按键，该点坐标就被读入PLC，并PLC认为此点坐标即修整起点坐标。

作为优选，所述磨削模式包括粗光磨、精光磨、粗光修、精光修、连续磨、断续磨、连续修、断续修、单进刀和双进刀的一种或几种的自由组合。

作为优选，对应每个磨削模式设有磨削工艺参数输入框。

作为优选，所述步骤（4-4）后还包括如下步骤：

（9-1）PLC控制模块将垂直伺服电机、横向伺服电机和液压系统的运行状态以及磨床的运动状态实时反馈给触摸屏。

触摸屏实时显示当前平面磨削工艺状态、各轴速度与坐标、磨床报警信息、PLC的输入/输出状态。

作为优选，通过触摸屏显示运行状态的报警指示；所述报警指示包括磨台面报警、磨床运行报警、垂直伺服电机报警、横向伺服电机报警和急停报警。

磨台面报警：当触发相应限位开关时，触摸屏会显示台面里、外、左、右限位报警；

磨床运行报警：横向运行、垂直运行、修整运行中是否回零位，是否触发限位开关报警；

垂直、横向伺服报警：伺服电机非正常运行时报警灯亮；

急停报警：按下急停时灯亮。

因此，本发明具有如下有益效果：

1、采用PLC和触摸屏替代集成数控系统，大大降低硬件成本；

2、简易图形化人机界面，操作功能一目了然，操作易懂易学，降低操作者的技术要求；

3、设置相应磨削工艺参数后，可一键自动启动完成各种平面磨削工艺动作，无需手工编程，降低工人劳动强度，可实现一人多机操作。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图中：触摸屏1、PLC控制模块2、磨头3、液压系统4、垂直伺服系统5、横向伺服系统6、水泵7、按钮板8、砂轮31、主轴电机32、电磁吸盘33、垂直伺服电机51、垂直伺服驱动器52、横向伺服电机51、横向伺服驱动器52、模式选择按钮81、手动伺服控制按钮82、急停按钮83。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例是一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统，包括触摸屏1，PLC控制模块2，磨头3，控制磨床台面纵向运动的液压系统4，控制磨头垂直运动的垂直伺服系统5，控制磨头横向运动的横向伺服系统6，水泵7和按钮板8；所述PLC控制模块分别与触摸屏，液压系统，垂直伺服系统，横向伺服系统，水泵和按钮板电连接；所述液压系统包括油缸及液压电机；所述触摸屏上设有监控磨床运行的报警指示灯；

所述磨头包括砂轮31，控制砂轮转动的主轴电机32和电磁吸盘33；所述垂直伺服系统包括控制磨头垂直运动的垂直伺服电机51和控制垂直伺服电机的垂直伺服驱动器52；所述横向伺服系统包括控制磨头横向运动的横向伺服电机51和控制横向伺服电机的横向伺服驱动器52；所述按钮板包括模式选择按钮81，手动伺服控制按钮82和急停按钮83；所述PLC控制模块分别与主轴电机，电磁吸盘，垂直伺服驱动器，横向伺服驱动器，模式选择按钮，手动伺服控制按钮和急停按钮电连接；所述急停按钮与磨床的电源电连接。

一种适用于基于PLC的两轴平面磨床的控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤100：电磁吸盘控制；

步骤110：充磁时，将按钮板“充退磁”开关拨至“充磁”档，电磁吸盘吸紧台面上工件；

步骤120：退磁时，先将按钮板“充退磁”开关拨至“退磁”档消磁，再拨至“无磁”档，此时工件可从台面取出。

步骤200：设置初始状态；

步骤210：回磨床原点：

步骤211：横向：

步骤212：垂直：

步骤213：横向、垂直方向回磨床原点成功，电机停止，发出回原成功信号；

步骤220：磨床工作零点设置及回零；

步骤221：工作零点设置：

步骤222：在触摸屏上按下“回工作零点”按键，磨头自动以恒定速度回工作零位；

步骤223：横向、垂直方向回工作零点成功，电机停止，发出回工作零点成功信号；

步骤230：横向进刀总量设置：

步骤240：修整起点坐标设置：

步骤300：通过模式选择按钮，选择手动伺服控制或系统自动控制磨削；

步骤310：当按钮板上模式选择开关打到“自动磨削”档，选择磨床自动磨削；

步骤311：通过触摸屏选择磨削方式；

步骤312：通过触摸屏“横向里外选择”按键，选择磨头横向位置与垂直进刀位置的关系，里进即磨头在磨床由里向外换向时垂直方向进刀，反之则在磨床由外向里换向时垂直方向进刀；

