廖昌玲
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可編程序控制器(PLC)在龍門平面磨床中的應(yīng)用
廖昌玲
(桂林桂北機(jī)器有限責(zé)任公司 桂林541003)
介紹了歐姆龍PLC CP1H與歐姆龍觸摸屏結(jié)合、與伺服系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)對(duì)龍門平面磨床的完美控制。詳細(xì)介紹了龍門平面磨床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作流程及控制過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。結(jié)果表明,通過(guò)友好的人機(jī)交互界面,實(shí)現(xiàn)了加工的人性化,能幫助維修人員準(zhǔn)確地查找故障根源并提供了相關(guān)信息,提高了對(duì)機(jī)床的維修能力,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
歐姆龍PLC觸摸屏 參數(shù)設(shè)置 龍門平面磨床
龍門平面磨床適用于機(jī)械制造、模具等行業(yè)的寬大平面磨削,工件可直接固定在工作臺(tái)面或電磁吸盤(pán)上,可磨削鋼件、鑄件及有色金屬等材料。機(jī)床采用高剛性斜背式定橫梁,雙立柱龍門框架結(jié)構(gòu),整機(jī)剛性充足,結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。橫梁上有拖板,拖板沿橫梁導(dǎo)軌可作橫向運(yùn)動(dòng);磨頭隨滑板與拖板作垂直升降運(yùn)動(dòng),滑板導(dǎo)軌為矩形導(dǎo)軌,拖板導(dǎo)軌為貼塑導(dǎo)軌。工作臺(tái)由液壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng),床身與工作臺(tái)采用平--—V型貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌副,工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用獨(dú)立液壓站驅(qū)動(dòng),經(jīng)比例閥作無(wú)級(jí)調(diào)速,實(shí)現(xiàn)快、慢速平穩(wěn)運(yùn)動(dòng);油站設(shè)有油溫冷卻裝置,系統(tǒng)油溫溫升小。磨頭橫向移動(dòng)采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌,伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)行星減速器、滾珠絲桿副傳動(dòng)及由PLC控制實(shí)現(xiàn)橫向運(yùn)動(dòng)定距、連續(xù)、斷續(xù)進(jìn)給等功能,并采用電子手輪實(shí)現(xiàn)對(duì)刀及微量進(jìn)給功能。磨頭垂直移動(dòng)采用了鋼導(dǎo)軌及貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌形式,經(jīng)伺服電動(dòng)機(jī)、垂直蝸輪蝸桿減速器和滾珠絲桿副的傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)垂直進(jìn)給定尺寸磨削、進(jìn)刀和快速升降等功能,也可使用電子手輪對(duì)刀和微進(jìn)給。磨頭的橫向、垂直方向,工作臺(tái)可利用面板操作任意設(shè)定行程距離,免除了傳統(tǒng)的機(jī)型由人工調(diào)整行程擋鐵的不便利,提高了生產(chǎn)效率。
加工過(guò)程為:使用臥磨頭磨削平面,在工作臺(tái)上固定好工件以后開(kāi)動(dòng)液壓站。根據(jù)工件的縱向長(zhǎng)度設(shè)定工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程,然后再進(jìn)行橫向行程的設(shè)定,加工范圍設(shè)定好后,即可進(jìn)行對(duì)刀磨削。手動(dòng)操作磨削時(shí),先開(kāi)啟液壓站,工作臺(tái)在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng),在面板上的電位器可控制其運(yùn)動(dòng)速度。垂直進(jìn)給可選用手動(dòng)模式,橫向進(jìn)給可選擇進(jìn)給模式。在間歇進(jìn)給和工作臺(tái)換向時(shí),磨頭橫向進(jìn)給一定長(zhǎng)度,用手輪控制磨頭實(shí)現(xiàn)上下進(jìn)刀,簡(jiǎn)便安全。本機(jī)還配備了自動(dòng)定尺寸的磨削功能,通過(guò)觸摸屏設(shè)置粗磨進(jìn)刀量、粗磨次數(shù)和精磨次數(shù)等參數(shù),可進(jìn)行全自動(dòng)平面磨削以達(dá)到所設(shè)定的尺寸。參數(shù)設(shè)置如圖1所示。
圖1 參數(shù)設(shè)定
1)電氣控制系統(tǒng)
電氣控制系統(tǒng)包括液壓傳動(dòng)、伺服傳動(dòng)、數(shù)據(jù)檢測(cè)、PLC模塊控制器和觸摸屏部分,都集中在電氣控制柜中,將機(jī)床的程控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、斷路器、接觸器、繼電器等控制元器件集中布置,電器柜實(shí)行全封閉防護(hù),保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
2)龍門平面磨床控制系統(tǒng)
