临沧西门子S7-300代理商

   1、液压摆式剪板机简介

    当前我国机械制造业大量的通用设备在发展现代机械自动化技术时，可以有多种技术路线选择。用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及自动设备与半自动设备组成的生产线，是一条低成本、高效益，符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。

    液压摆式剪板机是一种jingque控制板材加工尺寸，将大块金属板材进行自动循环剪切加工，并由送料车运送到下一工序的自动化加工设备，其整个工艺过程很符合顺序控制的要求，所以，在控制过程中，采用可编程控制器对自动剪板机进行控制，它较好地解决了采用继电器-接触器控制，控制系统较复杂，大量的接线使系统可靠性降低，也间接地降低了设备的工作效率这一问题。因此，将plc应用于该控制，具有操作简单、运行可靠、抗干扰能力强、编程简单，控制精度高的特点。在控制的过程中，剪板机剪板的个数可根据工艺参数方便的修改，而且利用光电接近开关检测板料状态非常准确。
　
    2、设备结构

    液压摆式剪板机是一种jingque控制板材加工尺寸，将大块金属板材进行自动循环剪切加工，并由送料车运送到下一工序的自动化加工设备，其结构及原理如图1和图2所示。

图1 设备外形

图2 液压摆式剪板机原理图　

    上电后，检测各工作机构的状态，控制各工作机构处于初始位置；进料，由控制系统控制进料机构将待剪板料自动输送到位；定剪切尺寸，采用伺服电机控制挡料器位置保证jingque的剪切尺寸，其尺寸可是定值也可以设置为循环变动值；压紧和剪切，待剪板料长度达到设定值后由主电动机带动压料器和剪切刀具，先压紧板料，然后剪断板料；送料车的运行，包括卸载后自动返回；剪切板料的尺寸设定、自动计数及每车板料数的预设定；具备断电保护和来电恢复功能；能实现加工过程自动控制，加工参数显示，系统检测。
　
    3、液压摆式剪板机工作原理

    液压摆式剪板机工作过程可进行点动、单次和连续三种动作选择。

    点动：选择点动操作档位，踩下脚踏慢进，下压剪切机构自动下压，碰下行程开关停止下压；下压过程松脚踏慢进，停在当前运行位置；下压过程踩下脚踏回程，下压剪切机构自动回程，碰上行程停止回程；回程过程松开脚踏回程，停在当前回程位置。

    单次：设定保压时间，卸压时间，水平挡料进退距离，调整好水平挡料位置；选择单次操作档位，下压剪切机构不在上行程开关位首先自动回上行程开关位；踩下脚踏慢进，下压剪切机构自动下压；碰下行程开关时，水平挡料机构后退设定距离，同时自动进行保压；保压时间到自动进行卸压，卸压时间到下压剪切机构自动回程，同时水平挡料机构自动前进设定距离；碰上行程开关，单次剪切动作结束。

    连续（工步）：

    1） 设定保压时间，卸压时间，水平挡料进退距离，调整好水平挡料位置；
    2） 设定工步数以及每个工步的当料位置、剪板张数；
    3）选择连续操作档位，下压剪切机构不在上行程开关位首先自动回上行程开关位；踩下脚踏慢进，下压剪切机构自动下压；碰下行程开关时，水平挡料机构后退设定距离，同时自动进行保压；保压时间到自动进行卸压，卸压时间到下压剪切机构自动回程，同时水平挡料机构自动前进设定距离；碰上行程开关，一次剪切动作结束，进行下一次剪板。
    4）当前工步剪切次数完成，碰上行程开关，水平挡料位置自动进行调整，进入下一工步剪切动作。
    5）所有工步动作完成，碰上行程开关，连续剪切动作结束。

图3 工步工作流程图

    4、控制系统介绍

    液压摆式剪板机控制系统由控制部分、驱动部分和监控部分组成。控制系统结构见图4。

图4 控制系统结构图

5 变频器选用和参数设定

    在该系统中，选用三菱系列变频器，变频器采用外部端子控制，电机转速的高低通过变频器来设置参数。电机的正反向运行有外围通过变频器的str、stf 与plc程序实现控制。

    (1)基本参数：pr.7=2(加速度) ，pr.8=2(减速度)； pr.9=设定电动机的额定电流；
    (2)操作模式：pr.79=3；
    (3)设定各段速度参数；pr.4=40hz (1段)、pr.5=35hz(2段)、pr.6=45hz      (3段)、 pr.24=10hz(4段)、pr.25=20hz(5段)。

6 plc控制梯形图的设计

    根据工艺要求和控制要求，设计出plc梯形图如图4所示。

图4  主轴控制的plc梯形图

7  结束语

    对于数控车床的主轴电机，使用了plc和变频器控制，具有以下显著优点：可以实现软起动和无级调速，方便的进行加减速控制，是电动机获得高性能，大幅度地节约电能，大幅度降低维护费用；可实现高效率的切割和较高的加工精度；实现低速和高速情况下强劲的力矩输出。

数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比，是衡量一个国家工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到的普遍重视，并得到了迅速的发展。其中主轴运动是数控车床的一个重要内容，其动力约占整台车床的动力的70%～80%，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量都有着很重要的作用。基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档和无级调速。采用变频器和plc对主轴进行有效的控制是当前数控车床技术改造过程中的重要环节。本文主要介绍plc和变频器在数控车床主轴驱动控制的应用情况。

