小型深孔钻床数控系统
阅读：132发布：2023-02-28
专利汇可以提供小型深孔钻床数控系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了小型深孔钻床数控系统，卡盘（2）安装 气缸 （1）顶杆上， 钻头 （4）安装 主轴 电机 （3）+轴上， 伺服电机 （6）连接 工作台 （8），文本显示器（9）连接PLC 控制器 （10），PLC控制器（10）经继电器（11）、电磁 阀 （18）连接气缸（1），气缸（1）上气缸压 力 检测器（16）连接PLC控制器（10），PLC控制器（10）经交流 接触 器（12）分别连接主轴电机（3）和 切削液 电机（5），切削液电机（5）的液位 开关 （13）连接PLC控制器（10），PLC控制器（10）经伺服 驱动器 （14）连接伺服电机（6），轨道（7）的限位开关（15）连接PLC控制器（10）。本实用新型利用数控技术加工深孔，实现数字化和自动化，减轻劳动强度，保证加工 精度 ，提高生产和经济效益。，下面是小型深孔钻床数控系统专利的具体信息内容。
1.小型深孔钻床数控系统，该小型深孔钻床包括安装在工作台（8）上的气缸（1）、卡盘（2）、主轴电机（3）、钻头（4）、切削液电机（5）和伺服电机（6），卡盘（2）安装在气缸（1）的顶杆上，钻头（4）安装在主轴电机（3）的轴上，伺服电机（6）连接位于轨道（7）上的工作台（8）；其特征是：在小型深孔钻床上安装基于文本显示器和PLC控制器的数控系统，所述数控系统连接PC机，它包括文本显示器（9）、PLC控制器（10）、继电器（11）、交流接触器（12）、液位开关（13）、伺服驱动器（14）、限位开关（15）和气缸压力检测器（16）；文本显示器（9）连接PLC控制器（10）；PLC控制器（10）经继电器（11）、电磁阀（18）连接气缸（1），气缸（1）上安装气缸压力检测器（16），气缸压力检测器（16）连接PLC控制器（10）；PLC控制器（10）经继电器、交流接触器（12）分别连接主轴电机（3）和切削液电机（5），切削液电机（5）连接液位开关（13），液位开关（13）连接PLC控制器（10）；PLC控制器（10）经EM235模块（17）、伺服驱动器（14）连接伺服电机（6），工作台（8）的轨道（7）的两端分别安装限位开关（15），限位开关（15）连接PLC控制器（10）。
小型深孔钻床数控系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于深孔数控加工领域，涉及深孔加工的数控化，具体涉及一种小型深孔钻床数控系统。
背景技术
[0002] 在国外，数控技术在深孔钻床上得到应用是80年代后期才逐渐开始，特别是90年以后这种先进技术才得到推广。而在我国数控深孔钻床加工技术尚是一个新兴的产业。劳动密集型、手工生产为主、工人劳动强度大、加工精度低、自动化程度低、技术含量低，上述特点决定了机床行业的现状，这一切制约着我国机床行业向着高层建筑、复杂结构、高水平前进的步伐。数控机床加工设备的制造在我国虽然起步较晚，但是发展的势头迅猛，与国外产品相比具有自己的技术特点，目前渐以形成了较强的配套能力。尽管如此，我们应该清醒的看到，在我国数控加工设备的规格、加工工艺、满足各种用户的需求方面仍有一定的差距，而高精度高性能深孔数控加工技术及其控制系统开发技术还是一个空白。
[0003] 传统的普通钻床钻孔加工的精度和效率直接受操作人员的操作熟练程度、疲劳程度等人为因素影响，如果要想得到高精度以及高效率的结果十分不易。并且，随着科学技术不断进步，高强度以及高硬度、高价值、难加工的深孔零件的不断涌现，加工工件对于加工深度、精度以及效率上的要求更加严格，更使得深孔加工技术成为零件加工的重要工序和加工瓶颈。传统加工由于工艺本身的系统刚度、切削废料排出问题及工作过程冷却润滑问题的限制，越来越难满足甚至已不能达到现在对深孔加工在加工深度、精度、效率和材料上的严格要求。因此，此时深孔加工工艺对于一种特定的钻削技术的需求愈加突出。
