6ES7214-1AF40-0XB0技术参数

通过大型立式车床项目描述机床数控化的问题，提出台达PLC解决方案。对于台达EH 系列高性能PLC单轴伺服定位扩展模块DVP 01PU-H给出较详细讨论和应用编程案例。

　　关键词：数控车床单轴定位模块原点复归手摇轮MPG输入

　　1 引言

　　随着机械行业的技术进步和市场的不断发展，市场需要更高的加工精度和工作效率，普通机床已经远远不能满足用户的要求，数控机床在市场中所占的比重越来越大。价格合理的数控系统是数控机床市场竞争力的重要因素，太原机床厂C515立式车床采用DELTA EH系列PLC加DVP 01PU-H单轴定位模块，非常方便的实现了速度控制、定位控制、原点复归、手摇轮MPG输入等多种功能，不仅满足数控设备的功能要求，而且响应速度快，价格合理，值得借鉴。

　　2 项目简介

　　太原机床厂设计制造的C515单柱立式数控车床，属于大型车床的一种。大加工直径2300mm；大加工高度1000mm；大切削量7mm；小进给量10um。

　　2.1 主辅传动

　　（1）驱动部分采用1台30KW高压伺服系统控制工作平台的旋转，2台1.6KW大惯量伺服系统控制水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的进给。

　　（2）传动部分采用减速机和滚珠丝杠加滑块传动，水平（X轴）方向10um/20 pulse、垂直（Z轴）方向10um/30 pulse。

　　2.3 控制要求

　　（1）通过操作按钮实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的点动（点动速度通过手调电位器控制）。

（2）过操作按钮实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向变速移动（移动速度通过手调电位器控制），可以随时中止，且不影响下一动作。

　　（3）原点复归功能。

　　（4）手摇轮可以迅速且准确的实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向进给，单步小进给10um，进给速度与手摇轮转动速度一致。

　　（5轮控制模式需提供低（x1）、中（x5）、高（x10）共3个速度，既可用于单步定位，又可用于快速移动，方便用户操作。

　　3 台达数控解决方案

　　3.1 配置设计

　　根据系统分析，选用台达EH 系列高性能PLC作为主控单元。DVP 32EH00T（32点200Khz高速输出型主机） + DVP 48HP00R（48点继电器扩充24D＋I24DO） + DVP 04AD-H（4点AI扩充） + DVP 01PU-H（单轴定位扩充） + DVP 01PU-H（单轴定位扩充）。其中DVP 32EH00T主机可输出200K开基极脉冲信号，用于控制工作平台旋转的30KW 380V高压伺服；2个DVP 01PU-H单轴定位模块分别用于控制水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的进给；DVP 04AD-H模拟量采集模块用于检测2路电位器调节的电压值作为设定的工作速度。

　　3.2 主机简介

　　DELTA EH PLC，程序容量15872 steps，处理速度0.24us，输入/输出点数大各256个，可扩展8个功能模块，自带双通讯口（可扩COM3）采用MODBUS协议，Easy bbbb功能可方便实现集联，自带4路高速脉冲输入（高2路达200K），DVP20EH00T和DVP32EH00T机型支持双路200K脉冲输出。是一款功能强大的PLC主机。系统变量定义如表1所示。

　　表1系统变量定义

　　3.3 模拟量采集模块简介

　　DVP 04AD-H是一款4路14位模拟量采集模块，既可以单独使用，通过RS485通讯远程控制，也可以作为EH PLC的功能扩展，使用FROM/TO指令控制操作，精度高，响应速度快。

　　3.4 伺服定位模块简介

　　DVP 01PU-H单轴定位模块，是一款非常实用的速度/位置控制模块，专门用于步进和伺服系统的速度/位置控制的功能。DVP 01PU-H单轴定位模块使用简便、功能完善、响应速度快、价格合理。不仅可接受LSN/LSP/DOG等开关量信号，还可接受200K的A/B相脉冲信号（差动或5-24V开基极）作为手摇轮MPG脉冲输入，可输出200K差动脉冲信号（支持正负脉冲、脉冲加方向、AB相信号），支持电子齿轮比。运行命令（#CR31）提供软件START、软件STOP、点动JOG及原点复归功能的使用。工作模式设定能够实现速度控制、定位控制、手摇轮MPG输入等多种功能。

