PLC定位控制和變頻器在磨削機(jī)中的應(yīng)用

彭建軍　謝麗君

摘要：本文所介紹的磨削機(jī)設(shè)備控制系統(tǒng)，主要以PLC定位控制為核心，分別控制拖板、電機(jī)刀盤等等，同時(shí)也采用了觸摸屏控制和伺服系統(tǒng)，既簡(jiǎn)化了用戶編程工作，同時(shí)也簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)，最大限度的提升了系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：PLC定位控制；變頻器；磨削機(jī)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）02-0008-02

完成電鍍之后的版輥，經(jīng)常出現(xiàn)粗細(xì)不均勻的問題，在此便涉及到了磨削機(jī)，經(jīng)多次打磨之后，將其變成粗細(xì)均勻的成品。在此過程中。磨削的精度應(yīng)在0.01mm～0.05mm之間。在具體加工過程中，刀具應(yīng)處于直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過磨削加工，可實(shí)現(xiàn)高效化切削，同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化。

1 工藝流程分析

在磨削機(jī)控制系統(tǒng)中使用3臺(tái)變頻器，對(duì)版輥轉(zhuǎn)動(dòng)、刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)、托盤移動(dòng)的電機(jī)進(jìn)行有效控制。刀盤主軸系統(tǒng)接入PLC，可對(duì)伺服控制系統(tǒng)加以定位，從而保持一定的進(jìn)刀距離，如此可確保版輥符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求。光電通常需安裝在傳動(dòng)輪上，將拖板長(zhǎng)度轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的脈沖信號(hào)，借助可編程控制器進(jìn)行計(jì)數(shù)，待數(shù)值達(dá)到特定局限時(shí)，停止正在移動(dòng)的控制托盤。在此過程中，對(duì)橫向移動(dòng)控制的精度要求較低。通過PIC內(nèi)部計(jì)數(shù)器可完成上述操作，與此同時(shí)，也節(jié)約了大量成本，噴霧閥在機(jī)器正常運(yùn)行的過程中，可為版輥提供冷卻液，以此確保其表面的光滑程度，避免產(chǎn)生磨損問題。

為了全面提升生產(chǎn)線的運(yùn)行安全性、使用可靠性、操作靈活性、磨削精準(zhǔn)性、維護(hù)方便性，在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中。主要以手動(dòng)和自動(dòng)方式為主。在手動(dòng)操作過程中。工作人員通過屏幕上的操作按鈕，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制，并通過操作手柄對(duì)伺服的進(jìn)退加以控制，以此為后續(xù)的設(shè)備維修與調(diào)試提供便利條件。如此可直觀顯示出檢測(cè)過程中的版輥平均值、最小值以及最大值等相關(guān)信息，以此為后續(xù)的控制提供便利條件[1]。

2 磨削機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分析

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)及設(shè)備構(gòu)成

磨削機(jī)主要是由單軸定位控制器、變頻器、觸摸屏、交流伺服系統(tǒng)、小型可編程控制器、模塊等共同構(gòu)成。其中，可編程控制器屬于其核心部分，其輸出部分可對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制，并可接收保護(hù)繼電器的相關(guān)信號(hào)，在具體設(shè)計(jì)過程中，主要通過FX2N-4DA和PLC進(jìn)行檢測(cè)，并完成自動(dòng)磨削。通過伺服可對(duì)進(jìn)刀量進(jìn)行有效控制，借助光電開關(guān)和內(nèi)部計(jì)數(shù)器，可對(duì)拖板移動(dòng)距離進(jìn)行讀取，通過觸摸屏可獲取友好、方便的人機(jī)通訊。

2.2 PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)主要是由伺服、可編程邏輯控制器、擴(kuò)展模塊、光電接近開關(guān)、觸摸屏等共同構(gòu)成，在具體磨削過程中，主要功能包括人機(jī)通訊、伺服、閉環(huán)控制檢測(cè)、邏輯動(dòng)作等等。定位控制器和伺服的結(jié)合模塊：磨削機(jī)在正式應(yīng)用之前，需將絲杠上的頭盤停在相同位置，以此為后續(xù)加工提供便利條件，否則極易產(chǎn)生工件破損和刀劍破損的問題。實(shí)踐過程中，主要通過私服系統(tǒng)進(jìn)行定位，通過速度負(fù)反饋的引入，防止了外界擾動(dòng)以及參數(shù)變化對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)所產(chǎn)生的不良影響，從而最大限度的提升系統(tǒng)應(yīng)用的穩(wěn)定性以、精準(zhǔn)性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性等等。為了將精度控制在合理范圍之內(nèi)，可通過閉環(huán)跟蹤控制，對(duì)進(jìn)刀距離進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于伺服電機(jī)而言，其信號(hào)反饋主要包括零位、伺服結(jié)束、伺服準(zhǔn)備等等。在外部設(shè)定中，通過數(shù)字開關(guān)可將定位速度、位置等信息傳輸至定位單，最終成為整個(gè)控制系統(tǒng)中較為關(guān)鍵和智能的控制環(huán)節(jié)。如圖1所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析