[0004] 数控深孔钻床有别于传统的孔加工方式，依靠特定的钻削技术（如枪钻、BTA钻、喷吸钻等），对长径比大于10的深孔孔系和精密浅孔进行钻削加工。数控深孔钻床是基于传统深孔钻床，利用计算机控制技术实现钻孔过程自动化的先进设备，代表着先进、高效的孔加工技术。通过一次走刀就可以获得精密的加工效果，加工出来的孔位置准确，尺寸精度好，直线度、同轴度高，并且有很高的表面光洁度和重复性。深孔钻削加工（孔深和孔径的比值＞10）在机械加工领域中占有非常重要的地位，约占孔加工量的40%以上。随着我国机械制造业的迅速发展，使得原本局限于军事工业、航空航天等特定领域的数控深孔加工技术及装备，在纺织机械、石油机械、印刷机械、包装机械、医疗器械、汽车拖拉机、橡塑模具以及发电机制造、机床制造等行业有关零件的深孔加工中得到应用，这些都为深孔数控加工技术及数控系统研发创新提出了迫切的需求和良好的发展前景。
[0005] 目前，深孔加工技术主要存在以下几个难题：(1)深孔加工处于一种封闭或半封闭的加工状态下，不能直接观察刀具的切削和走刀情况，存在废品率过高的风险；(2)切屑在深孔内，排屑路径较长，不便于排屑；
[0006] (3)切削热量在切削区内不便于散发，引起机器的磨损；(4)一般情况下，由于被加工孔的深度与直径的比例较大，钻杆细长，其刚性差，工作时容易偏斜及产生振动，而且会随着长径比的增加而增加，被加工孔的精度和表面粗糙度也较难保证；(5)由于工件的材质不均匀以及钻头的磨损，钻削力的值会在很大范围内变化，在某些时候，还会出现过载现象，从而引起钻头纵向弯曲、偏移、甚至折断。
[0007] 以上几个问题，构成了研究深孔加工技术的核心。为了提高深孔加工效率和可靠性，研究者在机床设计、制造时采取了一些方法来改善机床的性能，综上所述，利用机钻钻削深孔的机床与其他机床一样发展迅速，向数控多轴化、多功能化、智能化方向发展，不久的将来环保型的数控深孔钻床将陆续出现，以减少操作人员的劳动强度、消除油烟污染对人体的影响，最终实现全自动化、环保、数控和绿色加工。发明内容
[0008] 本实用新型的目的在于：提供一种小型深孔钻床数控
[0009] 系统，利用数控技术改进传统手工深孔加工方式，实现加工过程数字化和自动化，以减轻操作人员的劳动强度，提高加工精度，提高生产率和经济效益，实现全自动化、环保、数控和绿色加工。
[0010] 本实用新型的技术解决方案如下：该小型深孔钻床包括安装在工作台上的气缸、卡盘、主轴电机、钻头、切削液电机和伺服电机，卡盘安装在气缸的顶杆上，钻头安装在主轴电机的轴上，伺服电机连接位于轨道上的工作台；其特征是：在小型深孔钻床上安装基于[0011] 文本显示器和PLC控制器的数控系统，所述数控系统包括文本显示器、PLC控制器、继电器、交流接触器、液位开关、伺服驱动器、限位开关和气缸压力检测器；文本显示器连接PLC控制器；PLC控制器经继电器、电磁阀连接气缸，气缸上安装气缸压力检测器，气缸压力检测器连接PLC控制器；PLC控制器经继电器、交流接触器分别连接主轴电机和切削液电机，切削液电机连接液位开关，液位开关连接PLC控制器；PLC控制器经EM235模块、伺服驱动器连接伺服电机，工作台的轨道的两端分别安装限位开关，限位开关连接PLC控制器。
[0012] 本实用新型具有以下优点：
[0013] 1、本实用新型所述数控深孔钻床执行机构由伺服电机、主轴电机、切削液电机组成；伺服电机根据运动过程改变工进工作台的平移速度，从而控制钻孔进给速度，伺服电机速度通过触摸式文本显示器设置；主轴电机根据要求实现正反转的自动切换，用以控制钻头钻进和退屑操作；切削液电机控制切削液的输出来实现排屑以及冷却工件；通过文本显示器来对设备进行操作，并能在文本显示器上显示运动过程中的相关参数信息。
[0015] 3、深孔数控钻床能够对不同结构的工件进行加工，电气控制有手动控制和自控控制两种模式；手动控制模式中有工件夹紧与松开，主轴正反转，伺服电机正反转，切削液开与关，各部件独立，但能同时开关，并且电机能够点动运行；自动控制模式中有启动、暂停键和报警灯控制，并且要能够对平移速度、工进速度、平移距离、加工位置参数和工进深度参数设置；
[0016] 自动模式的工作步骤：1）工作台退到夹件位置（零点定位），气缸松开，人工装入工件后再夹紧；2）按自动启动按钮，气缸夹紧，主轴正转启动，快速移动到加工位置（可设置值，一般距离工件3～5mm）后，切屑液电机开；3）工作进给（总工进位移，工进速度参数都为可设置值），工进一定深度（单次工进位移为可设置值）后，切屑液电机关，快速退回孔外排屑，再次工进，切屑液电机开，如此循环；4) 直到完成总工进位移后，工作台快速退回至零点夹件位置，气缸松开，主轴停止，报警灯闪烁，人工更换工件。
