PLC在轴承套圈自动车床中的应用.pdf

堇 二 Z CN4111 48 ／TH 轴 承2 0 1 1 年l 0 期 Be a tin g 2 01 1， No． 1 0 P L C在轴承套圈 自动车床中的应用 王 建共 ， 马春 伟 浙江进 泰机 械设备有 限公 司， 浙江 新 昌 3 1 2 5 0 0 摘要 对 D V PS A系列可编程控制器、 A S D AB系列伺服驱动及电动机以及 T D 2 2 0可编程显示终端应用于轴 承套圈专用 自动车床电气控制系统中的应用技术作了介绍， 对系统的硬件构成及软件设计作了阐述。 关键词 滚动轴承； 套圈； 自动车床 ； P L C ； 伺服驱动； 人机接13 中图分类号 T H1 3 3 ． 3 3 ； T G 5 1 9 ． 1 ； T P 3 6 8 ． 1 文献标 志码 B 文章编号 1 0 0 0 3 7 6 2 2 0 1 1 1 0～ 0 0 1 7 0 2 轴承套圈的车削加工要求精度高， 生产效率 高。目前车加工设备主要为普通车床和 自动车床 2类 ， 普通车床 的加 工精度低 ， 效率低 ， 需要 人工 上、 下料 ， 劳动强度 大且存 在安全 隐患 ； 自动车床 大多采用单 片机 为控 制 中心 ， 步进 电动机为驱 动 装置 ， 机床操作相对方便 ， 但 生产 中故 障率 高， 单 片机控制系统易受干扰 ， 步进 电动机高速易失步 ， 精度较低。 为进一步提高设备 的工作 效率和可靠性 ， 设 计了以 P L C为控制中心的轴承套圈 自动机床控 制 系统 ， 取代原来 的单片机系统 。该系统根据操作人 员输入的加 工数据及动作 时序参数控制各执行 部 件动作 ， 完成工件的装夹 、 车削、 成品收集等加工工 序， 具备完善的故障报警功能和工件统计功能。 1 系统构成 控制系统构成如图 1所示 ， 选用 D V PS A可 编程控制 器⋯ ； P L C通 过 R S 2 3 2进行 通信 ； 采 用 T D 2 2 0触摸屏作为人机界 面 ， 以文字或指示 灯等 形式监视 、 修改 P L C内部寄存器或继 电器的数值 和状态 ， 从而使操作人员能够 自如地控制设备 ； 按 钮 、 行程开关及各种现场接入 P L C的输入信号端 ； P L C输 出点直接控制电磁 阀、 接触器 ； P L C输 出一 路脉冲及方 向信号控制伺服 单元 的转角及转 向； 控制系统需要 1 5个输入点 其 中 1 点为高速输入 点 和 1 1 个输 出点 其 中 1点为高速脉冲输出 ， 采用 了 D V P 1 2 S A1 I T主机加 D V P 1 6 S P 1 1 R扩展模 块 ， 其共有 l 6个输入点和 1 2个输 出点 ， 可满足系 统要求 ； 参 照其他 车床设 备选 取 A S D AB系列 7 5 0 W 伺服单元用于 轴驱动机构。 收 稿 日期 2 0 1 10 60 9 图 1 控制 系统构成示意图 2 系统功 能实现 2 ． 1 T D 2 2 0显示 终端 人机界 面设计遵循采用动态文本表现设备 的 状态 ， 故障报警信 息显著 明显 ， 操作方便 的原则。 界面内容包 括设备的状态信息 图 2 ， 故 障报警 信息 图 3 ， 加工数据设定 图 4 等。 一 一 ‘一 ⋯ 一 一一 ’ ～ ⋯⋯ ⋯ 一 ’ ’ 。。 ⋯一 ““ ⋯ ’ 一 ⋯ ～ ⋯ ⋯～ ⋯～一{ 。； I i 工作周期 3 ． 6 秒 ． 4 手 动- _ _ 啊参 数 图 2状 态信息 示意 图 司上查 第一次 下查 返回睁 l E S C l 图 3 报 警信息示意 图 图 4加 工数 据 设 定 示 意 图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 轴承 2 0 1 1 ． №． 1 0 2 ． 2 P L C程序设 计 2 ． 2 ． 1辅助 动作设 计 辅助动作 主要是气 缸 以及 主轴 电动机 的动 作 ， 包括上料 、 夹紧 、 拖板 、 接料等。机床整个工作 过程以顺序功能图 S F C方式编程实现， 各状态之 间的转换信号为外部行程开关信号或内部定时器 信号。