基于凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)的四軸數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)

　　隨著裝備業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床加工在生產(chǎn)中的地位不斷增加，對(duì)機(jī)床性能要求也在不斷提高。在一臺(tái)四軸數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)過程中，用戶要求用三種液體加熱后對(duì)所加工的零件進(jìn)行表面處理，三種液體不僅都有沮度要求，而且每一種液體在處理過程中沮度還有變化。如果沮度達(dá)不到要求，機(jī)床加工暫婷等待。液體加熱裝皿由用戶提供，該裝置加熱由電位器調(diào)節(jié)，電壓越高其液體溫度也越高。本文基于凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)K1000M4i為控制軟件，與臺(tái)達(dá)DVP-20EX的PLC成功連接，設(shè)計(jì)了一套四軸三聯(lián)動(dòng)的嵌人式數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅具有開發(fā)周期短、成本低，可靠性高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且具有很好的可移植性，對(duì)研究新一代數(shù)控系統(tǒng)有積極的推動(dòng)作用。

1控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　K1000M4i數(shù)控系統(tǒng)只有一個(gè)模擬量輸出端，用于主軸電機(jī)變頻器的頻率控制。該模擬量的變化由數(shù)控系統(tǒng)的S指令生成，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)算轉(zhuǎn)換后輸出0到10V直流電壓或正負(fù)10V直流電壓，當(dāng)變頻器接收到該模擬電壓后就控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。數(shù)控系統(tǒng)通過其定義的參數(shù)設(shè)哭電機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍。數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)人員無法對(duì)其作控制。可編程邏輯控制器(簡稱PLC)的控制方法就非常靈活，不僅可以處理開關(guān)量，也可以處理模擬量，而且模擬量可以為電壓形式也可以為電流形式.可由設(shè)計(jì)人員對(duì)其作各種控制。

　　數(shù)控系統(tǒng)與PLC處理開關(guān)量的方法基本上大同小異，都是以布爾代數(shù)為運(yùn)算基礎(chǔ)，只是語言形式和指令代碼有區(qū)別。但數(shù)控系統(tǒng)沒有摸擬量的處理指令，它除了一個(gè)用S指令生成的模擬t外再?zèng)]有其它的模擬量輸入輸出接口了，所以它不需要那些處埋模擬量的指令。

　　在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用中尤其是一些特殊的專用機(jī)床中就需要處理模擬量。把數(shù)控系統(tǒng)與PLC組合起來控制專用機(jī)床中的模擬量，只要運(yùn)用得好，就能達(dá)到非常好的效果，而且還節(jié)省成本。

　　顯示屏或觸摸屏作為PLC的上位機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。且通訊方式也非常友好。數(shù)控系統(tǒng)有自己的顯示屏、開關(guān)量、模擬量、指令解釋、運(yùn)動(dòng)軸控制等模塊，通過數(shù)控指令實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。因此數(shù)控系統(tǒng)不好與其他控制系統(tǒng)如PLC相連接，數(shù)控系統(tǒng)的顯示屏也不可能向PLC開放。因此二者的連接形式就非常重要了，也是專用機(jī)床中處理模擬量的成敗之關(guān)鍵。

　　我們用國產(chǎn)凱恩帝的K1000M4i數(shù)控系統(tǒng)與臺(tái)達(dá)DVP-20EX的PLC就成功的將二者連接了。KND數(shù)控系統(tǒng)作為上位機(jī)，用M指令控制PLC的模擬量的處理。KND K1000M4i數(shù)控系統(tǒng)原有的輸人輸出接口即DI/DO點(diǎn)已用于數(shù)控銑床本身的控制了，沒有多余的DI/DO點(diǎn)，于是我們就增加一個(gè)KND的擴(kuò)展I/O模塊，將擴(kuò)展I/O模塊的輸出點(diǎn)與臺(tái)達(dá)PLC的轅人點(diǎn)相連接，臺(tái)達(dá)PLC的輸出點(diǎn)與擴(kuò)展I/O模塊的輸入點(diǎn)相連接，雙方均使用直流2AV電源。再將加熱裝置的電位器接到PLC的一組模擬量輸人端，考慮到二者的等電位性質(zhì)，電位器電源取自加熱裝置，PLC的一組模擬量輸出端接到加熱裝置電位器取樣端，如圖1,圖2所示，三種液體加熱裝里接線均一樣。