步骤313：通过触摸屏“横向连续断续”按键，选择磨头横向运动方式，连续运行时，磨头横向根据设定的起始位置及横向终点位置进行往复运动；断续运行时，磨头横向等待台面左右换向开关触发信号进行运动，触发一次进一次横向单位进给量，直到运动到设置的横向终点位置换向，向反方向运动；

步骤314：通过触摸屏“横向单进双进”按键，选择磨头垂直进刀与横向运行的关系；单进即磨头根据步骤312，只在横向行程的一端换向侧，垂直方向进刀；双进则在横向行程的两端换向侧，垂直方向都进刀；

步骤315：通过触摸屏“纵向进刀选择”按键，选择磨头垂直进刀位置与纵向运行位置的关系，左进即磨头在台面触发向左换向行程开关时垂直进刀，反之则在台面触发右换向行程开关时垂直进刀；

步骤316：通过触摸屏“纵向单进双进”按键，选择磨头垂直进刀与纵向运行的关系；单进即磨头根据步骤315，磨头垂直方向只在台面纵向行程换向的一端进刀，双进则磨头垂直方向在台面纵向行程换向的两端都进刀；

步骤317：通过触摸屏“粗磨中插入修整”按键，选择在磨削自动运行时是否在粗磨过程中插入修整；

步骤318：通过触摸屏“精磨中插入修整”按键，选择在磨削自动运行时是否在精磨过程中插入修整；

步骤319：通过触摸屏“参数设置”窗口输入具体的磨削参数；

步骤320：修整砂轮：

步骤321：至修整起点：

步骤322：通过触摸屏“回修整零点”按键，回到由初始状态设置中步骤240中设置的修整零点；

步骤323：当按钮板上模式选择开关打到“修整单进”档，选择修整单进模式（即磨头只在由外向里运动时进行一次垂直进刀修整）：

步骤324：通过触摸屏“砂轮修整”窗口输入具体的砂轮修整参数；

步骤325：按下触摸屏“砂轮修整”窗口中的“启动”按键，开始修整；按下“停止”按键，停止修整；

步骤326：当按钮板上模式选择开关打到“修整双进”档，选择修整双进模式（即磨头在横向行程换向两端都进行垂直进刀修整）：

步骤327：通过触摸屏“砂轮修整”窗口输入具体的砂轮修整参数；

步骤328：按下触摸屏“砂轮修整”窗口中的“启动”按键，开始修整；按下“停止”按键，停止修整；

步骤330：将按钮板上模式选择开关打到“手轮伺服控制”档，选择手轮伺服控制磨削，即垂直或横向方向不自动进刀，只靠摇电子手轮来控制垂直方向或横向方向进刀；

步骤331：手轮伺服控制磨削：

步骤332：磨床回零：磨床通过垂直运动，里外运动回工作原点；

步骤333：根据触摸屏设置是否开启横向自动运行以及自动运行时的参数；开启时根据设置的参数，磨头横向自动运行；关闭时，磨头横向不自动运动；

步骤334：根据触摸屏设置磨头横向连续运行还是断续运行；连续运行时，磨头横向根据设定的起始位置及横向终点位置进行往复运动；断续运行时，磨头横向根据台面触发的左右转向开关进行运动，触发一次进一次横向单位进给量，直到运动到设置的横向终点位置换向，向反方向运动；

步骤335：根据触摸屏设置手轮控制磨头垂直或横向运动；选择控制磨头垂直运动时，可以通过手轮控制磨头垂直进给，横向则根据步骤312的设置进行运动；选择控制磨头横向运动时，可以通过手轮控制磨头横向进给，垂直方向则通过触摸屏设置的垂直自动运行参数运动；