2  工艺要求

    数控车床一般加工回转表面、螺纹等。要求其动作一般是x、z向快进、工进、快退。加工过程中能进行自动、手动、车外圆与车螺纹等转换；并且能进行单步操作。

图1  数控车床工件加工图

    数控车床应用恒线速功能加工，加工工序如图1所示，步骤如下：

    (1) 按起动按钮，切削①号部位，电机正转，转速2400r/min，主轴正转。
    (2) 切削②，电机正转，转速1500r/min，主轴正转。
    (3) 工序③钻孔，电机正转，转速2700r/min，主轴正转。
    (4) 工序④攻丝，电机正转，转速600r/min，主轴正转。
    (5) 工序⑤退出丝锥，电机反转，转速1200r/min，主轴反转。
    (6) 按停止按钮，电机停，主轴停转。

3  控制要求

    (1) 用plc和变频器控制交流电机工作，有交流电机带动数控车床主轴运转，交流电机工作转速变化情况如图2所示，应能连续运转。

图2  数控车床主轴实现程序控制速度图

    (2) 主轴电机也可单独选用任一级速度恒速旋转。

    (3) 主轴电机也可进行正、反点动控制，利于检修或调整，电机转速选用600r/min。

    (4) 变频器频率设置估算公式f=np/60。f为变频器设置频率，n为电机转速，p为极对数(设p=1)。

4 plc选型和i/o分配

    根据输入和输出信号的数量、类型以及控制要求，同时考虑到维护、改造和经济等诸多因素，选用fx2n-64mr型plc和fr-a540变频器。plc的i/o地址分配和电路接线如图3所示。

图3  车床主轴控制plc接线图

 设备运行速度经计算转化成频率，系统软件通过modwd指令将转化后的频率写入变频器地址，后由变频器驱动变频电机运转来拖动设备运行，另外通过modrd指令读取变频器的运行状态(温度、频率、电流)数据，通过触摸屏显示出来，以便用户对变频器运行状态的查询，通过变频器温度、频率、电流等数据判断变频器及设备运行是否正常，及时对设备进行维护，达到安全生产。

    计数程序主要是对计数传感器采集的脉冲信号进行处理，通过高速计数器c235来记录脉冲信号，每经过一个计数周期后就将c235所记录的脉冲信号数进行计算，转化成棉网的长度，经过几个计数周期，采集的脉冲数经累计后到达了用户设置长度，电机停止运行，完成其他一些列动作。

    由于该设备在运行过程中执行动作比较多，所以在程序设计时采用了步进指令来完成这些动作，一个步进指令必须执行三个任务：

    (1) 驱动输出线圈； 

    (2) 指定转移条件； 

    (3) 指定步进点的控制权要转移给那一个步进点。

    下面是设备控制程序部分步进指令：

    stl  s0     步进从初始状态s0开始
    ldi  x25    空管检测，无空管及x25=off 转移到s20步进点
    set  s20
    ld   x25    空管检测，有空管及x25=on 转移到s21步进点  
    tmr  t31    延时后转移到s21步进点
    out  m132  驱动继电器m132
    ld   t31
    set   s21
    ret

    控制动作程序利用步进指令编写使得程序思路明确、条理清晰，在相关的动作互锁上容易处理，设备系统调试时也容易查错。

    根据设备工艺要求控制程序具有停止、自动、调试三个工作状态，当设备被指定在停止状态时，除了通信程序外，其余程序都被禁止运行。当设备被指定在调试状态下时，plc只能运行通信程序和调试程序，此时，通过触摸屏可以对设备动作进行单步执行，同时，当设备出现故障时，可以在调试状态下进行故障排除。当设备被指定在自动工作状态时，按下启动按钮，设备将按图1流程图所示进行工作。

    3.3 人机界面

    控制柜上人机界面可使过程可视化，智能化，方便系统调试，增强系统故障之后的恢复能力，改善系统的可维护性，降低运行成本。

    根据画面显示信息量采用十八个画面，各画面之间通过触摸键进行切换，同时触摸屏上各类组件的内存单元和与plc中数据存储区的的单元相关联，构成系统整体监控。根据设备工艺要求设计了参数设定、系统调试、故障信息查询参数设定等画面。

    参数设定画面(如图3)主要是为了给现场操作人员进行设备工艺参数调节使用的，根据棉纺工艺的不同，对棉卷大小进行调节，设备运行速度调节，棉卷滚出停止位置调节，动作的快慢进行调节等。系统调试画面是为设备调试和故障排除而设计的，通过此画面的24个按钮，可以对动作流程图中的每个动作进行单步执行来进行故障排除和设备调试。故障信息查询画面提供了故障报警和历史数据查找功能，一旦系统发生故障，屏上主画面出现故障原因，点击信息查询按钮故障报警画面分析报警原因，触摸屏提供了一个十分灵活和友好的窗口，方便现场人员的使用，增强了系统的可操作性。

图3  参数设定画面

    在对dop-ae10thtd65536触摸屏进行组态设计开发过程中，运用宏指令对控制程序进行了安全保护，防止用户对控制程序私自修改，造成事故发生，以下是部分宏指令：

    $133 = (1@d1003)  将控制程序内存校验和送给触摸屏内部存储器$133
    if $133 != 13877(dw)   将控制程序大小与原始控制程序内存校验和做对比
    clrb (1@m1072)   禁止plc运行
    endif

    该段宏指令禁止了用户对plc控制程序的随意修改，提高了设备的安全性。

    4、结束语

    hxfa368条并卷联合机是集机、电、气为一体化的自动化设备，基于台达plc和触摸屏进行自动控制是整机一个很重要的组成部分，具有系统稳定、操作方便、性能可靠等特点，该设备投入运行后受到用户的。