2 控制系統(tǒng)軟件圖

　　在數(shù)控系統(tǒng)中開發(fā)一組不常用的M指令來控制臺(tái)達(dá)PLC，臺(tái)達(dá)PLC再控制加熱裝置。

　　M50指令A(yù)液體加熱開啟
　　M51指令A(yù)液體加熱關(guān)閉
　　M52指令A(yù)液體出液開啟
　　M53指令A(yù)液體出液關(guān)閉
　　M54指令B液體加熱開啟
　　M55指令B液體加熱關(guān)閉
　　M56指令B液體出液開啟
　　M57指令B液體出液關(guān)閉
　　M58指令C液體加熱開啟
　　M59指令C液體加熱關(guān)閉
　　M6}指令C液體出液開啟
　　Mfl指令C液體出液關(guān)閉

　　首先定義KND數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)號(hào)113=32,114=32, 117=100, 118=100。其意義為擴(kuò)展I/O模塊輸入地址為32點(diǎn)，輸出地址為32點(diǎn)，輸人首地址號(hào)為}IOQ,輸出首地址號(hào)為Y1}(1。其次在KND數(shù)控系統(tǒng)的PLC(與上述PLC不同，專指數(shù)控系統(tǒng)的軟件編輯)程序中先生成M50到M61的指令，然后編寫凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)的PLC程序。如圖3所示，以A液體為例。再編寫臺(tái)達(dá)的PLC程序，如圖4所示。

3 系統(tǒng)的工作過程

　　其控制過程如下:

　　1)在手動(dòng)狀態(tài)下，操作員調(diào)節(jié)電位器，使其達(dá)到設(shè)定值后，手動(dòng)按下KND數(shù)控系統(tǒng)操作鍵盤左邊一個(gè)空白鍵( X45.6 )，該鍵在本機(jī)床中被定義為電壓采樣鍵。KNI3教控系統(tǒng)將Y 100.0置1，此時(shí)臺(tái)達(dá)PLC裝置的X0被置1，臺(tái)達(dá)PLC對(duì)翰入電壓進(jìn)行采樣并可保持記憶住，即永久記憶模擬量輸入端的電壓值只到有變化為止。

　　2)在程序運(yùn)行狀態(tài)中，當(dāng)零件程序執(zhí)行到MSO時(shí)，凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)將Y 100.1置1，臺(tái)達(dá)PLC的輸人點(diǎn)X1被置1，此時(shí)臺(tái)達(dá)PLC按記憶值輸出電壓模擬童到加熱裝蓋。加熱裝置開始加熱，當(dāng)溫度到達(dá)時(shí)，加熱裝置的一個(gè)開關(guān)量信號(hào)使臺(tái)達(dá)PLC的軸入點(diǎn)X2被置1,其翰出點(diǎn)Y0里1。臺(tái)達(dá)PLC的軸出點(diǎn)Y0置1又使KND數(shù)控系統(tǒng)的X100.0被置1。當(dāng)零件程序執(zhí)行到M52時(shí)，系統(tǒng)檢側(cè)到X100.0為1時(shí)，將Y 100.2置1 ,驅(qū)動(dòng)一個(gè)交流接觸器動(dòng)作，將G04液體泵出。當(dāng)A液體工作完成后(零件程序用G04暫停處理)，就執(zhí)行M51 M53關(guān)閉加熱與關(guān)閉泵出。

4 結(jié)論

　　凱恩帝數(shù)控系統(tǒng)作為_卜位機(jī).很好地控制了臺(tái)達(dá)PLC的動(dòng)作，臺(tái)達(dá)PLC又能很好地控制加熱裝置的動(dòng)作，因此它們的人機(jī)對(duì)話操作界面非常友好.整個(gè)過程控制由生產(chǎn)廠家處理好，用戶只需要記住12個(gè)M指令按照加工工藝編寫零件程序即可。

　　當(dāng)然一些高檔數(shù)控系統(tǒng)可以處理模擬量，如西門子的840D,就能自帶模擬量的輸人輸出模塊，用它們實(shí)現(xiàn)上述控制也很容易，但成本要高得多。