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图1电控面板

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    摘要：本文主要介绍外圈滚道磨床详细工艺和基于中达机电自动化平台的plc控制、交流

    伺服控制、变频器、触摸屏的磨床数控系统集成。项目已经开发成功投入商品化应用。

    关键词：伺服 滚道磨床

    1 引言

    磨床是金属冷加工行业的重要工作母机。随着工业的发展，对机械零件的加工精度及表面粗糙度的要求日益tigao，磨削加工显得更加重要。在汽车、电力、船舶、冶金、jungong、航空航天等行业，国产数控磨床正在发挥着越来越大的作用。外圆磨床是使用的广泛的，能加工各种圆柱形和圆锥形外表面及轴肩端面的磨床。外圆磨床还带有内圆磨削附件，可磨削内孔和锥度较大的内、外锥面。外圆磨床的自动化程度高低界定磨床的加工效率从而决定了磨床的加工规模。

    2 磨削工艺

    磨床属于金属工件表面精密加工机床。磨床基本原理是用砂轮或油石（刃具）对零件淬硬表面做浅深度微量切削加工。磨削时的切削深度很小，在一次行程中所能切除的金属层很薄。磨具旋转为主运动，工件或磨具的移动为进给运动。磨床加工精度高、表面粗糙度Ra值小。磨削加工是应用广泛的切削加工方法，由于独具的磨削结构原理，使得磨床与其它金属冷加工机床相比大的特点是切削速度高达每秒可达30m～50m，磨削温度可达1000”C～1500oC，磨削过程历短到只有万分之一秒左右。因此磨削加工可以获得较高的加工精度和很小的表面粗糙度值。磨削不但可以加工软材料，如未淬火钢、铸铁和有色金属等，而且还可以加工淬火钢及其他刀具不能加工的硬质材料如陶瓷与硬质合金等。

    零件加工的时候主要为两个轴的运动。一个是工件台轴，另一个为磨架轴；工件台行进靠伺服运动，工件架在工件台内，所以进给的尺寸便是磨削的尺寸，工件台上面安装着上下料气缸,磁性卡盘,修整器。磁性卡盘在零件加工的时候用强磁固定零件，进料和出料前需要卸磁。修整器与工件台一起运动，修整器用来修整砂轮尺寸，其倒下抬起由液压控制。磨架上装着砂轮，磨架运动也由液压控制，并由减速阀来控制不同工序时候的运动速度。除了两个轴运动有关部件还有些辅助机构如磨削液，润滑液，量测架等。3 台达外圈滚道磨床电控系统设计

    3.1总体设计

    高效率是企业的宗旨，高效率意味着高速度。速度是评定外圈滚道磨床电控系统的重要指标。磨床电控项目选用中达EH2系列高速PLC和ASD系列交流伺服系统，在安全的前提下在程序结构上做了优化，大大的tigao了每个工件的生产速度，基本每个零件的加工速度控制在6－7秒以内。电控面板上仅仅设置少量的必要按钮，其它大部分操作在触摸屏上实现，充分利用触摸屏信息量巨大的互动对话优势，加上配方和报警智能化管理功能，更有直观性，触摸屏还上显示了每个步骤的状态和时间以便作为参考调整，使得零件加工尽量不在手动控制下操作，大部分加工步骤都有严格顺序，当出现非报警的紧急情况，可以用紧急复位按钮，系统会转入迅速的安全退出流程。电控面板设计如图1所示。    

  图2自动加工流程

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    3.2台达电控系统配置设计

    基于台达系统配型为：

    （1）PLC:DVP40EH00T2(40点主机，24DI/16DO(继电器),4路200K输入/输出AC電源)；

    (2)PLC扩展单元：DVP32HP00R(32點擴充机，16點入，16點出（繼電器），AC電源)；

    （3）变频器：VFD022M43A（•迷你型静音7段速控制及简易PLC自动程序运转，高速通讯接口，自动加减速佳化控制功能）；

    （4）真彩色触摸屏：AE10THTD（10.4’高亮度512KbytesSRAM自带3通讯口联机功能，可同时连接3种不同通讯格式的控制器，架构多机联机网络；背部提供功能卡插槽，支持打印机，后续开发其他扩充功能卡；创新的在线/离线模拟功能，方便设计者在程序开发阶段进行程序编辑与除错；支持SMCCard存取人机资料；符合IP65＆NEMA4规格；7MBFM）；(5)交流伺服驱动器：ASD－B1521（交流伺服驱动器内置PID控制，工频切换顺序，停电减速停止控制等功能）。

