基于FX2N-10GM 定位模块的圆台磨床数控系统

圆台磨床数控系统

李红 董伟

武汉宝德机电有限责任公司

摘要：利用三菱FX2N-10GM定位模块，FX2N系列可编程逻辑控制器（PLC）和交流伺服电机的组合，能对磨头的位置实现有效控制。实际应用证明该系统提高了圆台磨床的准确性和灵活性。

关键词：定位模块 位置控制 数控系统

NC Control System of Circular Grinder Based on FX2N-10GM Position Module

Li Hong Dong Wei

Abstract: The effective position control with grinding head is realized by using Mitsubishi module FX2N-10GM Mitsubishi series FX2N PLC and AC servo electric motor. It shows that the system has improved accuracy and flexibility for circular grinder through practical application.

Keywords: position module position control NC control system

1 引言

圆台磨床加工面为水平面，主要功能为磨削工件到指定厚度。立轴圆台平面磨床是采用手动进刀方式的，即加工前必须测量工件原始厚度，根据客户要求算出需磨削的厚度，然后进行加工。由于工件厚度不均，所以每次加工最少要对工件进行两次测量。利用三菱定位模块和PLC的简单组合，即可对立轴圆台平面磨床进行数控改造，实现磨头自动进刀和返回。机床改造后只需设定一次工件成品厚度就可加工一批工件，彻底摆脱对工件的反复测量，提高生产效率，适合于中小批量加工生产。

2 硬件选择和组装

本控制系统采用触摸屏（F940GOT）输入、显示数据，通过PLC(FX2N-MT)和定位模块（FX2N-10GM）控制伺服电机，从而使磨头能够按照精度要求磨削工件。

定位模块FX2N-10GM是三菱PLC功能模块之一，用于单轴数控，脉冲输出最大可达200KB/S。FX2N-10GM配有4个输入点X0到X3和6个输出点Y0到Y5作为通用用途，它们能连接到外部I/O设备。如果I/O点不足，则可把FX2N -10GM与FX2N/2NC系列PLC一起使用。

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此时FX2N -10GM被看作PLC的一种专用单元，FX2N系列PLC最多能连接8个专用单元。定位模块和伺服装置之间的接线如图1所示。

图1 定位模块和伺服装置之间的接线

3 软件设计和应用

3.1 精度的保证

根据工艺要求，零点是后续所有位点的参考

点，必须确保其精度。零点位置是通过行程开关来确定的，当磨头碰到行程开关（近点信号）前端时，为了精确定位，磨头立刻减至爬行速度，当零点信号计数达到5时，磨头停止移动，零点定位完成。

如图2所示，本系统采用的单位体系是机械&电机体系，速度参数以脉冲为基本单位，在定位软件中设定电机回零速度为50 000Hz，爬行速度为1 000Hz。设定速度单位为1 000脉冲/转，相应回零速度和爬行速度即为50rad/s和1rad/s。通过上述参数设定可使电机在低速（爬行速度）时检测零位脉冲来完成定位，提高准确度。

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图2 本系统采用的机械和电机体系

3.2 圆台自动退

根据工艺要求，要实现磨削过程完成后圆台自动退出，以方便更换工件。为了让圆台自动退

出，我们选用了FX2N-10GM中的定位结束信号（此信号在定位结束后的当前位置始终为1）。当计数器C0检测到第一个定位结束信号上升沿时置位，定时器T20开始计时，设定时间（精磨抛光时间，可根据实际需要调整，本程序设定为8s）到时发出圆台退信号。完成换工件后，按下圆台进按钮时计数器C0复位，开始重新计数，见图3，图4。

图3 圆台自动退程序框图

图4 圆台自动退梯形图

3.3 动作的互锁

实际工作中机床的许多动作是需要互锁来保

证正常运转的。例如，圆台旋转前必须先充磁，圆台进和圆台退信号应互锁，磨头工作时不能撞到圆台等。我们在程序中设定磨头返回高度（工件原始厚度加上12mm），来始终保证磨头在工件之上，避免操作不当使磨头撞到圆台面见图5。各种限位的互锁在此不再赘述。

图5 互锁梯形图

4 结语

由于采用三菱定位模块进行位置控制，改造后加工精度有所提高（最高可达1μm）。此外，改造不对硬件（机床本身）进行改变，改造成本低，经济实用。本控制系统还可简单推广到其它定位系统中。本公司2006年12月已为武钢维苏威高级陶瓷有限公司改造一台立轴圆台平面磨床（M7475B），投入使用后运行情况良好，实践证明该系统能够满足生产要求。

参考文献

1 三菱电机株式会社.三菱FX2N-10GM和FX2N-20GM硬

件/编程手册.2000

2 三菱电机株式会社.三菱FX系列PLC用户手册. 2000 3 三菱电机株式会社.三菱交流伺服系列MELSERVO技

术资料集.2000

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