葫芦岛西门子S7-300代理商

本文介绍了如何利用PLC可编程控制器的自动控制和逻辑运算的优点以及与人机界面的完美结合，使弯管半径及长度等成为可调参数，直接在人机界面上操作和改变PLC的程序及参数，达到灵活控制设备运行的目的。从而使设备操作变得更方便，更富有人性化。它充分体现了工控自动化在实际生产中的重要作用。  
  
  
    1、引言 

    弯管机是休闲用品及工艺装饰品生产行业中的重要设备之一，由于产品种类丰富，形状千变万化，相应弯管的形状、尺寸及大小半径各不相同，在以前生产中，主要有液压弯管机、手动弯管机、简易电动弯管机等，这对大批量生产以及产品尺寸的千变万化不相适宜。本文介绍的弯管机是根据实际生产需要，自主开发、研制而成，并已投入实际生产中，产生了显著的效益。 

    2、系统介绍 

    该弯管机的控制系统原理图如图1所示，主要由PLC、变频器、传感器、人机界面、主副电机等组成。该机的主体部位，由八组滚轮组成，如图2所示，一次可同时生产八根管子，提高了效率。主电机由变频器控制，通过HMI可调整滚轮的速度；管子弯曲半径由副电机通过涡轮副减速控制滑块下压和上升；弯管长度、半径及滚轮速度、滚压次数为调整参数，在人机界面上可以调整，非常方便，富有人性化，PLC内部程序是控制设备自动运行的关键部份。 

    3、控制模式 
  
    该机有手动运行模式和自动运行模式。 

    3.1手动运行模式 

    合上电源，在人机界面中选择手动运行模式，该模式为机器的调试或修理等特殊运行模式，分滚轮正转、反转、滑块上升、下降四种状态，分别相互独立操作。 

    3.2自动运行模式 

    合上电源，在人机界面中，选择自动运行模式，该模式为正常生产模式。根据需要调整好可调参数（弯管长度、半径、滚轮速度、滚压次数），按启动按钮，立即进行自动运行，变频器接收到频率参数，控制主电机从OHZ上升至该频率运行，传至滚轮，同时主副电机根据人机界面的调整参数和PLC内部程序运行，传至滚轮及滑块，通过编码器产生信号传至PLC，控制滚轮正反转，滑块下降、上升，以生产出合格的产品。 

    4、工作原理 

    如图2所示，滑块上升，放好管子，滑块下压到一定高度h，主电机带动滚轮转动，根据管子的长度L，由PLC计算出滚轮需转动X圈再反转X圈。根据弯曲半径R的大小，滑块分n次下压，滚轮重复n次循环动作完成产品。 

    生产时只需调整可调参数：管子长度L、管子弯曲半径R及重复滚压次数n等，由PLC内部程序，通过逻辑运算得出h、X等参数，根据主、副电机相对应的编码器所产生的脉冲信号自动控制设备的运行。 

    5、结束语 

    该设备的成功研制，解决了休闲用品及工艺装饰品的大批量生产和品种多样化的问题，显著地提高了生产效率。使操作变得更直观，富有人性化。 

浆纱工序是织造生产流程中的关键工序，为提高浆纱质量，使浆纱机实现机、电、仪、气、夜一体化技术、盐城纺织机械厂生产的GA-333型浆纱机率先应用了华光电子工业有限公司的中规模SU-6型可变程序控制器，作为设备的中央电气控制。对设备的运行状态、工艺参数等进行在线检测和实时控制，为浆纱机本身的浆纱质量和机械性能提供了可靠的技术保证。
1、 压浆力随车速的变化作线性调节是保证上浆质量稳定的关键技术之一、压浆利于车速的关系曲线见图（一）。PLC通过传感器采集车速信号，压浆力信号与设定的车速、压浆力进行比较计算后，通过DA模块进行电流输出，输出的电流信号控制电控调压器输出的压缩空气压力使压浆力与车速的关系符合工艺曲线的要求。