[0017] 4、在数控深孔机床工作时，如果出现突发状况，如气缸压力不足，切屑液电机不启动，无切削液时，系统能自动停止进给，关闭切屑液电机，快速退回到工件夹件位置，报警灯闪烁；当出现紧急情况时，按下急停按钮，切屑液电机关闭，主轴停止，工作台停在当前位置，报警灯闪烁；显示器能够实时显示工作台的进给速度，位移量和尚需位移量。
[0018] 5、本实用新型所述系统基于PLC和触摸屏的深孔钻床的控制系统整体方案可行，在实际应用已证明方案的合理性，满足了控制要求；手动工作模式已经正确运行，实现主轴正反转，伺服电机正反转，工件夹紧与松开，切削液开关，各部件独立和同时开关几电机电动，以调整机床；自动模式下，整个过程可以流畅无误实现，并且考虑到实际中遇到的突发情况；当汽缸压力不足、切削液电机不启动、无切削液自动停止给进，关切削液电机，快速退回到工件装夹位置，报警灯闪烁。并且设有急停按钮，以在突发情况下使用。附图说明
[0019] 图1为本实用新型的控制系统结构框图。
[0020] 图2为微分先行PID控制器结构图。
[0021] 图3为系统运行流程图。
[0022] 图4为自动模式运行流程图。
[0023] 图5为主控制界面示意图。
[0024] 图6为主控制界面布置图。
[0025] 图7为自动控制界面布置图。
[0026] 图8为显示界面的分布图。
[0027] 图9为各工作参数设置输入界面图。
[0028] 图10为平移工作参数输入界面图。
[0029] 图11为工进速度工作参数输入界面图。
[0030] 图12为平移距离工作参数输入界面图。
[0031] 图13为加工位置工作参数输入界面图。
[0032] 图14为总工进深度工作参数输入界面图。
[0033] 图15为文本显示器与PLC之间的通信示意图。
[0034] 图16为通信电缆的9PIN引脚示意图。
[0035] 图17为PC与TP通讯的连线配线图。
[0036] 图18为通信电缆的9PIN引脚图。
[0038] 图20为伺服驱动器参数设置操作流程图。
[0039] 图21为伺服驱动器参数管理流程图。
[0040] 图22 为伺服电机闭环控制图。
[0041] 图 23为主轴电机控制图。
[0042] 图24为切削液电机控制图。
[0043] 图 25为工作台限位示意图。
[0044] 图中：1气缸，2卡盘，3主轴电机，4钻头，5切削液电机，6伺服电机，7轨道，8工作台，9文本显示器，10 PLC控制器，11继电器，12交流接触器，13液位开关，14伺服驱动器，15限位开关，16气缸压力检测器，17 EM235模块，18电磁阀。
具体实施方式
[0045] 下面结合附图进一步说明本实用新型的技术解决方案，在此基础上的变换皆属于本实用新型的保护范围。
[0046] 如图1所示，该小型深孔钻床包括安装在工作台8上的气缸1、卡盘2、主轴电机3、钻头4、切削液电机5和伺服电机6，卡盘2安装在气缸1的顶杆上，钻头4安装在主轴电机3的轴上，伺服电机6连接位于轨道7上的工作台8；其特征是：在小型深孔钻床上安装基于文本显示器和PLC控制器的数控系统，所述数控系统连接PC机，它包括文本显示器9、PLC控制器10、继电器11、交流接触器12、液位开关13、伺服驱动器14、限位开关15和气缸压力检测器16；文本显示器9连接PLC控制器10；PLC控制器10经继电器11、电磁阀18连接气缸1，气缸1上安装气缸压力检测器16，气缸压力检测器16连接PLC控制器10；PLC控制器10经继电器、交流接触器12分别连接主轴电机3和切削液电机5，切削液电机5连接液位开关13，液位开关13连接PLC控制器10；PLC控制器10经EM235模块17、伺服驱动器
14连接伺服电机6，工作台8的轨道7的两端分别安装限位开关15，限位开关15连接PLC控制器10。
14连接伺服电机6，工作台8的轨道7的两端分别安装限位开关15，限位开关15连接PLC控制器10。