    3.3数控加工流程设计

    图2为自动流程框图，自动运行条件若满足，按启动机台便在自动运行中循环运转，直到按停止进入停止流程，或者出现重要报警或紧急复位时自动运行终止。  

    3.4PLCI/O接口定义

    3.5工件台伺服控制运动曲线

    伺服控制的运动直接影响到成品规格和质量。图3是交流伺服驱动器：ASD－B1521伺服所拖动的工件台的运动曲线。每个步骤的速度和量根据实际的材料或尺寸不同会有所改变，达到快速高效又要。    

图3工件台伺服控制运动曲线

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    3.4砂轮磨损自动补偿

    磨床砂轮（刀具）自动化修整是重要并且是必要的数控功能。砂轮在连续磨削零件的时候，砂轮本身也会被磨损，尺寸会发生变化，所以在自动磨零件得时候需加入砂轮的技术性修整（自动磨好若干个零件后修整一次砂轮），砂轮的尺寸变化，零件的磨削起点也得跟着变化，正常情况下，砂轮会修整到磨损砂轮直径的时候自动运转停止，提示换新砂轮。除了自动过程中的技术性修整，连续修整也是必要的，连续修整可以让砂轮直接修整至指定尺寸。砂轮磨损自动补偿流程如图4所示。

图4砂轮磨损补偿流程

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    4结束语

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    外圈滚道磨床项目已经在无锡某磨床厂开发成功。项目采用中达产品及自动化方案生产了多种型号的磨床，并以出售各地，运行状况良好。实践证明中达整合产品足以满足系统控制要求并能充分发挥设备性能。

1、引言
随着中国经济的蓬勃发展，我国单位GDP能耗与欧美发达国家的差距越来越大，引起了中央的极大的关注，十一五规划更是将“建立全社会的可持续发展能效目标”和“向低能耗方向有效调整产业结构”作为重中之重。
目前相当多的整厂节能、路灯节能、楼宇节能采用调压节能的方式，矩形科技生产的V80节能专用PLC——V80-C18DRMA-LD正是为节能行业专门开发的专用PLC。

2、节能方案：
2.1、灯光节能器的原理如下：
电压会随用电的峰谷而波动，路灯在输入电压低于UMIN和大于UMAX时发光率会降低，线路损耗和灯具热耗等无功功耗会加大。引入路灯控制器，对路灯输入电压/电流进行检测，并对路灯的供给电源进行一个合理控制，从而使得能够大程度的节省电能。
同时节能器还起到一个智能控制的功能，当天黑后能自动的把灯打开，并根据不同的策略进行路灯的分组开关。因为各个地方的经纬度不同，冬天和夏天的天黑时间也各不相同。因此要根据不同的地区设置不同的开关灯策略。
比方说黑龙江，在夏天在晚上7点左右开灯，而冬天在下午4点开灯，为了满足不同地区不同时段的不同策略，一般需要将全年分成24个以上的段，不同的时间段使用不同的开关灯策略。
一般路灯节能都希望能在远方对现场的数据进行监控，同时本地也需要各种参数的显示，便于用户的调试。目前采用的方式多是RTU或者GPRS DTU为主，其中后者相对而言在成本上更低，在可用性方面也更好。
2.2、整厂节能的实现方式与灯光节能原理上比较类似，只不过增加了对功率因数的补偿和监控；同时整厂节能对于节能前与节能后的能耗比也需要有计录和比较，比方说在节能前，全厂耗电为13万度/月，节能后全厂的耗电为10万度/月，同时功率因数也比之前升高了，这些都需要有相关的记录和分析，同时数据要能得到用户的认同。
2.3、变频节能，原理上是根据对电机转速的调整来达到节能的效果，如注塑机节能、空压机节能等。
针对灯光节能、整厂节能、变频节能的需求，矩形科技开发的C18DRMA-LD专用PLC把所有调压调速节能需要的功能都集成进来了。包括市电的电压、电流采集、调压节能器的控制、可选的多种远程通讯方式、实时时钟、本地的7段数码管显示和LCD显示可选、本地的轻触按键和PVC按键可选。同时C18DRMA-LD还保留了PLC原有的所有特性，包括超强的抗干扰能力、梯形图可编程能力、各种标准的通信和IO接口、带掉电保持的RAM区等。

如上图所示PLC根据采集到的市电电压和不同的节能策略调节节能调压器的输出，同时可以通过GPRS的DTU上网，将现场的数据传给远方的上网的电脑，远方的监控电脑就可以对现场的策略进行控制和调整。