（图一）压浆力与车速关系曲线

为了实现这一功能，PLC系统配置了如下模块。
（1）U-01AD模块，用来采集压浆力的信号，模块安装位置号为PC26.
（2）U-01DA模块，用来输出对压浆力的控制信号，本系统输出的控制信号为电流信号I+和I-，主控气动柜气阀调整压力，模块位置号为PC15。
（3）U-01Z高速计数模块，用以采集浆纱机的运行速度信号，模块安装位置号位PC16。
（4）由U-05T输出模块和U-05N输入模块组成参数设定矩阵电路（见图二），根据工艺要求P1、P2值可根据车速V1（低速）、V2（正常工艺车速）预先设定。当车速为0或V1，以低压浆力P1压浆；当车速升高，压浆力随着升高；当车速降低，压浆力P随着减小。这便构成了压浆力随车速变化进行线性调节的控制功能，这一功能的实现是由上述几个特殊模块在软件程序的支持下完成的，其控制精度、稳定性都很好，使上浆率这一重要工艺指标得到保证。 
2、 伸长率的在线检测、数字显示及精细调节系统对工艺参数的控制作用，体现su-6优越控制功能的系统之一。
伸长率是浆纱工序重要工艺参数之一，要求纱线的伸长率在保证卷绕的基础上尽可能小，以保持纱线的大伸度，为后部工序的工作提供良好的条件。
对伸长率的在线检测和控制步骤是：
（1） 首先对浆纱机拖引辊、上浆辊、引纱辊的线速度进行检测。
（2） 可编程序控制器对采集到的数据进行处理计算。
（3） 将计算的结果输出到显示器进行在线显示。
（4） 同时将计算结果与伸长率的设定值进行比较，用输出模块控制伺服电机自动对伸长率进行精细调节或根据显示的数据进行人工远程调控。 
为完成上述显示和控制功能，在PLC系统中使用了如下模块：
（1） 使用了U-01NI中断输入模块，采用华光电子工业有限公司的TRD-J200-RZ旋转编码器，KCN-6SR计数器作为传感器，以中断执行方式输入数据。同时使用U-01Z高速计数模块检测的数据。U-01NI模块放入PC00槽内。
（2） 采用U-15T和U-05N模块，使用矩形输入方式对伸长率工艺参数进行设定以及伸长率自控命令和人工远程调控信号输入。
（3） 采用U-20T输出模块，执行伸长率自控和人工远程调控指令。
上述伸长率自控系统的使用保证浆纱伸长率的控制精度，同时简化了挡车工的操作和人为因素的影响。 

GA-333浆纱机使用SU-6可编程序控制器的系统配置情况： 

系统配置图见图三
通过图三可看出，SU-6PLC系统中共配置了U-01AD、U-01DA、U-01Z、U-01NI四块特殊模块季其它输入输出模块15块，共计19块模块，其实际使用I/O点数为67/140点，对浆纱机如下工艺参数进行自动控制。
1、 经轴的退绕张力。 2、浆液、烘筒的温度自控。 3、压浆力随车速度变化作线性调节。 4、伸长率在线检测数字显示及精细调节。 5、浆液液面自控。 6、浆纱匹长、匹数的自动记录。 7、浆纱车速、压浆力、伸长率、回潮率、匹长、匹数的显示。 8、对全机近70个点的机械动作进行控制。

SU-6输出模块的配制 

PC12(U-05T) PC21(U-05T)浆槽（前浆槽） 
CA CA 
0-退绕张力自控贮气阀YA 0-引线压辊上下电磁阀YA 
1-退绕张力自控刹车阀YA 1-前浸没辊侧压电磁阀YA 
2-压纱辊（车头侧面压纱）
2-后浸没辊侧压电磁阀YA 
3-空 3-前压浆辊升降电磁阀YA 
4-织轴正传电磁阀YA
4-前压浆辊高低压切换电磁阀YA 
5-织轴反转电磁阀YA 6-后压浆辊高低压切换电磁阀YA 
6-织轴离合器合YA 7-补浆电磁阀YA 
7-织轴离合器分YA CB 
CB 0-边轴离合器电磁阀YA 
0-计时 1-前压浆辊自动加压电磁阀YA 
1-电铃中间继电器KA9 2-前浸没辊升降电机接触器（升）KM12 
2-I浆槽电磁离合器的中间继电器KA10 3-前浸没辊升降电机接触器（降）KM13 
3-II浆槽电磁离合器的中间继电器KA11 4-后浸没辊升降电机接触器（升）KM14 
4-警报器高 5-后浸没辊升降电机接触器（降）KM15 
5-警报器低 6-I浆泵电机接触器KM16 
6-空 7-I浆槽湿分线接触器KM17 
7-空 PC22(U-05T)II浆槽（后浆槽） 
PC20(U-05T) CA 
CA 0-引纱压辊上下电磁阀YA 
0-寸行电机接触器KM11 1-前浸没辊测压电磁阀YA 
1-寸行电磁离合器的中间继电器KA2 2-后浸没辊测压电磁阀YA 
2-织轴电磁离合器的中间继电器KA3 3-边轴离合器电磁阀YA 
3-打印中间继电器KA8 4-补浆电磁阀YA 
4-左拍分电机接触器（拍）KM7 5-后压浆辊升降电磁阀YA 
5-左拍分电机接触器（分）KM8 6-后压浆辊高低压切换电磁阀YA 
6-右拍分电机接触器（拍）KM9 7-前压浆辊高低压切换电磁阀YA 
7-右拍分电机接触器（分）KM10 CB 
CB 0-前压浆辊升降电磁阀YA 
0-油泵电机接触器-KM2 1-前压浆辊自动加压电磁阀YA 
1-伸缩箱电磁阀YA 2-前浸没辊（电机升）接触器KM18 
2-导纱辊电磁阀YA 3-前浸没辊（电机降）接触器KM19 
3-测长辊电磁阀YA 4-后浸没辊（电机升）接触器KM20 
4-上落轴电磁阀YA 5-后浸没辊（电机降）接触器KM21