[0047] 选用台达公司的TP05文本显示器作为整个系统的大脑，来完成人机之间的交互动作，与PLC之间的通讯；基于TP05文本显示器的深孔钻床数制系统具有良好的性价比，能达到低成本自动化系统设计要求，同时也能完成所指定的加工工艺要求的各项任务；利用其配开发软件TPEditor编程软件完成相应应用程序的设计，特别是人机交互界面的设计，实现与PLC的通讯以及对主轴电机、交流伺服电机和切削液电机的控制；由此达到，以TP05为人机交互界面，分别完成交流伺服电机对工作台速度与方向的控制，主轴电机对钻头工作方向的控制，切削液电机对冷却排屑系统的控制，实现整个钻孔过程的自动化操作；TP05文本显示器能够实时对工作参数进行显示和修改，最终实现深孔钻床的数控和工作参数的实时数显。
[0048] PLC选用西门子公司S7-200系列的226CN和EM235CN模拟量模块作为系统的心脏和神经系统，不断地采集、输出信号，执行用户程序；伺服系统选用SM-060-20伺服电机和KDN-SD100伺服驱动器作为执行机构，控制工作台的动作；切削液电机选用380V 0.5kW的交流异步电机，主轴电机选用380V 5.5kW的交流异步电机控制钻头的工作方向与速度；TP05文本显示器和PLC都是24V供电，因而选择24V的电源开关；并且在工作台的轨道原点和终点各安装了一个限位开关，起限位保护作用；选择Southman的SSNS-110压力开关检测夹紧气缸压力，液位开关检测切屑液贮存箱的液位；选择正泰的CJT1-10和CJT1-20交流接触器控制主轴电机和切屑液电机；正泰的NH2-25空气开关，其额定电流为25A保护整个系统；正泰 TGR36（JR36）-20热过载继电器保护电机。
[0049] TP05文本显示器：台达TP05文本显示器(实际上就是一种具有24个触摸按键的小型触摸屏）的分辨率为160×80，当字体为新细明体字体大小为8时，可显示14×7个中文字的文本显示器，支持多国文字显示，以及内建两个通讯口（RS-232及RS-485/RS-422，其中RS-232与RS-485可同时使用），并内建万年历、通讯/警告指示LED等功能；TP05文本显示器实际上是将一个STSTR710RZT6的CPU模块，一个3.8吋的LCD显示器，一个塑料薄膜数字功能键和2个COM（RS-232及RS-485/RS-422，其中RS-232与RS-485可同时使用）端口集成在一个紧凑的封装中；从系统所要求的功能出发，选用TP05显示器，主要选择依据是因为其结构紧凑，设计人性化，通信能力较强，抗干扰能力强，能实现友好的人机界面，且成本较低，通过TPEditor软件编程，由TP05显示器内置组件与PLC的通信，对PLC进行位控制，并且能够对PLC寄存器进行读写操作；TP05显示器根据自身的特点，对深孔数控机床的工作模式、工作流程、运行动作、运行速度进行控制；TP05文本显示器自带的键盘使得操作参数修改的过程也变得简洁快速准确，并且可以显示实时的工作参数。
[0050] S7-200CN PLC：选用西门子S7-200CN系列的控制器不仅可以降低成本，而且性价比高，同时也有较强的通信功能；PLC可以配置顺序控制、伺服控制、PID控制单元，能够可靠地用于各种工业自动化控制系统中；例如：PLC应用于数控深孔钻床数制系统，PLC通过与文本显示器的通信，进而对伺服驱动器，切削液电机等其他工作部件进行控制；S7-200是面向用户的工业控制计算机，具有许多明显的特点：1）可靠性高，抗干扰能力强；2）通用性强，控制程序可变，使用方便；3）功能强，适应面广；4）编程简单，容易掌握；5） 减少了控制系统的设计及施工的工作量；6）体积小、重量轻、功耗低、维护方便；7）强大的通信功能；8）品种丰富的配套人机界面；9）有竞争力的价格和完善的网上技术支持；PLC作为控制单元，是整个控制系统的核心；PLC对6个I点和9个Q点进行检测控制，因而选用西门子S7-226CN模块；另外，PLC还要控制伺服驱动器的模拟量端口以实现速度控制，因此需要EM235模拟模块与之通信。
[0051] PLC程序的I/O点分配：本系统中PLC需要对6个I点和9个Q点以及一个模拟量输出信号进行检测控制，I/O点分配表如表1所示。
[0052] 表1 I/O点分配表
[0053]
[0054] PLC地址分配：在PLC程序中运用到了一系列的寄存器，为了文本显示器程序设计时更为明了便捷，将PLC中与文本显示器的程序有关的内存地址列出，分配表如表2所示。
[0055] 表2 地址分配表
[0056]地址 功能 地址功能
