基于PLC的X-Y数控工作台控制系统设计

　　0 前言

　　X-Y 工作台运动控制设备的硬件部分是比较成熟的产品，当中很多零部件都是标准件。目前市场上流行的产品绝大多数是使用单片机作为控制核心的，使用PLC 作为控制核心的还很少。但在一些老工厂的普通机床数控改造时，以PLC 作为控制核心相对来说更简单。本文提出的X-Y 数控工作台控制系统， 采用三菱公司的FX2n-48MR 主机以及扩展模块FX2n-32ET 作控制核心，PLC 主机通过RS422 口与计算机通讯。设计目标为该系统控制下的工作台工作稳定可靠，系统的分辨率为0.01 mm，工作台的最大移动速度为3m/s，而且工作台具有手动和自动功能。

　　1 总体方案的确定

　　PLC 输出低电压、低电流的信号不能实现对步进电机的驱动，需要进行功率放大，再者，PLC 生成的脉冲要完成驱动步进电机必须要有环形脉冲分配，而这些功能可以用步进驱动器来实现。因此确定总体方案如图1 所示。

　　2 控制系统硬件设计

　　编写好的控制程序可以通过计算机或编程器经通信电缆写入到PLC 主机， PLC 主机产生高频脉冲信号经过步进电机驱动器输入到电机。本系统的控制电路如图2 所示。

　　考虑到本控制系统要求多输入点的特点，采用三菱公司的FX2n-48MR 可编程序控制器， 通过连接一个FX2n-32ET 扩展模块一起使用，可以很好地满足系统的要求。本文所选用的步进电机是57HS13，步进驱动器是M535，并且选择30 V 的直流电源对驱动器供电，具体接线如图3 所示。

　　因为本系统所使用的步进驱动器M535 只有A+、A-、B+和B-共4 个输出端，但步进电机57HS13是8 线的步进电机，必须进行串联或并联接线以扩充输出端。具体接线方法如下：

　　串联：A+接(A+); C+接(A-); B+接(B+);D+接(B-);A-、C-相接并悬空; B-、D-相接并悬空;

　　并联：A+、C-接(A+); A-、C+接(A-); B+、D-接(B+); B-、D+接(B-)。

　　说明：“( )”里代表的是步进驱动器M535 的接口。具体接线如图4 所示。

　　3 控制系统软件的设计

　　模块化编程方法是根据控制要求把PLC 编程需要完成的控制任务划分为几个较小功能块，然后对每个功能块分别进行编程，这样各模块之间相对独立、功能单一，具有清晰的结构，大大降低了难度，避免重复劳动，同时获得较高的程序质量。

　　本控制系统的软件模块主要分为：键盘指令的输入模块、点动模块(连续点动和距离点动)、点定位模块、直线插补模块、圆弧插补模块、系统停止模块、系统提示模块。

　　(1)这个模块主要是使用“TKY”十键键盘输入功能，使用“输入”键调用“ZRST”功能对各辅助继电器复位，以实现这个模块的循环扫描。