　　4 软件开发

该数控车床重要的控制要求是准确的位置控制、变速度控制和快速的响应速度。使用了三个功能模块，主要功能全部通过PLC模块来实现，全部程序不足1000steps。

　　4.1 开发要点

　　由于大量使用FROM/TO语句，使用时需注意以下几点：

　　（1）为了控制程序扫描时间，建议规划使用FROM/TO语句。

　　模块功能和状态的初始化语句，只需开机时执行一次，建议采用M1002作为执行条件；需要不断刷新和调整的采样或控制指令，可使用M1012上升/下降沿作为执行条件定期执行。

　　其他需条件满足才执行的语句，建议采用TOP语句，或以相关条件的上升/下降沿作为执行条件。终的目的是减少执行次数，缩短程序扫描时间。

　　（2）为避免开始运行时由于初始化内容过多而导致PLC报警，请将D1000中的WDT时间延长。

　　（3）DTO语句的每批次写入双字节，如果结尾为Kn，则表示写入n个双字节数。

　　4.2 模入模块编程

　　 DVP 04AD-H是一款4路14位模拟量采集模块。各路数据采集程序：

　　4.3 单轴定位模块编程

　　DVP01PU-H模块使用注意：

　　（1）设定工作模式#CR32前必须先停止输出。

　　（2）点动JOG模式，运行中无法改变速度，且不受软件START / STOP功能制约。

　　（3）变速运行模式可以在工作过程中修改速度，但运行方向需要通过设定#CR23位移量的正负或修改#CR5的旋转方向来实现。

　　（4）建议采用相对位移模式。

　　编程案例：垂直（Z轴）手摇轮MPG输入控制功能启动（选用不同速比）：

一：工位介绍

1：如下图一所示：图一当中由左到右工位依次为限位板工位，限位圈工位，端子工位，安装板工位，座销工位。其中端子工位，安装板工位，座销工位带有双头气缸，而限位板工位，限位圈工位则为单气缸。

限位板工位限位圈工位端子工位安装板工位座销工位

图一：工位分布图

2：如下图二：为安装板工位，座销工位的图示

工位性能特点:

1、双气缸单变压器结构，气缸的横向距

离可调。

2、适合于焊点排布在一条直线的焊接工件，双气缸交替工作，减少了工件移动和对位时间，提高工作效率。

3、双气缸电极输出电流可根据规范调整。

主要技术参数说明：

1、两气缸（中心距离）可调距离：100mm--800mm

2、焊机功率输出：50KVA--150VA

3、两气缸直径：63mm-100mm

图二

二：工艺规范

1：规范

不同工位控制器的选择规范，通过人机界面自动设定选择规范序列号，如下图三，不同工位根据不同的规范来调整不同的焊接工艺，规范不同焊接参数不同。

焊接参数包括：预加压时间，加压时间，电流递增时间，焊接1时间，焊接1电流，冷却1时间，焊接2时间，焊接2电流，冷却2时间，第2脉冲循环次数，焊接3时间，焊接3电流，电流递减时间，维持时间，休止时间等。

图三：参数显示设定监视自动运行画面

2：电源指示灯可以监控到五工位中哪一工位处于通电状态

3：警报指示灯：可分别指出各工位水压气压不足时提示报警

4：状态：正在焊接，放电或者等待状态（已经按下双手控制按钮处于排队等待状态）

5：班计数：可以计算工作产量

三：操作流程

1：自动运行

在监控画面（图三）进行自动运行，启动电源，判断5工位是否有启动信号，启动信号由PLC直接发给各工位的控制器，控制器接收到启动信号后，按照主机优先的权限进行给定，五台设备焊接互锁，保证同一时间只有一台工位进行焊接，如果主机端子工位有启动信号的话以主机为优先工作，否则按照其他各工位启动请求先后进行独立工作。

三相控制器按照人机界面选择的规范进行焊接，三相控制器焊接结束后提供焊接完成信号给PLC，PLC执行气缸复位等待下一次工作。

2：手动运行

如下图四为手动运行画面，只有主机也就是端子工位有手动运行功能，其他四个工位则没有手动运行的功能,在手动运行画面时只有主机方可工作,其它工作不能动作.

手动功能画面当中可以设定左右气缸向上运行的时间,调整时间保证气缸上升到位.