西门子6ES7214-1AD23-0XB8货期较快

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1　引言
　　喷砂机是空气输送机械的范畴。是在管道内利用压缩空气将粉状颗粒（直径1~4mm）物料从一处输送到另一处，由动能转化为势能的过程中，使高速运动着的砂粒冲刷物体表面，对工件表面进行微观切削或冲击，达到改善物体表面质量的作用。以实现对工件的除锈、除漆、除表面杂质，表面强化及各种装饰性处理。
　　　

　　喷砂机广泛应用于船舶、飞机、冶金、矿山、铁路、桥梁、化工、车辆及重型机械工业制造中各种金属构件及焊接表面。同时又是对非金属（玻璃、塑料等）表面，装饰、雕刻的理想设备。它大限度地利用了空气输送机械的输送效率高、配置空间广阔、传输距离大、便于集中控制的优点，同时具备了结构简单、操作容易的特点。其缺点是扬尘大，需配置一套空气压缩设备，投资高，动力消耗大。
　

　　目前国内广泛采用开放式的喷砂作业, 在喷砂作业的同时, 砂粒冲击金属表面后与锈蚀物或废旧涂料一起扬入周围环境, 既浪费大量砂料又会造成环境污染, 粉尘大大超标，严重损害了操作人员的身体; 而本文介绍的喷砂机采用循环式喷砂设备既克服了开放式喷砂工艺扬尘的缺点, 又使砂料可循环使用降低了作业成本。同时本文介绍喷砂机通过和利时公司的LM系列 PLC控制步进电机、伺服电机和各个阀门等设备，喷砂参数可以通过触摸屏进行设定，实现了全自动喷砂，整个系统具有生产效率高，节约能源，降低成本以及表面处理均质性好等特点。
　

　　2　喷砂机原理和结构
　　喷砂机是磨料射流的中应用广泛的产品，喷砂机一般分为干喷砂机和液体喷砂机两大类，干喷砂机又可分为吸入式和压入式两类。
　

　　吸入式干喷砂机一般由六个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、除尘系统、控制系统和辅助系统。吸入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷枪内形成的负压，将磨料通过输砂管吸入喷枪并经喷嘴射出，喷射到被加工表面，达到预期的加工目的。
　

　　压入式干喷砂机一般由四个系统组成，即压力罐、介质动力系统、管路系统、控制系统。压入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过压缩空气在压力罐内建立的工作压力，将磨料通过出砂阀压入输砂管并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目的。
　

　　液体喷砂机相对于干式喷砂机来说，大的特点就是很好地控制了喷砂加工过程中粉尘污染，改善了喷砂操作的工作环境。一个完整的液体喷砂机一般由五个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、控制系统和辅助系统。液体喷砂机是以磨液泵作为磨液的供料动力，通过磨液泵将搅拌均匀的磨液（磨料和水的混合液）输送到喷枪内。压缩空气作为磨液的加速动力，通过输气管进入喷枪，在喷枪内，压缩空气对进入喷枪的磨液加速，并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目的。在液体喷砂机中，磨液泵为供料动力，压缩空气为加速动力。

　　本文介绍的喷砂机是全自动吸入式干喷砂机，喷砂机原理图如图1：

图1  吸入式喷砂机原理图

　　3　系统介绍
　　喷砂机通过电气控制系统实现全自动喷砂，可以自动调节喷砂角度、喷砂时间、喷砂距离、反吹时间、喷枪的运动、工作台的转速等。电气控制系统主要有X轴横移组件、Y轴纵移组件、工作台转动组件、喷砂组件、吹净组件、除尘组件等几个部分组成，所有的组件都是由LM系列 PLC根据触摸屏事先设定的参数统一协调控制，高效可靠完成喷砂工艺过程。
　

　　X轴横移组件由一个步进电机、丝杠、导轨、滑块、限位开关 、一个增量式编码器组成。步进电机接收LM系列 PLC高速脉冲信号，按照一定的速度带动丝杠旋转，使滑块在导轨上左右移动，编码器采集丝杠转的圈数，形成一个X轴运动的闭环控制系统，两个限位开关安装在左右滑块运动的极限位置，确保滑块运动的安全性，不会出现飞车的事故。
　

　　Y轴纵移组件与X轴组件一样，由一个步进电机、丝杠、导轨、滑块、限位开关、一个增量式编码器组成。步进电机接收LM系列 PLC高速脉冲信号，按照一定的速度带动丝杠旋转，使滑块在导轨上上下移动，编码器采集丝杠转的圈数，形成一个Y轴运动的闭环控制系统，两个限位开关安装在滑块上下运动的极限位置，确保滑块运动的安全性，不会出现飞车的事故。
　