VD0 平移速度 VD16位移余量
VD4 工进速度 VD20加工位置
VD8 平移距离 VD24单次工进深度
VD12 位移量 VD32总工进深度
M4.0 工作台前进 M4.6手动模式中回零
M4.1 工作台后退 M5.0自动模式
M4.2 主轴电机正转 M5.1手动模式
M4.3 主轴电机反转 M6.0自动模式中暂停
M4.4 切削液电机开/关 M6.1报警灯清除
M4.5汽缸卡盘夹紧/松开 M7.0自动模式启动
VD0 平移速度 VD16位移余量
VD4 工进速度 VD20加工位置
VD8 平移距离 VD24单次工进深度
VD12 位移量 VD32总工进深度
M4.0 工作台前进 M4.6手动模式中回零
M4.1 工作台后退 M5.0自动模式
M4.2 主轴电机正转 M5.1手动模式
M4.3 主轴电机反转 M6.0自动模式中暂停
M4.4 切削液电机开/关 M6.1报警灯清除
M4.5汽缸卡盘夹紧/松开 M7.0自动模式启动
[0057] 伺服电机和伺服驱动器：伺服电机用于控制工作台的精确运行，选用的驱动器和伺服电机为北京凯恩帝KDN-SD100伺服驱动器和SM-060-20伺服电机；本驱动器使用的电源为三相或单相交流 220V，为了确保在工作时能够获得足够的动力，我们选用220V三相交流电，因而需要使用一个380V转至220V的三相隔离变压器；KDN-SD100伺服驱动器的控制方式有三种：位置控制，速度控制，JOG控制；位置控制是通过编码器检测脉冲信号输入到伺服驱动器的编码器信号接收端，伺服驱动器就能对电机做出相应的动作指令输出；在速度控制方式中，速度指令从内部速度获得或模拟量输入，根据调解驱动器中参数PA42来决定；在使用四种内部速度时，通过改变驱动器CN1端口的14,15号端子选择其中的一种，外部模拟量则通过CN1端口的19,20号端子输入，通过改变PLC模拟量模块EM235的输出电压（-10V～+10V）的大小，对伺服电机进行无极调速，使电机达到各种所要求的速度；JOG控制，即点动方式，进入JOG模式后，按住▼键并保持，电机按JOG速度运行（JOG速度可以通过参数设置），松开按键则电机停转，保持零速，按住▲并保持则电机以JOG速度反向运行，松开按键恢复零速。
[0058] 微分先行PID控制算法：工进距离的设定值是频繁阶跃变化的，在常规情况下，输出值产生超调量，不利于系统的稳定运行，因此，在自动模式中运用了微分先行PID控制算法，对工进距离C(t)与给定值的偏差进行微分，而对工进距离给定值R(t)不做微分；微分环节输出信号包括被控参数及其速度变化值，将PID输出信号加至EM235模块，产生一个闭环，如图4所示；将微分环节输出信号作为测量值输入比例积分控制器，使系统克服超调的作用加强了，从而补偿过程滞后，以达到改善系统控制品质的目的；因此，在工进距离给定值变化时，输出值只是平缓变化，也不会产生输出的大幅度变化，并且提高整个系统的工作精度；由于一般被控量不会突变，即便给定值已发生改变，被控量的变化也是缓慢的，因而不会引起微分项的突变。
[0059] 系统及自动模式运行流程图：系统运行流程如图3所示，自动模式运行流程如4图所示。
[0060] TP05文本显示器的程序设计：TPEditor为台达电子─可程式显示器系列在WINDOWS环境下所使用的程序编写软件，TPEditor 采用“所视即所得”的先进观念，使用者可立即在屏幕上看到画面设计的实际结果，在屏幕上的显示都会与实际人机介面所显示的画面一模一样，该软件编写方式都采用物件导向，达到拖曳式编辑，让使用者可将画面设计工作区中的元件，随意以鼠标拖曳到其他位置，或改变其外形、大小，使用者可以很容易的操作此软件，来编辑可程式显示器的内容；基于TPEditor软件设计如下操作界面：
[0061] （1）主控制界面的设计：在主控制界面里设置8个按钮，括号里的数字为按钮助记符，方便操作，如图5所示；其中，手动、自动、暂停、报警灯是“对PLC M位控制按钮”，参数显示、参数设置、手动设置，自动设置是“换画面”按钮；
[0062] （2）手动模式界面的设计：在控制系统的手动模式中，需要有夹紧待加工工件，设置主轴电机正反转，启动切削液开关，点动调节工作台，工作台回零点动作，因此需要设置相对应的按钮原件，主控制界面布置如图6所示；
