摘要：本文介紹了利用WEINVIEW HMI控製車床工作，給出機械部位，HMI、PLC控製係統的設計以及在設計中關鍵問題的處理。
關鍵詞：車床、HMI、PLC
、步進電機、點位係統；

1、引言
   目前，在機械加工企業中，為了使車床適應小批量
、多品種、複雜零件的加工，充分利用普通車床，就需要對普通車床進行機電一體化設計。設計方案主要有：一、以微機做為控製單元（主要是單片機），控製車床的進給係統

，采用步進電機開環控製係統；二
、人機界麵（HMI）、可編程控製器（PLC）作為主控元件


，替代傳統車床繼電器－接觸器組成的電器控製部分，其目的是為了提高車床電氣控製係統的可靠性，這種方法主要應用在組合車床以及生產線上的專用車床；三、采用專用的數控設備來控製車床的伺服進給係統
，其伺服進給係統為步進電機開環控製係統。
   這幾種方法各有特點：單片機的控製係統不但能控製車床的運動軌跡

，也可以簡化車床的機械結構，但其接口設計複雜

，可靠性低；而HMI

、PLC組成的控製係統接口簡單，可靠性高，但不能控製車床的運動軌跡；專用的數控設備不但能簡化車床的機械結構

，而且能控製車床的運動軌跡，但其價格昂貴
，不適應經濟型數控機床。
   近幾年隨著微電子技術
、計算機技術、通信技術及自動控製技術的發展，HMI、PLC的功能越來越強；本文提出利用WEINVIEW HMI 控製步進電機和車床主軸來實現車床的數控化。

2、方案確定
   數控化是解決車床和運動部分的傳動鏈之間的關係，傳動鏈主要有：主軸傳動係統
、進給傳動係統。為了能充分利用人機界麵功能，方案設計如下：
1）主軸傳動係統采用變頻調速

；
2）橫向進給和縱向進給傳動係統采用步進電機開環控製；
3）主要技術參數：橫向進給脈衝當量0.05mm/step
，快進速度2mm/min；縱向進給脈衝當量0.001mm/step，快進速度1mm/min。

3、機械部分
3.1 主軸傳動係統
   為了簡化主軸箱的結構，滿足主軸和轉矩要求
，主軸傳動係統采用三相異步電機經皮帶、降速齒輪驅動主軸旋轉。
3.2 進給傳動係統
   hengxiangjingeihezongxiangjingeichuandongxitongdoucaiyongbujindianjijingjiansuchilunqudonggunzhusigangfu，tuidongdaojiatuobanzuochabuyundong。weiletigaojingeichuandongjingdu，chilunxuanyongjuyoutiaoxijiegoudezhichilun，gunzhusigangfuanzhuangshiyaoyujin。

4
、控製係統設計
4.1 硬件結構
   為了係統便於擴展，提高係統的可維護性
，本控製係統采用模塊化設計。它由四個子係統構成：人機界麵顯示
、PLC控製器、變頻器、步進電機驅動模塊。其控製係統組成邏輯圖如圖3所示，其人機界麵選用性能穩定
、功能強大的WEINVIEW MT8104。兩個步進電機選用同型號的反應式步進電機和相應的驅動器。
4.2 軟件結構
   為了便於軟件調試
，軟件結構采用模塊化結構
，主要分為以下幾部分：步進電機控製模塊
、進給係統定位控製模塊、數據輸入及數據傳輸模塊、元件故障檢測及報警模塊、人機界麵監控與顯示。
通過MT8104，設定係統相關參數
，實時監控
、顯示係統運作過程，達到人機交互操作的友好結合。
 

圖4 人機界麵參數設定

   元件故障檢測具有很高的可靠性
，所以PLC控製係統的大部分故障來自於PLC外wai部bu元yuan件jian，例li如ru常chang見jian的de有you按an鈕niu或huo行xing程cheng開kai關guan觸chu點dian熔rong焊han及ji氧yang化hua形xing成cheng的de短duan路lu或huo斷duan路lu故gu障zhang。可ke將jiang係xi統tong故gu障zhang信xin息xi實shi時shi顯xian示shi在zai觸chu摸mo屏ping畫hua麵mian上shang，並bing提ti示shi如ru何he排pai查zha幫bang助zhu，便bian於yu用yong戶hu處chu理li係xi統tong電dian氣qi或huo機ji械xie故gu障zhang問wen題ti。

5
、係統可靠性保障
   係統可靠性主要來源於控製中心單元穩定
、準確、及時的反應與控製；

人機界麵結構及工作原理
組成：32bit RISC 200M CPU、顯示單元（LCD）、輸入單元（電阻式觸控麵板）

、通訊接口、數據存貯單元（64M DRAM/32M Flash）等

；
 

圖5 人機界麵結構

    MT8000係列是WEINTEK自主研發的人機產品：Touch Panel 采用高可靠性精密電阻式工業級觸控麵板

，保證了精準的觸控精度
，表麵硬度高，觸控壽命長，可維持至少100萬次連續性操作。
 

圖6 觸控麵板

    LCD采用國際知名品牌廠商
，同最優的供應商進行著緊密合作，並將累積13年HMI行業的使用經驗提供給供應商進行專案討論和工作改進；在主機板上、嚴格做好穩定性
、抗幹擾性等方麵的測試，並外加電源隔離保護器
，確保人機界麵在現場使用的可靠性、穩定性和精準性。
    CPU選用32bit RISC 200M，快速響應PLC請求。串口最高波特率可以達到115200，保證了HMI和PLC通訊速度。

6、注意事項
   由於PLC是shi循xun環huan掃sao描miao方fang式shi工gong作zuo，其qi掃sao描miao周zhou期qi一yi般ban在zai幾ji毫hao秒miao至zhi幾ji十shi毫hao秒miao之zhi間jian，所suo以yi步bu進jin電dian機ji不bu能neng在zai高gao頻pin下xia運yun行xing
，脈mai衝chong信xin號hao頻pin率lv隻zhi能neng在zai十shi至zhi幾ji十shi赫he茲zi範fan圍wei。步bu進jin電dian機ji的de轉zhuan速su與yu控kong製zhi脈mai衝chong成cheng正zheng比bi，當dang步bu進jin電dian機ji在zai低di頻pin運yun行xing時shi，為wei了le保bao證zheng係xi統tong的de定ding位wei精jing度du，脈mai衝chong當dang量liang又you不bu能neng太tai大da，這zhe就jiu是shi定ding位wei的de時shi間jian太tai長chang。為wei了le解jie決jue這zhe個ge問wen題ti
，將jiang定ding位wei過guo程cheng分fen為wei脈mai衝chong當dang量liang不bu同tong的de兩liang個ge階jie段duan：粗cu定ding位wei和he精jing定ding位wei。在zai機ji械xie結jie構gou上shang采cai用yong兩liang套tao變bian速su機ji構gou
，在zai粗cu定ding位wei階jie段duan由you步bu進jin電dian機ji直zhi接jie驅qu動dong刀dao架jia
，精jing定ding位wei階jie段duan采cai用yong步bu進jin電dian機ji經jing降jiang速su齒chi輪lun來lai驅qu動dong刀dao架jia，兩liang套tao裝zhuang置zhi有you電dian磁ci離li合he器qi控kong製zhi。

7、結束語
   用HMI和PLC設計普通車床，簡單易行，可靠性高，抗幹擾能力強。據WEINVIEW總部不完全統計，90％的銷量應用在機床行業，應用前景非常廣闊。