1 問題的提出

　　在機械加工時，定位控制系統一般用在孔加工機床上。定位控制系統僅控制刀具相對于工件的定位，由一個定位點向另一個定位點。用全功能數控系統來實現定位控制功能，這種系統雖然功能十分完善，但其價格十分昂貴，而且，對于中低檔數控機床來說，好多功能對定位控制來說是多余的。如果采用單片機來實現定位控制，需要進行復雜的二次開發，設計硬件電路時，除了微機系統外，還要設計接口電路、抗干擾電路及驅動電路，設計軟件時，要求掌握微機原理及微機的指令系統，并且具有程序開發能力。

　　PLC是一種數字運算操作的電子系統，專為工業環境設計的一種工業控制計算機，采用面向用戶的指令，編程方便。近年來，PLC在傳統的對開關量處理的基礎上，又增加了數字運算及對模擬信號處理的能力。這給PLC的應用帶來了巨大的發展前景，PLC驅動步進電機實現點位控制，硬件電路設計簡單、方便、快捷，編程時，只要熟悉PLC的指令即可。

2 用PLC實現數控系統的定位控制存在的問題

　　在定位控制系統中，刀具或工件移動過程中不進行切削，為了減少輔助時間，提高工作效率，要求快速移動，而在接近定位點時，為了保證定位精度則要降低速度。同時，步進電機的啟動是一個加速的過程，為了維護步進電機以及驅動設備，要求驅動脈沖頻率也線性增大。

　　PLC以循環掃描的方式工作，PLC循環掃描一次所需的時間稱為掃描周期。PLC運行正常時掃描周期的長短與CPU的運算速度，與I/O點的情況，與用戶應用程序的長短及編程情況有關。通常用PLC執行1 KB指令所需的時一間來描述掃描速度(一般1-10 ms/KB)。如果采用傳統的掃描方式來產件驅動脈沖，則要求PLC掃描頻率要比步進電機工柞頻率大一個數量級，才不會導致步進電機出現失步現象，所以步進電機只能在極低的頻率下工作。道樣顯然不滿足快速定位的要求。綜上所述，問題郎關鍵就是要實現步進電機的軟啟動和快速而精確癥位功能。

3 系統方案設計

　　目前，世界上已有200多個廠家生產PLC隨灌微電子技術的發展，新型器件大幅度的提高性能PLC的功能不斷增加，將原來大中型PLC才有的理能部分地移植到小型PLC上，如模擬量處理，數護通信，高速輸入輸出以及數學計算功能，但價格不斷下降。考慮數控機床定位系統的實際工作情況以漢我國對PLC的應用現狀，這里決定采用SIMATIC S7-200系列小型品體管輸出型可編程控制模(PLC)主機，以滿足高速輸出的頻率要求。

　　SIMATIC S7-200系列PLC的高速脈沖輸掛功能是指在PLC某些輸出端產生高速脈沖，用來驅動負載實現精確控制。高速脈沖輸出有高速脈沖庫輸出和PTO寬度可調PWM脈沖輸出2種方式，朋沖周期變化范圍是50--65 535μs或2--65 535 ms為16位無符號數據;脈沖數用雙字無符號數表1取值范圍是1 -- 4 294 967 295之間。其輸出不受PLC掃描周期的影響。這樣可以滿足數控系統籽確定位的要求。

　　每種PLC主機最多可提供2個高速脈沖輸掛端，即Q0.0和Q0.1，一般包括在數字量映像寄有器編號范圍內，如果Q0.0和Q0.1在程序執行時拜作高速脈沖輸出，其通用功能被自動禁止。每個漓速脈沖發生器對應一定數量的特殊寄存器，包括打制字節寄存器，狀態字節寄存器和參數數值寄存器它們用以控制高速脈沖輸出形式，反映輸出狀態淚參數值。

　　由以上已知條件可知，可選定Q0.0為脈沖輸出端，工作模式為PTO方式，并且確定為多段模式。

4 應用實例

　　在本控制系統中，設刀具或土作臺起始位置在A點，現欲從A點移至D點，其中AD =100mm，定位精度只與步進電機脈沖當量有關，取脈沖當量為0.01mm/步，則需10 000步完成定位。步進電機運行過程中，要從A點加速到B點后恒速運行，又從C點開始減速到刀點完成定位過程。

　　由此可確定PTO為3段脈沖管線(AB}BC和CD段)。設最大脈沖頻率為10 kHz，將2 #10100000寫入控制字節SMB67，允許多段PTO脈沖輸出，時基為μs級。建立3段脈沖的包絡表并對各段參數分別設置，給定段的周期增量按下式計算:

　　給定段的周期增量=(Tec-Tic)/Q　　式中Tec—該段結束周期時間; 　　Tic—該段初始周期時間; 　　Q—該段的脈沖數量。

　　將包絡表的起始變量V存儲器地址裝入SMW168中。高速輸出完成時，調用中斷子程序，點亮信號燈(本例中使用Q0.2端子)。

　　本系統主程序，初始化子程序，包絡表子程序和中斷子程序。

5 結語

　　本論文詳細分析了用PLC來實現數控定位功能方法的可行性，并且給出了應用實例。對于維定位系統可采用Q0.0和Q0.1同時輸出高速脈沖，使兩軸聯動達到定位目的，同時使用JUMP指令來實現不同的定位方式。