5-排风电机（I）接触器KM5 6-浆泵接触器KM22 
6-排风电机（II）接触器KM6 7-湿分绞接触器KM23 
7-空 
SU-6可编程序控制器的使用大大简化了电器控线路，是继电器、接触器逻辑控制电路无法比拟的，并且各模块均有LED状态指示和故障显示，可对故障的分析处理带来极大的方便，压缩故障停机时间，提高工作效率。

结束语 

中规模的SU-6可编程序控制器是一种结构紧凑、功能丰富，适用于分散控制的系统的理想设备，而且其性能极为稳定。SU-6在GA-333浆纱机上已运行了2年多了，从未发生故障，既满足了设备的工艺要求，又提高了浆纱机的档次，作为用户，我们对华光的PLC系列产品表示十分满意。 

引言：在新开发的产品中有一个型号为Q7的长条铝基台，要在上面加工两个φ3.7×1.65的平底盲孔，由于要求精度高，批量大，故无法用传统的钻模在钻床上加工，也很难在传统铣床上面加工，即使能加工效率也很低，并且设备损耗和电力损耗也很大。此工件的加工有着非常广泛的代表性，生产的很多产品有着类似的要求，为此，我们设计制做了一台用于此类产品加工的设备——通用型数控钻铣床。
　　一、系统概述
　　系统构成如图1所示，控制部分采用PLC，并配以人机界面进行程序参数修改、设定，
　　

　　以及运行状态显示监控，可编程设置人机界面的内容。三轴均为全数字交流伺服系统，各轴伺服电机通过连轴器带动滚珠丝杠，以移动配有直线导轨的工作台和主轴铣头，其定位准确，速度快。主轴铣头由变频器控制，根据刀具及工件和进给量，来设置主轴合理的转速，并在程序中设定它的启动停止。各轴均设二端极限传感器和原点传感器，冷却和润滑也都有异常检测，在报警灯和人机界面处显示报警信息。为便于调试和检修，各项操作均设手动功能，如手动各轴快慢移动、主轴高低速旋转、切削液及润滑开关等。此机床整体虽为半闭环控制，只要选件、装配、程序编制及操作合理，精度和稳定性还是能满足使用要求的。
　　二、硬件配置
　　PLC选用永宏的FBS-40MCT，该型机具有较高的性价比，体积小，功能强，24点输入，其中有16点高速计数器，频率可达120K，16点输出，其中有4轴步进或伺服输出整合在里面，输出频率可达120K，使应用起来非常方便，接线简捷。编程软件WinProladder有梯形图大师之称，易学易用且功能强大，编辑、监视、除错等操作非常顺手，按键、鼠标并用及在线即时指令功能查询与操作指引，使编辑、输入效率倍增。
　　接点分配：取各轴伺服电机的Z相信号作原点开关，要分接在几个高速输入点上，用中断进行机床原点复归，其余限位开关、操作开关、液位检知等常规接点可按顺序依次接入。X、Y、Z三轴伺服电机连在前3轴伺服输出点，主轴高低速、冷却、报警等接在其余输出点上。
　　X、Y、Z3轴伺服系统均选用相同的，和利时的ES系列全数字交流伺服驱动器0040E-CBCEE-02，和60系列小惯量的伺服电机60CB040C-2DE6E。该伺服系统功能比较完善，如能耗制动、电子齿轮、自动加减速等，具备多种脉冲串输入，保护功能也比较完备，有欠压、过压、过流、过载、堵转、失速、位置超差、编码器异常等。在此设备中按集电极开路驱动方式连接至PLC，高脉冲输入频率为200K,伺服ON、Z相信号等也做相应连接。
　　变频器选用富凌的DZB70B0015L2A，规格为单相1500W，400Hz，有多步速供编辑使用。由于正常使用时不频繁变速，故速度调节设定不引出，只在变频器操作面板上调节，设定两个速度，高速用于加工，低速用于对刀。调节相关参数与主轴匹配，如基频、基压、运行频率上限、载频等，并改动相应跳线。
　　主轴没有采用传统方式，而是根据加工需要，采用了雕刻机用的电主轴，安阳莱必泰的ADX80-24Z/1型，其体积小、噪音低，直径只有80mm,这样使整个主轴箱便于整体密封，可有效地防止加工中的碎屑飞溅到Z轴的丝杠和导轨上造成损害，也使主轴箱外表显得美观。它的高转速为24000转/分，使正常工作转速6000-14000转有一个合适的余量范围。
　　人机界面选用人机电子的通用可编程文本显示器MD204L，它可以以文字或指示灯等形式监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值及状态。
　　三、软件设计
　　机床工作的流程图如图2所示，开机后先检测手动开关是否有效，若手动开关有效
　　