3.1 PLC控制軟件設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)PLC的控制軟件過程中，通常包括以下模塊，報(bào)警以及報(bào)警處理模塊、自動(dòng)切削檢測(cè)模塊、上電初始化模塊等，內(nèi)部具體指令包括邏輯指令、功能指令、步進(jìn)順控指令，同時(shí)也包括其他的特殊指令，具有運(yùn)行穩(wěn)定、修改便捷、操作靈活等優(yōu)勢(shì)，在初始化過程中，主要包括私服歸零、刀盤進(jìn)給絲杠等等，將上電伺服控制刀盤軸處于歸零狀態(tài)，拖板也應(yīng)結(jié)合具體需求，回歸至零點(diǎn)位置。在此過程中，如果刀盤主軸超過規(guī)定限制，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，且刀盤主軸也會(huì)回歸零位，為提升加工效率，用戶一般可將應(yīng)用率較高的磨削周期存儲(chǔ)起來，為后續(xù)應(yīng)用提供便利[2]。

3.2 觸摸屏設(shè)計(jì)

觸摸屏可代替撥碼盤。操控按鈕等等。通過組態(tài)軟件可確保用戶畫面的豐富性和生動(dòng)性，同時(shí)也為后續(xù)操作提供便利條件，便于研究開發(fā)，屬于理想化的人機(jī)交互界面。在該系統(tǒng)中，主要包括登陸畫面、粗切顯示監(jiān)控畫面、手動(dòng)操作畫面、精切顯示監(jiān)控畫面、主畫面、故障顯示畫面以及報(bào)警顯示等等，同時(shí)也包括顯示故障的窗口畫面。在登陸畫面中，要求使用人員在正式登陸之前輸入相關(guān)口令，以此防止非法人員隨意操作和修改。在主畫面中，通過某項(xiàng)操作的選擇，再按動(dòng)相關(guān)按鈕，便可完成畫面切換。手動(dòng)操控畫面主要是借助觸摸鍵的靈活多樣以及豐富化功能直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)停機(jī)、啟動(dòng)控制。自動(dòng)操控畫面主要用于拖板移動(dòng)距離、版輥直徑、切削量等的設(shè)定。監(jiān)控畫面包括兩個(gè)，其中一個(gè)主要負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備的動(dòng)作狀況進(jìn)行顯示，而另外一個(gè)則要負(fù)責(zé)對(duì)限位開關(guān)動(dòng)作狀況進(jìn)行顯示。在故障顯示畫面中，可對(duì)設(shè)備運(yùn)行過程中的故障進(jìn)行及時(shí)警報(bào)，并可對(duì)警報(bào)的消息、恢復(fù)時(shí)間、確認(rèn)時(shí)間以及日期等進(jìn)行顯示，用戶在查看故障時(shí)，只需用手觸摸便可在窗口彈出相應(yīng)畫面，如此更加便于工作人員采取必要處理措施。

環(huán)閉控制需緊密圍繞產(chǎn)品具體的質(zhì)量要求，對(duì)運(yùn)行過程中，可能會(huì)由于外部因素所導(dǎo)致的切削量不足問題加以判斷，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)切削量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整與優(yōu)化，通過多次補(bǔ)償，可生產(chǎn)出理想化的產(chǎn)品，滿足具體的生產(chǎn)加工需求。

4 結(jié)語

綜上所述，通過伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可將穩(wěn)態(tài)誤差控制在合理范圍內(nèi)，可見該系統(tǒng)應(yīng)用精度之高。本文所提及的變頻器和PLC定位控制，在實(shí)踐應(yīng)用過程中，具有性價(jià)比高、運(yùn)行靈活、工作可靠、簡(jiǎn)單實(shí)用等優(yōu)勢(shì)，推廣和普及價(jià)值較高。該設(shè)計(jì)方案的實(shí)踐應(yīng)用，不僅使生產(chǎn)效率得到大幅度提升，且自動(dòng)化程度較高，為設(shè)備的靈活性和可維護(hù)性提供了有力保障。

參考文獻(xiàn)

[1]賴乙宗，邱釗湃，陳劍東，等.一種基于PLC的磨刀機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2015，8（14）：132-135.

[2]徐霞棋，唐厚君.PLC定位控制和變頻器在磨削機(jī)中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2015，2（12）：56-57+59.