S F C程序 中， P L C会 自动完成 各状态间 的 互锁及双重输出等处理。部分 S F C流程如图 5所 示 自动 初 始状态 上料 夹紧 拖板进 加工进给 程 序 拖 板退 接料 自动 初 始状态 图 5部 分 S F C流 程 2 ． 2 ． 2加 工数据 计 算 操作人员输入 的加工数据 值 为百分数 ， 进 给量单位为毫米 。输人参数转换为 P L C脉冲后输 出 P L S Y指令所需的脉 冲频率及脉冲数， P L S Y指 令使用规范如图 6所示 。其 中， s 1指定脉冲输出 频率 ； S 2指定脉 冲输出数量 ； D指定 脉冲输 出装 置。S l ， S 2可 以用常数或寄存器指定 ， 实际应用 中 S l ， s 2指定为寄存器， 在加工程序中的不 同工步， 以不同的脉冲频率 、 脉冲数传人寄存器 ； D指定为 Y 0 。在 D C PS A可编程控制器 中， 当 Y 0的脉冲 输出结 束后 ， P L C系统 中有 特殊 M 点 M1 0 2 9置 位 ， 根据此标志位决定加工程序工步的切换 。数 据计算公式为 脉 冲速度 速度值 百分数 最 大脉冲速度／ 1 0 0 0 ； 脉冲数 进 给量 m m ／ 脉 冲 当量。最大脉 冲速度及脉 冲当量是 系统参数 ， 根 据机床配置预先设定。 } I塑 全 里 J 塑 堡 墼 I l口 吾 c 事 口 } 【 5 7 I rD I P L S Y I④ ⑤ ① I脉 冲 输 出 I I 位 装置 字装置 指令步教 Xl Yl MI S K f H I T r C l D I El F D P L P S I 5 YY 7 s l t3 e p s t s e S I J I ’＼ ’、’ 薯 妻 、 。 } ‘ ‘、 ’ 5 I I I ’＼ ’＼‘ ， i 孽 ’ ’＼ ’ I I I l I l I l I l l I I 图 6 P L S Y 指 令使 用规 范 2 ． 2 ． 3 故障报警程序 故障报警程序的基本原理是利用 P L C逻辑和 运算功能 ， 把控制过程 中的各种状态 与理想状态 进行 比较 ， 发现 异常 即按设定 的程序进行 报警。 程序对各类报警信息进行编号 ， 保存最近 4次 的 报警编号 ， 显 示终端根据寄存器 中的报警编号显 示相应的报警内容 ， 直观 明确 。如当拖板的前 、 后 限位行程开关都闭合时 ， P L C将数值“ 6 ” 传人寄存 器 ， 可编程显示终端根据“ 6 ” 显示为 A I _ 6 一 拖板位 置异常 图 3 。以往故 障记录可按 上查 、 下查按 钮进行查询。 2 ． 3 A S D AB交流伺 服单 元 A S D AB伺服单元 由伺服驱动器和伺服电动 机组成。可以完成转矩 、 转速、 位置的 3种伺服控 制 ， 本例中使 用位置控 制方 式。位置控制下的伺 服单元接受脉冲命令信号 ， 与 电动机尾部编码器 回馈的驱动器脉冲信号相 比较 ， 得到的差值 为控 制量 ， 再经驱 动器放 大后驱 动电动机 。伺服电动 机的转速正比于脉冲频率转角和脉冲数。 3 结束语 采用 P L C控 制机床 电控部 分使其抗 干扰能 力提高， 增加了设备的柔性 ； 伺服电动机驱动避 免了步进驱动易 失步 ， 速度低 的缺 点 ， 提 高 了加 工精度和速度 ； P L C的故 障诊断程序配合显示终 端 ， 提高了故 障诊断效率 ， 显示终 端也为人 机交 流提供 了极方便 的渠道 。该机床 经过长期 运行 表明 ， 整个 系统 设计 合理 ， 控制 精度 高 ， 运行 可 靠 ， 提高了生产 自动化水平 ， 减少 了操作人 员的 劳动强度。 参 考文献 [ 1 ] 中达电通股份 有 限公 司． D V PP L C应 用技 术手册 [ z ] ． [ 2 ] 天津罗升企业有 限公 司． T D 2 2 0使用手册 [ z ] ． [ 3 ] 中达电通股份有限公司． A S D AB伺服驱动器应用 技术手册 [ z ] ． 编辑 李超强 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m