步骤336：设置好各参数后，在触摸屏上按下“启动”按键即可工作；按下“暂停”按键可以暂停磨床运动；按下“停止”按键可以停止磨床运动；

步骤340：将按钮板上模式选择开关打到“JOG点动模式”档，选择手动点动控制磨头垂直横向运动：

步骤341：通过按钮板“轴向选择开关”，选择控制磨头垂直或横向运动；

步骤342：通过按钮板“JOG调速开关”，选择手动控制磨头运动时的速度；

步骤343：通过按钮板“JOG进退开关”，选择磨头在步骤341，步骤342设置下，在当前轴向上的运动方向。

步骤400：PLC控制模块将垂直伺服电机、横向伺服电机和液压系统的运行状态以及磨床的运动状态实时反馈给触摸屏；通过触摸屏显示运行状态的报警指示；所述报警指示包括磨台面报警、磨床运行报警、垂直伺服电机报警、横向伺服电机报警和急停报警。

所述磨削模式包括粗光磨、精光磨、粗光修、精光修、连续磨、断续磨、连续修、断续修、单进刀和双进刀的一种或几种的自由组合；对应每个磨削模式设有磨削工艺参数输入框。

因此，本发明具有如下有益效果：硬件成本低，无需手工编程，降低操作者的技术要求，降低工人劳动强度，可实现一人多机操作。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统，其特征是，包括触摸屏（1），PLC控制模块（2），磨头（3），控制磨床台面纵向运动的液压系统（4），控制磨头垂直运动的垂直伺服系统（5），控制磨头横向运动的横向伺服系统（6），水泵（7）和按钮板（8）；所述PLC控制模块分别与触摸屏，液压系统，垂直伺服系统，横向伺服系统，水泵和按钮板电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统，其特征是，所述磨头包括砂轮（31），控制砂轮转动的主轴电机（32）和电磁吸盘（33）；所述垂直伺服系统包括控制磨头垂直运动的垂直伺服电机（51）和控制垂直伺服电机的垂直伺服驱动器（52）；所述横向伺服系统包括控制磨头横向运动的横向伺服电机（51）和控制横向伺服电机的横向伺服驱动器（52）；所述按钮板包括模式选择按钮（81），手动伺服控制按钮（82）和急停按钮（83）；所述PLC控制模块分别与主轴电机，电磁吸盘，垂直伺服驱动器，横向伺服驱动器，模式选择按钮，手动伺服控制按钮和急停按钮电连接；所述急停按钮与磨床的电源电连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统的控制方法，其特征是，所述触摸屏上设有监控磨床运行的报警指示灯。

4.一种适用于权利要求2所述的一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

（4-1）电磁吸盘控制；

（4-2）设置初始状态；

5.根据权利要求4所述的一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统的控制方法，其特征是，所述步骤（4-1）包括如下步骤：

6.根据权利要求4所述的一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统的控制方法，其特征是，所述步骤（4-2）包括如下步骤：

（6-1）回磨床原点：

（6-1-1）横向：

（6-1-2）垂直：

（6-2）磨床工作零点设置及回零；

（6-2-1）工作零点设置：

（6-3）横向进刀总量设置：

（6-4）修整起点坐标设置：

7.根据权利要求4所述的一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统的控制方法，其特征是，所述磨削模式包括粗光磨、精光磨、粗光修、精光修、连续磨、断续磨、连续修、断续修、单进刀和双进刀的一种或几种的自由组合。

8.根据权利要求7所述的一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统的控制方法，其特征是，对应每个磨削模式设有磨削工艺参数输入框。

9.根据权利要求4所述的一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统的控制方法，其特征是，所述步骤（4-4）后还包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种基于PLC的两轴平面磨床的控制系统的控制方法，其特征是，通过触摸屏显示运行状态的报警指示；所述报警指示包括磨台面报警、磨床运行报警、垂直伺服电机报警、横向伺服电机报警和急停报警。