　　工作台转动组件由一个伺服电机、工作台、减速器组成。伺服电机设置为速度控制模式，采用LM系列 PLC模拟量输出控制，通过减速器减速后带动工作台面以恒定转速转动，通过触摸屏可以改变其转速，由于工作台转动惯量比较大，伺服电机设置加速启动和减速停止，以减少过冲对伺服电机的损坏。
　

　　喷砂组件和吹净组件主要由喷枪、qiqiang、出砂阀、出气阀、气源、过滤器等组成。控制管路中的压力，以保证喷砂的强度，压力值越大，喷射流的速度越高，喷砂效率亦越高，被加工件表面越粗糙，反之，表面相对较光滑。调节出砂阀和出气阀的接通时间可以控制喷砂时间和吹净时间，以保证喷砂处理的效果，喷砂时间和吹净时间可以在触摸屏上设定。
　　

　　除尘组件由除尘机组、反吹电磁阀、滤芯等组成。设备配置的滤芯式除尘单元集二级除尘于一体,配合调节不同的反吹间隔时间，可用于高含尘浓度的气体处理。对于015μm 级以上的粉尘颗粒,除尘效率高达99199 % ,净化后的空气实现了近于零排放的状态,比传统的布袋除尘器过滤精度提高100 倍以上,大大减少了除尘空气排放对大气造成的污染。

　　控制系统结构图见图2。

图2  喷砂机控制系统结构图

　　4结论
　　在整个项目解决综合问题上看，喷砂机各个部件能够很好的协调运转，能够高效、节能的全自动完成喷砂工艺过程，比较突出的显现和利时产品在系统整合上的优势。
　

　　本文介绍的全自动吸入式喷砂机采用和利时PLC作为控制器,利用本品伺服定位功能、丰富的内部数据资源、强大通讯功能，使得控制与驱动紧密结合，使系统控制的更好。

一、改造设备简介：
　　定厚机是石材加工过程中不可缺少的设备，用途是采用铣削方式将石材按工艺要求加工成所需的厚度。主要由床身、皮带滚筒、固定导轨、活动横梁、动力头（铣刀）、电气控制系统等部分组成。铣削方式又可细分为平面铣刀和圆筒滚刀两种。
　　本文介绍的改造设备是采用三个圆筒滚刀，通过粗加工、半精加工、精加工三个加工层次，将板材一次加工成型。该设备的皮带采用气压缸拖动，实施板材水平方向输送；横梁上安装了三个动力头，前后运动；每个动力头上均装有滚刀，实施板材铣削。工作原理如下所述：
　　首先按照工艺要求，调整好三个滚刀的垂直高度；启动三个动力头，开启横梁和皮带；板材在皮带的带动下，作断续运动；皮带移动一次到位后，横梁带动滚刀由后向前铣削，然后快速退回，周而复始，直至板材加工完成。

二、目前设备存在的问题：
　　1、设备的横梁拖动采用液压伺服调速系统，横梁电动机拖动液压泵，通过液压伺服系统，由液压马达实现横梁的无级调速。目前，我国的机械设备极少采用液压伺服系统进行调速，设备出现故障后，国内无法采购到相同的故障元器件。控制系统PLC用的是老式西门子产品，体积大、耗能多且老化严重，故障频发；同样由于国内无法采购此元器件，因此维修费用较高，维修周期较长，给企业的生产带来不便。
　　2、加工方式单调，生产效率低下。其加工过程如下图所示：

　　由上图可看出该设备的自动加工流程仅有：“单向进刀、空刀退回”一种工作方式，造成了加工板材的局限性，效率无法提高。

三、改造方案：
　　1、经过研究和反复论证，我们决定采用艾默生EV1000-4T0022G的变频器替代液压伺服系统，用艾默生EC20-2012BRA的PLC替代原西门子产品。因艾默生产品的性能优越、质量可靠、价格适中且较易采购，所以我们作为配套产品。
　　2、在设备原工作流程的基础上，增加两种自动加工方式，即后端进刀和前后进刀。在单端进刀方式下，增加高速退刀、中速退刀和慢速退刀三种退刀方式。工作流程如下图所示：

3、改造系统的硬件连线图：

4、改造后的效果：
　　改造完成后的横梁运行平稳，换向无冲击，调速方便。在自动加工方式下，由于增加了：⑴前端进刀，⑵后端进刀，⑶前后进刀三种加工方式选择，提高了工作效率，尤其是“前后进刀”功能，使工效提高了两倍。本次改造，大大减少了故障停机率，节约了维修费用。