[0063] （3）自动模式界面的设计：在控制系统的自动模式中，所有动作都由PLC发出，因此只需要一个启动按钮，让自动模式开始运行；在自动模式中，为了能快速解决突发情况，将主控制界面的报警灯和暂停按钮在此界面再次设置，自动控制界面布置如图7所示；
[0064] （4）显示界面的设计：本控制系统中要求有当前系统的进给速度，加工位移量和加工位移余量的实时数据的显示，因此需要设置显示界面，对所要求的数据及时反馈给操作人员，显示界面的分布如图8所示；
[0065] （5）数值输入设置界面的设计：本钻床要求能够对不同形状、材质的工件进行加工，因此每次变工件有变化后，需要对工作台平移速度、平移距离、工进速度、加工位置和工进深度的参数进行修改，建一个设置界面，让操作人员进入不同参数界面对参数修改；
[0066] （6）各工作参数输入界面的设计：系统中需要修改的六个参数分别为：平移速度，工进速度，平移距离，加工位置，单次工进深度，总工进深度；在这里，我们使用 输入值组件；运行改组件时，系统进入自带的界面，进行数值输入；在程序中，需要对关联装置等参数进行设置；这六个组件分别分布在页面中，其页面布置如图9～14所示；
[0067] （7）系统的通信与调试：
[0068] ①TP05文本显示器与PLC的通信：在新建程序文件时，确定了PLC的类型和人机信号，台达文本显示器与PLC之间的通信如图15所示；在与PLC通信时，选用RS-485模式，RS422/RS485模式切换如表3所示；
[0069] 表3 RS422/RS485模式切换
[0070]8PIN指拨开关 RS422 RS485
SW1~SW4 OFF ON
SW5~SW8 ON OFF
SW1~SW4 OFF ON
SW5~SW8 ON OFF
[0071] 因此，将8PIN指拨开关的SW1~SW4拨至ON，将SW5~SW8拨至OFF，通信电缆的9PIN引脚见图16；根据图16所示，PC/TP COM口为9针引脚，3脚为传送数据，2脚为接受数据，5脚接地，7和8脚短接，1脚，4脚和6脚短接，PLC COM1口是8针引脚，4脚为接受数据，
5脚为传送数据，8脚接地，1脚和2脚短接；使用 RS485 将人机与 PLC 连接起来，再按下 TP05G 硬件主菜单执行程序，就可以连通PLC，执行所编辑的应用程序；PLC最多可以扩展到255台的多台连线，主站人机与副站 PLC 之间采 RS485 连线方式一一串联，每一副站须各别定义一不同于其他站的通讯地址，只需在TPEditor软件中，要设定所要连线副站的通讯地址；
5脚为传送数据，8脚接地，1脚和2脚短接；使用 RS485 将人机与 PLC 连接起来，再按下 TP05G 硬件主菜单执行程序，就可以连通PLC，执行所编辑的应用程序；PLC最多可以扩展到255台的多台连线，主站人机与副站 PLC 之间采 RS485 连线方式一一串联，每一副站须各别定义一不同于其他站的通讯地址，只需在TPEditor软件中，要设定所要连线副站的通讯地址；
[0072] ②台达文本显示器与PC的通信：欲启动TP需输入24V直流电源，接上电源之后，会先进入开机画面，接着即进入系统菜单，系统菜单有五个主选项，其中与通讯相关的设定如下：TP 设定之中的通讯协议，内含三个子选项：TP 通讯设置，设定 TP 人机通讯地址;
[0073] RS-232 传输速率、数据长度、奇偶校验及停止位设定;RS-485 传输速率、数据长度、奇偶校验及停止位设定;以上设定要配合 TPEditor 软件[工具]功能表中[通讯协议]指令来设定，其中包括人机通讯地址、通讯口及通讯速度，在此要注意人机通讯位置设定在 TPEditor 软件及 TP 本身硬件有没有一致，避免通讯错误;人机通讯位址设置为2，PC通讯埠根据各PC硬件配置不同，系统自行会更改，PC显示使用的是COM4端口,再进入[人机通讯协议]指令，将COM1端口（RS232，与PC通讯）传输速率为115200，数据长度为8，同位检查为偶（Even），停止位1,COM2端口（RS485，与PLC通讯）传输速率为9600，数据长度为8，同位检查为偶（Even），停止位1;设置完成后，PC与TP要进行通讯，图17为两者通讯的连线配线图,使用连接电缆线 DVPACAB530;通信电缆的9PIN引脚如图18,根据图18所示，PC(RS-232)端口为9针引脚，2脚为接受数据，3脚为传送数据，5脚接地。TP COM1端口是9针引脚，2脚为接受数据，3脚为传送数据，5脚接地;