龍門平面磨床控制系統(tǒng)采用了日本歐姆龍公司生產(chǎn)的可編程序控制器(PLC),型號(hào)為CP1H X40DT-D,歐姆龍可編程控制器CP1H是用于實(shí)現(xiàn)高速處理、高功能的程序一體化型PLC,配備與 CS/CJ 系列共通的體系結(jié)構(gòu),與以往產(chǎn)品CPM2A 40 點(diǎn)輸入輸出型尺寸相同,處理速度提高了10倍。CP1H X40DT-D擁有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn),允許4個(gè)軸的脈沖輸出,并配以歐姆龍的觸摸屏(NS10-TV00B-ECV2)。伺服系統(tǒng)采用了日本松下伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電動(dòng)機(jī),該系統(tǒng)具有過(guò)載能力強(qiáng)、抗負(fù)載撓動(dòng)能力強(qiáng)等特點(diǎn),可以精確地控制機(jī)床。
3)硬件的連接
硬件的連接包括PLC的輸入和輸出、PLC與觸摸屏的連接、PLC與伺服驅(qū)動(dòng)器的連接、伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電動(dòng)機(jī)的連接及PLC與液壓系統(tǒng)的連接等。部分控制如圖2所示。
圖2 PLC輸入控制圖
4)機(jī)床操作面板
機(jī)床的操作面板由電氣按鈕和觸摸屏上的觸摸按鍵組成。觸摸屏上有監(jiān)控、啟停控制、參數(shù)設(shè)定和報(bào)警屏等。觸摸屏的設(shè)置和編程由歐姆龍公司的軟件CX-One中的CX-Designer來(lái)完成,部分顯示屏如圖3所示。
圖3 監(jiān)控屏
5)通訊口設(shè)置
為了使觸摸屏串口A正常工作,觸摸屏負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)的輸入和顯示,必須對(duì)串口A進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,如圖4所示。
圖4 通訊口設(shè)置
6)PLC串口參數(shù)設(shè)置
PLC是整個(gè)機(jī)床的控制中心,執(zhí)行龍門平面磨床所有輸入信號(hào)的采集和處理,并發(fā)出機(jī)床動(dòng)作的指令,控制液壓系統(tǒng)中的電磁閥來(lái)完成工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng),控制橫向、垂直方向的伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行,以及和觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。為了能跟觸摸屏進(jìn)行連接,必須對(duì)PLC的通訊串口進(jìn)行相關(guān)的參數(shù)設(shè)置,這樣觸摸屏和PLC才能進(jìn)行很好的連接,PLC的通訊串口設(shè)置如圖5所示。
圖5 PLC串口參數(shù)設(shè)置
7)觸摸屏數(shù)據(jù)傳輸
觸摸屏和PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)、歐姆龍的觸摸屏和PLC梯形圖程序的軟件都集成到歐姆龍新開(kāi)發(fā)的CX-one中。安裝好CX-one軟件后,可以對(duì)歐姆龍的工控產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)工作,同時(shí)包含了電腦與觸摸屏、電腦與PLC連接的相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序。觸摸屏的相關(guān)屏幕設(shè)計(jì)通過(guò)CX-one中的CX-Designer來(lái)完成,在觸摸屏相關(guān)控件設(shè)計(jì)完之后設(shè)置好相關(guān)參數(shù),把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到觸摸屏,如圖6所示。
圖6 觸摸屏數(shù)據(jù)傳輸
同時(shí)根據(jù)機(jī)床的相關(guān)工藝要求設(shè)計(jì)PLC程序,包括輸入信號(hào)、伺服軸的脈沖輸出信號(hào)、觸摸屏的相關(guān)信息以及控制液壓系統(tǒng)的輸出信號(hào)等,通過(guò)歐姆龍CX-one軟件中的CX-programmer進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì),如圖7所示。
圖7 梯形圖
8)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)的相關(guān)設(shè)置
根據(jù)傳動(dòng)比以及絲杠螺距對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行正確設(shè)置(正確設(shè)置驅(qū)動(dòng)器的指令脈沖形式、電子齒輪比、控制方式等參數(shù))后,機(jī)床才能進(jìn)行精確的動(dòng)作。
在第一臺(tái)龍門磨床研制成功之后,經(jīng)過(guò)反復(fù)地試驗(yàn)改進(jìn)和充分發(fā)揮CP1H的優(yōu)異性能,如系統(tǒng)緊湊、可靠、功能強(qiáng)大、憑借友好的人際交互界面以及系統(tǒng)的操作簡(jiǎn)單、控制可靠、控制精度高和性價(jià)比較高等優(yōu)點(diǎn),以及豐富的報(bào)警顯示功能,能幫助維修人員準(zhǔn)確地查找故障根源并提供了相關(guān)信息,極大地提高了機(jī)床維修的快速性與可靠性,滿足了用戶的需求,得到用戶的好評(píng),并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
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