四、结论：
　　通过此次改造，达到了我们的预期目的，即增加了设备的多种工作方式，大大提高了工作效率，并且由于艾默生产品具有的多种保护功能，使得维护维修更加方便简捷。目前我国的许多石材加工企业在上世纪90年代引进的国外先进设备都已经老化，维修改造设备成为企业的一项重要任务。此次定厚机改造的成功，是艾默生产品成功应用于石材加工企业的典型案例，也为艾默生产品今后在石材加工领域的应用奠定了良好的基础。

1 智能全自动液压龙门下料机简介
　　智能全自动液压龙门下料机，适用于制鞋业、纺织品、皮革、橡胶、塑料、纸业、医药、体育用品、砂轮网片等冲压下料作业。本机是计算机控制、液压、气动、机械传动为一体的全自动机床。下料机冲裁程序，包括横向、纵向、上下往复、自动进料、刀模自动旋转等子程序，全部嵌入计算机中作为控制核心。人机界面使用全中文液晶显示，操作简便。整机实现智能化，减轻操作工的劳动强度，提高生产效率，既安全又方便。在同类产品中，具有新颖性。

2 设备结构
　　智能全自动液压龙门下料机设备外形见图1，其结构由整体底座、冲头、横向传动定位、纵向传动送料、油泵、气缸和电气控制系统等组成。

　　冲头部分作竖直和横向运动，完成冲裁动作。竖直方向受油泵和气缸控制做上下往复动作，往复一次完成一次冲裁。水平横向由步进电机带动蜗轮中螺母旋转，使丝杆及与之相连接的水平移动轴向左或向右作水平移动，做冲裁定位。步进电机可保证定位准确。水平纵向传动送料由步进经减速器减速后，经输出轴皮带传动至送料齿轮完成送料部分的前移和后移动作，步进电机可保证送料长度的jingque控制。

3 全自动下料工作原理
　　智能全自动液压龙门下料机可进行错位不减刀和错位减刀两种复杂生产工艺的运动控制，完成连续冲压下料。错位冲裁工艺可节省原料，降低成本。

　　图2为错位不减刀的加工工艺图，一个往复冲料过程中横向左移和右移冲裁刀数相同。图3为错位减刀的加工工艺图，一个往复冲料过程中，向右冲裁过程比向左冲裁过程少一个冲裁动作。冲裁过程的初始定位距离、横向错位距离、相邻刀之间的横向距离以及纵向送料距离都可以设定。错位不减刀和错位减刀工艺的工作过程基本相同，程序流程见图4（错位不减刀）和图5（错位减刀）。

4 控制系统介绍

　　智能全自动液压龙门下料机控制系统由控制部分、驱动部分和监控部分组成。系统结构图见图6。
4.1 控制部分
　　本系统采用 LM系列专用高速运动控制模块LM3106A控制。LM3106A是专为实现高速运动控制而设计的模块，主要用于步进或伺服电机的定位控制。
　　LM3106A本体集成14通道24VDC输入，10通道晶体管输出，其输出有2个公共端，输出通道采用5-24VDC电源供电，具有两路高速输出，可做PWM(100KHz)或PTO(50KHz)使用，另外，还可以通过RS-232通讯口与触摸屏进行通讯。

　　4.2 驱动部分
　　智能全自动液压龙门下料机驱动部件包括横向步进电机、纵向步进电机和竖直液压气动装置。
　　步进电机及驱动器均采用和利时公司的产品，其中驱动器选择三相混合式步进驱动器SH-32206，16种细分运行模式可选，大驱动电流6A/相。下料及冲裁过程采用步进电机进行横向冲裁定位和纵向送料定位，保证加工定位精度，可有效地节省原料，防止错位废料。
　　冲头上下往复冲裁动作由油泵和气动装置完成，通过PLC控制电磁阀的得失电实现。
　　4.3 监控部分
　　上位监控部份由一台和利时触摸屏，配以监控软件来完成。触摸屏上可以进行动作操作，运行参数设定，工作状态选择以及显示PLC的输入输出点工作状态。图7-图8为触摸屏部分监控画面。

5 总结提高
       此设备采用性价比极高的和利时产品，包括PLC控制器、驱动器及触摸屏。提供整体解决方案，替代原来的单片机控制系统，减少了干扰和不稳定因素的影响，保证设备正常运行并达到良好的控制效果。设备对横向定位和纵向送料精度要求较高，采用步进电机进行横向和纵向定位，走位准确，能够满足复杂工艺的要求。