[0074] （8）驱动器输入输出接口设置：需要PLC扩展模块EM235给伺服驱动器一对应模拟量信号，因此需要找出伺服驱动器接收模拟量信号的端子，图19为控制信号输入/输出接口 CN1端子分配图；使用的是伺服驱动器的速度控制模式，与PLC连接的端子有：10口，该口为伺服使能口（SON），是伺服使能的输入信号口，当SON为ON时，允许驱动器使能，当SON为OFF时，驱动器关闭，停止工作，伺服电机处于自由状态；19口和20口分别是模拟量速度指令输入的正负口（AS+和AS-），外部模拟量调速信号由此输入，模拟量输入信号范围为-10V到+10V；23口或24口任选一个为AGND；
[0075] 伺服驱动器参数设定：在第 1 层菜单中选择“PR-”，并按“确认”键就进入参数设置方式；用▲、▼键选择参数号，按“确认”键，显示该参数的数值，用▲、▼键可以修改参数值；按▲或▼键一次，参数增加或减小 1，按下并保持▲或▼键，参数能连续增加或减少；参数值被修改时，最右过的 LED 数码管小数点点亮，按“确认”键确定修改数值有效，此时右边的 LED 数码管小数点熄灭，修改后的数值将立刻反映到控制中，此后按▲或▼键还可以继续修改参数，修改完毕按 键退回到参数选择状态；如果对正在修改的数值不满意，不要按“确认”键确定，可按 键取消，参数恢复原值，并退回到参数选择状态；需要修改的参数有：PA4，故此参数设定值我们取为1；PA22，速度指令来自于外部模拟量，故此参数我们设定为1；PA40，PA40为电机从0～1000r/min加速时间参数，为使误差尽可能的小，将加速时间尽量的设置较小，经现实调试，参数设定值为50；PA41与PA40对应，PA41为减速时间参数，也将其设定为50；PA43，PA43为模拟量速度指令输入增益，设定模拟量速度输入电压和电机实际运转速度的比例关系，为减少误差和保证速度调节的范围，该参数设置需要谨慎，设置PA43为100，速度调节范围保证在-1000r/min～1000r/min；PA45，模拟量速度指令零偏补偿，由于EM235的模拟量输出有一定偏差，必须给出一定的零偏补偿来消除这项误差，在现实的调试中，此参数的合适值为-90；参数设置完后必须进行保存，否则当伺服驱动器再次上电时，所有参数将恢复为出厂设置的缺省值；参数写入操作为：在第 1层中选择“EE-”，并按“确认”键就进入参数管理方式；首先需要选择操作模式，共有
5种模式，用▲、▼键来选择；选择“EE-SEt”，然后按下确认键并保持3秒以上，显示器显示“START”，表示参数正在写入EEPROM，大约等 1～2 秒的时间后，如果写操作成功，显示器显示“FINISH”，如果失败，则显示“Error”，再可按 键退回到操作模式选择状态。
5种模式，用▲、▼键来选择；选择“EE-SEt”，然后按下确认键并保持3秒以上，显示器显示“START”，表示参数正在写入EEPROM，大约等 1～2 秒的时间后，如果写操作成功，显示器显示“FINISH”，如果失败，则显示“Error”，再可按 键退回到操作模式选择状态。
[0076] 工作台伺服电机：为了实现交流伺服电机的准确、稳定、快速的控制，使用了KND公司的SD100伺服驱动器进行控制，该伺服驱动器中含有编码器，形成内闭环控制，通过光电编码器采集的速度信号送到伺服驱动器中，经伺服驱动器输出来控制伺服电机，使速度控制更加精确快速；在伺服驱动器之外，我们没有再添加速度和位移传感器，外加传感器的控制效果会比较好，但是毕竟它需要在异步电动机轴上安装传感器，所以这会降低了异步电动机结构坚固、可靠性高的特点，而且在某些情况下，安装会很不方便，增加的部分会增加故障率，考虑到成本以及实际的情况，没有外加传感器，调试的结果也验证了我们的做法；在控制的时候，我们采用PLC的模拟量模块输出一个电压值-10V～+10V给伺服驱动器，伺服驱动器根据这个值来实现伺服电机的无极调速以及方向的控制，通过调节伺服驱动器中的加减速时间参数，控制电机在尽量稳定的情况下实现快速启动停止，改变模拟量速度指令输入增益使满足最大要求速度情况下，速度控制的分辨率更高。