　　即利用各手动控制开关执行手动操作的项目。若手动开关无效，则启动原点复归程序，各轴进行机床原点复归，先回Z轴再回其它两轴，当所有轴都原点复归成功后才能进行到下一步。若刀具和工装夹具、工件程序均没有变动，可复位到加工预备状态而不进行对刀，若需对刀，则打开对刀开关启动对刀程序，3轴分别对刀，即找工件原点，利用手动各轴移动开关快慢移动各轴，使工件的三个面分别碰触低速旋转的刀具，刚好碰上为止。对好后，按对刀OK确认，再输入刀补，经过程序处理，即形成工件原点也就是编程0点，编程时根据此0点按照图纸计算刀具路径，可使操作者思路清晰，编辑运算简单。操作者编辑的是用户程序，可以编辑刀具轨迹，就是各轴移动坐标，还有移动速度、循环加工时的循环次数等。编好程序后或使用当前程序时，即复位到预备状态：各轴移动到初始位—一个合适的位置，装卸工件方便、不易碰触刀具时，装上工件，按启动即可开始加工，主轴运转，冷却液开，各轴按程序设定坐标移动。当加工结束时，机床复位，即各轴又移动到初始位，主轴停，冷却关，这时可卸下工件，完成加工过程。
　　工件的加工流程图如图3所示，以Q7产品为例，胎具上一次装夹15只工件，那么
　　

　　就有30个φ3.7的平底盲孔需要加工，刀具选用φ3.7的2刃钨钢立铣刀，钻削加工，钻削深度1.65mm。在预备状态时紧靠工作台上的定位固定好胎具，按启动后，主轴旋转，待主轴即将达到额定转速时，X、Y轴同时运转到加工工位，也就是个孔的X、Y工件坐标值，此时冷却液打开、Z轴快速下降到加工区，即铣刀端面即将触及工件加工面，迅速变用缓慢的工进速度开始钻削加工。当加工深度到达设定深度（1.65mm）时，Z轴带动铣刀迅速抬起，抬起的高度为铣刀端面水平方向上碰触不到工件及胎具为准。计数器加1后程序进行比较运算，判断加工是否完了，如否，则X、Y轴继续运转到下一加工工位，再重复Z轴下降加工动作。如加工完了，产量计数器加数、主轴停转、冷却液关闭，同时发出5s声光报讯，用以提醒操作者，各轴移动到初始位：Z轴到上端；X轴到左端；Y轴到外端。卸下胎具后，一个加工周期完成，装上胎具再按启动即开始进行下一轮加工。
　　
　　四、一些着重的电气措施
　　1.主回路加装漏电断路器，相应回路都安装合适的断路器。
　　2.PLC和伺服系统的电源处都分别加有电源滤波器。
　　3.各直流继电器线圈都并接反峰二极管，交流接触器线圈并接阻容吸收回路。
　　4.润滑、主轴冷却都设液位低报警器。
　　5.伺服控制线、人机界面通讯线等使用屏蔽线，并远离电源线。
　　6.在拖链内走线，使用耐折的柔性电缆，并尽量增大拖链的弯曲半径。
　　7.变频器与PLC、伺服驱动器等保持一定距离。