3、C18DRMA-LD的特点
3.1市电采集
大多数PLC的CPU模块本身带模拟量的相当少，而路灯节能需要的模拟量数量相当多，如果是中的节能控制通常需要7路模拟量，这造成了成本的上升。
C18DRMA-LD多可以采集7路模拟量信号，这样就可以满足大多数用户的需要，通常的节能控制器只需要2路模拟量信号，一路市电电压和一路电流信号，而在整厂节能和大型的路灯节能器需要采集3路电压和1路或者4路电流信号，这样C18DRMA-LD都可以轻松应付。
7模拟量输入信号的类型包括：±10V、±20mA、热电阻等
3.2功率因数计算
对于整厂节能，功率因数的测量是必不可少的，目前还没有那一家的PLC支持功率因数的换算，如果用单片机开发则会面临周期太长和精度太低的问题。
C18DRMA-LD的模拟量输入可以支持交流信号输入，同时AD转换速率更高达300K，可以轻松的满足市电50HZ的功率因数计算，能同时计算三相市电的功率因数，并将数据上传供用户分析。
3.3实时时钟
大多数的节能厂商都采用独立的实时时钟控制器，这造成了成本的上升和可靠性的下降

单元通过光纤接收其触发指令和状态信号，并在故障时向光纤板发出故障代码信号。

    主控板采用高速单片机，完成对电机控制的所有功能，采用正弦波载波移相方式产生脉宽调制的三相电压指令。通过rs－232通讯口与人机界面主控板进行交换数据，提供变频器的状态参数，并接受来自人机界面主控板的参数设置。

    人机界面为用户提供友好的全中文操作界面，负责信息处理和与外部的通讯联系，可选上位监控而实现变频器的网络化控制。通过主控板和plc采集的数据，计算出电流、电压、功率、运行频率等运行参数，提供记录功能，并实现对电机的过载、过流进行报警和保护。通过rs－232通讯口与主控板连接，通过rs－485通讯口与plc连接，实时监控变频器系统的状态。

    plc用于变频器内部开关信号以及现场操作信号和状态信号的逻辑处理，增强了变频器现场应用的灵活性。plc有处理4路模拟量输入和2路模拟量输出的能力，模拟量输入用于处理来自现场的liuliang、压力等模拟信号或模拟设置时的设置信号；模拟输出量是频率给定信号。

    其系统结构如图2所示。由移相变压器，功率单元和控制器组成。风光10kv高压变频器，变压器有27组付边绕组，分为9个功率单元/相，三相共27个单元，以6单元/相为例，采用36脉冲整流，输入端的谐波成分远低于国标规定。

    2.8控制方式

    风光变频器有三种控制方式：

    (1)本地控制，从变频器操作界面控制电机的启动和停机，并能完成变频器的所有控制；

    (2)远程控制，通过内置plc接受来自现场的开关量控制；

    (3)上位控制，通过rs－485接口，采用prpfibus通讯协议，接收上位dcs系统的控制，或与dcs硬连接。

    2.9速度设置方式(或闭环运行时的给定方式)

    风光变频器有多种速度设置方式，在闭环运行时，速度设置方式即为被控量的给定方式：

    (1)本地设置，通过薄膜式液晶屏设置运行频率；

    (2)模拟设置，接收dcs系统0～10v或4～20ma模拟信号设置运行频率或被控量给定值；

    (3)通讯设置，通过通讯方式接收来自dcs系统的运行频率或被控量给定值；

    (4)多档设置，通过开关量设置多档运行速度或被控量给定值；

    (5)闭环调节，由pid自动设置运行频率。

    2.10运行方式

    风光变频器有开环和闭环两种运行方式：

    (1)开环运行：变频器以设置频率输出。频率(或称速度)的设置方式有本地设置、模拟设置、通讯设置和多档设置；

    (2)闭环运行：对一个运行参数(如liuliang、压力、温度等，简称被控量，此处以压力为例)实现跟踪控制。闭环运行时，实际压力信号来自于现场信号，而压力期望值有3种设置方式，分别为本地设置、模拟设置、通讯设置。

    2.11对外接口

    (1)模拟量输入：2路，4～20ma或0～5vdc。4～20ma时输入阻抗250ω，0～5vdc电压输入时输入阻抗≥10mω。用于接收速度设置或被控量设置的模拟信号；

    (2)模拟量输出：2路，4～20ma或0～5vdc输出。4～20ma输出时大阻抗500ω，0～5vdc电压输出时小阻抗5000ω。以模拟方式输出变频器的运行速度、变频器的输出电流等变量；

    (3)数字量输入：32路，光电隔离，隔离电压500vac。接收远程控制信号，速度给定开关信号及各开关状态等；

    (4)数字量输出：16路，中间继电器隔离，隔离电压750vac，接点容量5a。输出变频器状态，控制主电源开断等；

    (5)通讯接口：rs－485，profi-bus通讯规约，实现与上位系统的通讯。

    控制接线表如图3所示。

图3控制接线表

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    2.12全中文bbbbbbs人机界面

    主界面如图4所示。

图4主界面图

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    参数设置界面如图5所示。

图5参数设置界面