[0077] 主轴电机控制系统：主轴电机选用的是三相交流异步电动机，功率为2.2Kw，其工作特点是在气缸夹紧后启动正转，速度一定，当工进完一次后工作台后退排屑，这时主轴电机反转，主轴电机的主要控制是其正反转，根据其特性，选择了KM1，KM2为两个交流接触器， KM1，KM2的吸合是通过PLC控制的电磁继电器来控制，通过改变U、V、W的接线方式来控制电机的正反转，从安全的角度出发，还给主轴电机加上了一个过热继电器，对其进行保护。
[0078] 切削液电机：切削液电机是三相异步电动机，其功率为0.8Kw，工作特点是在切削液液位正常情况下，工作时只要实现电机的启动即可，所以它的控制则更为简单，根据其特性，电机的启停通过PLC控制的继电器控制KM1来实现的，KM1是一个交流接触器。
[0079] 系统工作台限位：在深孔钻床上一共安装了两个限位开关，一个在工作台的起始位置，一个在终点处，在起点处安装的目的是为了在每次加工时的起点都是一样，这样的话容易把精度控制好，此外加了限位开关使编程的算法简化，起点和终点的限位开关还有一个作用就是安全保护，为了防止在加工过程中出现的意外，如工作台冲出轨道或手动时没有注意距离，这时这两个限位开关就会起到保护作用。
[0080] 系统报警：一个可靠的、安全的系统的报警功能是必不可少的，在突发异常情况下，给使用者传递明确的信息，根据要求系统在以下几种情况下需要报警：
[0081] 1)在数控深孔机床工作时，如果出现突发状况，如气缸压力不足，切屑液电机不启动，无切削液时，系统要能自动停止进给，关闭切屑液电机，快速退回到工件夹件位置，报警灯闪烁；2)当出现紧急情况时，按下急停按钮，切屑液电机要关闭，主轴停止，工作台停在当前位置，报警灯闪烁；3)在完成共工进位移后，工作台快速退回至零点夹件位置，汽缸松开，主轴停止，报警灯闪烁；其中在需要退回原点的情况下，通过检测原点的限位开关信号来触发报警灯信号的，当汽缸压力不足，无切削液时还有相应的指示灯来指示，工作台上一共有2个按钮，6个指示灯，分别为启动、急停按钮，程式正常、进给正常、原点限位、报警灯、汽缸压力、主轴电机指示灯。
[0082] PLC与其他部件连接：PLC除了与文本显示器和伺服驱动器连接之外，还需要和液位传感器、压力继电器、接触器、继电器联调，接触器(Contactor)是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器，其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作：常闭触头断开；常开触头闭合，两者是联动的；当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原：常闭触头闭合；常开触头断开；继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”；故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用从PLC的指定的对应输出口引出一条线连接至继电器的13、14引脚（即继电器线圈），当PLC输出口为1时，继电器吸合，指定回路导通，则接触器的线圈也得电吸合，三相电流从接触器流过，启动相应的电机；检测液位的传感器为光电开关，而检测夹紧气缸压力的为压力继电器；光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的；当液位达到一个限定值时，达到了光电开关检测的范围值，光电开关将发出一开关量，由PLC的输入口接收，让系统做出我们所需要的动作；在本系统中压力继电器是用于当流体压力达到预定值时，使电接点动作的元件；压力继电器是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件；当系统压力达到压力继电器的调定值时，发出电信号，使电气元件（如电磁铁、电机、时间继电器、电磁离合器等）动作，使油路卸压、换向，执行元件实现顺序动作，或关闭电动机使系统停止工作，起安全保护作用等；利用压力继电器检测压力是否到达我们所需要的加紧压力，如果达到了夹紧气压则系统才可以开始动作，防止工件在未夹紧的情况下误启动以致出现意外情况。
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