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控制系統方案

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  將定位過程劃分為脈沖當量不同的兩個階段

  要獲得高的定位速度,同時又要保證定位精度,可以把整個定位過程劃分為兩個階段:粗定位階段和精定位階段。這兩個階段均采用相同頻率的脈沖控制步進電機,但采用不同的脈沖當量。粗定位階段:由于在點位過程中,刀具不切削工件,因此在這一階段,可采用較大的脈沖當量,如0.1mm/步或1mm/步,甚至更高。例如步進電機控制脈沖頻率為20HZ,脈沖當量為0.1mm/步,定位距離為120mm,則走完全程所需時間為1分鐘,這樣為速度顯然已能滿足要求。精定位階段:當使用較大的脈沖當量使刀具或工作臺快速移動至接近定位點時,(即完成粗定位階段),為了保證定位精度,再換用較小的脈沖當量進入精定位階段,讓刀具或工作臺慢慢趨近于定位點,例如取脈沖當量為0.01mm/步。盡管脈沖當量變小,但由于精定位行程很短(可定為全行程的五十分之一左右),因此并不會影響到定位速度。

  為了實現上述目的,在機械方面,應采用兩套變速機構。在粗定位階段,由步進電機直接驅動刀具或工作臺傳動,在精定位階段,則采用降速傳動。這兩套變速機構使用哪一套,由電磁離合器控制。

  應用功能指令實現BCD碼撥盤數據輸入

  目前較為先進的PLC不僅具有滿足順序控制要求的基本邏輯指令,而且還提供了豐富的功能指令。如果說基本邏輯指令是對繼電器控制原理的一種抽象提高的話,那么功能指令就象是對匯編語言的一種抽象提高。BCD碼數據撥盤是計算機控制系統中常用到的十進制撥盤數據輸入裝置。撥盤共有0~9+個位置,每一位置都有相應的數字指示。一個撥盤可代表一位十進制數據,若需輸入多位數據,可以用多片BCD碼撥盤并聯使用。

  筆者選用BCD碼撥盤裝置應用于PLC控制的系統,這樣無需再設計數碼輸入顯示電路,有效地節省了PLC的輸入點,簡化了硬件電路,并利用先進的功能指令實現數據的存儲和傳輸,因此能極方便地實現數據的在線輸入或修改(如計數器設定值的修改等),若配合簡單的硬件譯碼電路,就可顯示有關參數的動態變化(如電機步數的遞減變化等)。為避免在系統運行中撥動撥盤可能給系統造成的波動,最好設置一輸入鍵,當確認各片撥盤都撥到位后再按該鍵,這時數據才被PLC讀入并處理。

  “軟件編碼、硬件解碼”

  為滿足壓縮輸出點這一前提條件,采用“軟件編碼、硬件解碼”的方法設計PLC的數碼輸出顯示電路。例如,對于9種及其以下的故障狀態顯示,可采用8-4軟件編碼,4-8硬件解碼,使顯示故障的輸出點壓縮為4個,硬件電路包含74LS04、74LS48、共陰數碼管等器件。

  PLC外部元件故障的自動檢測

  由于PLC具有極高的可靠性,因此PLC控制系統中絕大部分的故障不是來自PLC本身,而是由于外部元件故障引起的,例如常見的按鈕或行程開關觸點的熔焊及氧化就分別對應著短路故障及開路故障。系統一旦自動檢測到元件故障,應不僅具有聲光報警功能,而且能立即顯示故障代碼,以便用戶據此迅速判斷出故障原因。為節省篇幅,此項內容的程序設計思路見參考文獻。

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