1.前言
        立式車床，顧名思義，就是主軸豎直布置，工作臺在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，刀架作垂直或斜向進給的車床，屬于切削加工工藝設(shè)備中的金屬切削機床。
        立式車床一般可分為單柱式和雙柱式。小型立式車床一般做成單柱式，大型立式車床做成雙柱式。立式車床結(jié)構(gòu)的主要特點是：主軸處于垂直位置，工作臺在水平面內(nèi)，工件的安裝調(diào)整比較方便。工作臺由導(dǎo)軌支撐，剛性好，切削平穩(wěn)。有幾個刀架，并能快速換刀，立式車床的加工精度可達到IT9-IT8，表面粗糙度Ra可達3.2-1.6um。
        2.方案
        立式車床屬于大型機械設(shè)備，用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸相對較小，形狀復(fù)雜的大型和重型工件。如各種盤、輪和套類工件的圓柱面、端面、圓錐面、圓柱孔、圓錐孔等。也可借助附加裝置進行車螺紋、車球面、仿形、銑削或磨削等加工。立式車床主軸軸線為垂直布局，工作臺臺面處于水平平面內(nèi)，因此工件的夾裝與找正比較方便。這種布局還可減輕主軸及軸承的荷載，因此立式車床能夠較長期地保持工作精度。
        通常情況下，設(shè)備制造商和設(shè)備使用終端客戶認同并且指定數(shù)控系統(tǒng)作為立式車床主控設(shè)備。但是雙柱式立式車床的機床工藝動作不像數(shù)控車床、數(shù)控銑床或者數(shù)控加工中心等設(shè)備那么復(fù)雜，相對比較簡單，使用數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用于此顯得大材小用，系統(tǒng)軟件資源嚴重浪費，集成應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)對機床制造OEM客戶來說，經(jīng)濟成本較高，適合高端客戶；那么對于中低端客戶來說，應(yīng)用具有運動控制功能的PLC成為一種成熟可靠的技術(shù)解決方案。
        本文中的雙柱式立式車床采用臺達運動控制器DVP-20PM作為主控制器，DVP-20PM內(nèi)建雙軸AB相差分形式高速脈沖輸出，最高頻率可達500kHz，而且具有二軸直線和圓弧插補功能，支持二軸手搖輪MPG信號輸入，支持通用數(shù)控系統(tǒng)編程語言G代碼、M代碼。
        2.1臺達控制系統(tǒng)技術(shù)方案配置
        臺達控制系統(tǒng)技術(shù)方案配置見表1，我們在此處僅僅羅列出雙柱式立式車床電氣自動控制系統(tǒng)部分的主要電氣元件及其選配件，此外還包括低壓電器（低壓斷路器、交流接觸器、中間繼電器、主令按鈕、指示燈等）、位置傳感器（光電傳感器、行程開關(guān)等），此處不予贅述。
        表1 控制系統(tǒng)技術(shù)方案配置表：

        2.2電氣自動控制技術(shù)方案詳細介紹
        雙柱式立式車床具有豎直安裝的兩個刀架，主軸在運轉(zhuǎn)的情況下，每個刀架上的刀具都能對工件進行切削加工。每個刀架包含二軸運動控制，左刀架X軸、Z軸，右刀架U軸、W軸，由于Z軸和W軸為垂直安裝，要求伺服電機具有抱閘功能，防止軸向運動停止時，負載受重力作用，導(dǎo)致伺服電機報警或者溜車。左右刀架上的二軸運動分別各由一臺DVP20PM00D負責控制；主軸電機為直流調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速由PLC模擬量擴展單元DVP-06XA-H2輸出0-10V控制；PLC主機DVP64EH00R2以及其他數(shù)字量擴展單元主要負責機床輔助機構(gòu)工藝動作邏輯控制。值得注意的是，在這個方案中，兩臺DVP20PM00D均作為主機DVP64EH00R2的擴展單元，和主機連接采用排線直接連接，其他的數(shù)字量擴展單元和模擬量擴展單元也作為主機的擴展單元，直接采用排線按照順序連接。限于篇幅，控制系統(tǒng)簡圖未繪制出數(shù)字量和模擬量擴展單元連接方式。

        圖2 臺達電氣自動控制系統(tǒng)方案簡圖

        2.3關(guān)鍵控制程序介紹
        主機DVP64EH00R2和兩臺DVP20PM00D雙軸插補運動控制器之間交換數(shù)據(jù)的控制程序在主機內(nèi)編程，主機負責組織、協(xié)調(diào)、控制上位機命令、擴展單元運行動作以及機床各部分運行狀態(tài)電氣信號等。主機和DVP20PM采用FROM和TO指令進行實時交換數(shù)據(jù)（包括運動命令和運行狀態(tài)等）。

        X軸、Z軸、U軸、W軸的運動控制命令均在DVP20PM00D內(nèi)部編程實現(xiàn)，JOG、MDI、循環(huán)等運動命令均在20PM主程序內(nèi)完成。
        人機界面主要畫面如圖4所示。采用臺達人機畫面可以根據(jù)客戶機床工藝技術(shù)特點，編程組態(tài)各種人性化、方便操控的畫面和功能軟元件，相比數(shù)控系統(tǒng)來說，畫面更加簡約、直觀，操控更加便利、高效。

        圖4 人機界面設(shè)置

        2.4 調(diào)試心得
        由于主機PLC后面掛了若干臺擴展單元，包括兩臺DVP20PM00D運動控制器、若干臺數(shù)字量輸入輸出擴展單元、模擬量輸入輸出擴展單元等部件，主機DVP64EH00R2內(nèi)的程序大量使用了FROM、TO指令，客戶起初使用M1000作為FROM、TO指令的調(diào)用條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)20PM在執(zhí)行運動動作過程中出現(xiàn)一些莫名其妙的“誤動作”，調(diào)試20PM控制程序始終未發(fā)現(xiàn)異常程序，調(diào)試程序也未找到徹底解決問題的辦法。后來觀察主機64EH2內(nèi)控制程序，發(fā)現(xiàn)掃描周期偏長，達到近30ms，懷疑可能是主機掃描周期偏長，20PM的運行動作和狀態(tài)信號在一個周期內(nèi)未得到存儲，導(dǎo)致一些怪異的誤動作和誤信號。將主程序內(nèi)FROM和TO指令前面的調(diào)用條件M1000改為M1012（100ms脈沖信號）后，故障消除，整個系統(tǒng)正常工作。
        3.結(jié)束語
        根據(jù)客戶設(shè)備技術(shù)要求，中達電通可以提供給客戶成熟可靠的系統(tǒng)解決方案，憑借著臺達優(yōu)秀的DVP20PM運動控制器強大的機床運動控制功能，再加上提供給客戶完善的現(xiàn)場調(diào)試等技術(shù)服務(wù)，幫助客戶開發(fā)出具備更高技術(shù)含量和更高附加值的產(chǎn)品，臺達產(chǎn)品和服務(wù)均獲得了客戶的極大認可，實踐反復(fù)證明，中達電通是設(shè)備制造客戶良好的合作伙伴。
        作者簡介
        孫承志，出生于1979年10月，畢業(yè)于吉林化工學(xué)院，工業(yè)自動化專業(yè)，現(xiàn)任中達電通股份有限公司高級應(yīng)用工程師，主要從事臺達全系列自動化產(chǎn)品技術(shù)支持、售前技術(shù)培訓(xùn)、根據(jù)行業(yè)和設(shè)備特點提供整合應(yīng)用技術(shù)方案、幫助客戶編程調(diào)試，有著豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗。