王志興

（中國(guó)重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司，山西 大同 037006）

CD-34B/2型半自動(dòng)盤齒輪內(nèi)圓端面磨床系統(tǒng)改造

王志興

（中國(guó)重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司，山西 大同 037006）

磨床加入觸摸屏，使人機(jī)界面更加靈活生動(dòng)，學(xué)習(xí)、操作更加方便。用伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)代替步進(jìn)電機(jī)，解決了電機(jī)因脈沖丟失造成的進(jìn)給位移誤差。

機(jī)床改造；人機(jī)界面；半閉環(huán)控制；工序步進(jìn)控制

1 原系統(tǒng)介紹

CD-34B/2半自動(dòng)盤齒輪內(nèi)圓端面磨床的電氣控制系統(tǒng)，是以三菱FX1N可編程控制器作為控制主機(jī)，F(xiàn)X-20DU為人機(jī)界面，進(jìn)給系統(tǒng)采用日本R0RZE公司生產(chǎn)的RD-383驅(qū)動(dòng)電源RM-59DOS步進(jìn)電機(jī)。

整個(gè)控制系統(tǒng)分成3個(gè)部分：

（1）強(qiáng)電部分。這部分包括內(nèi)磨、端磨電機(jī)、工件電機(jī)、液壓電機(jī)、水泵電機(jī)的控制及連鎖，這部分電器不參與自動(dòng)循環(huán)，僅作為機(jī)床自動(dòng)循環(huán)的運(yùn)行條件。

（2）操作和顯示部分。通過(guò)FX-20DU對(duì)整機(jī)的調(diào)整操作、自動(dòng)操作、參數(shù)予置及數(shù)據(jù)顯示。

（3）三菱FX1N可編程控制系統(tǒng)。這是整機(jī)的控制中心，它主要完成調(diào)整動(dòng)作，內(nèi)磨、端磨、順序磨等自動(dòng)控制工步控制，給步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電源的控制。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)根據(jù)FX-20DU設(shè)定脈沖數(shù)量發(fā)脈沖，發(fā)脈沖的同時(shí)進(jìn)行PLC計(jì)數(shù)、比較，數(shù)量達(dá)到則PLC發(fā)令使步進(jìn)驅(qū)動(dòng)停止再發(fā)脈沖。為了提高機(jī)床的磨削效率，在自動(dòng)循環(huán)中設(shè)有快速趨進(jìn)的自動(dòng)控制功能。

2 改造后的系統(tǒng)

改造后的系統(tǒng)保持原來(lái)工藝不變，硬件上作了很大的調(diào)整，軟件上也相應(yīng)地作了很大的改動(dòng)。以下將從幾個(gè)方面對(duì)新系統(tǒng)作一簡(jiǎn)單的介紹。

圖1 主界面

圖2 速度設(shè)定

圖3 參數(shù)設(shè)定、監(jiān)控

圖4 小鍵盤

2.1 人機(jī)界面

觸摸屏采用臺(tái)灣公司深圳市威綸通科技有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的MT6056iV產(chǎn)品，可以通過(guò)自帶軟件EasyBuilder8000設(shè)計(jì)操作和監(jiān)控界面。改造后的系統(tǒng)采用觸摸屏置數(shù)給PLC，同時(shí)觸摸屏同步采集PLC的數(shù)據(jù)信息，監(jiān)視并顯示機(jī)床各部件運(yùn)行狀態(tài)。詳細(xì)界面，見(jiàn)圖1。人機(jī)界面包括3個(gè)部分：主界面、速度設(shè)定、參數(shù)設(shè)定監(jiān)控。為了便于參數(shù)輸入，設(shè)計(jì)了一個(gè)小鍵盤，見(jiàn)圖2。

2.2 三菱FX1N可編程控制系統(tǒng)

PLC采用三菱FX1N-60MT。利用PLC的PLSY功能生成的可調(diào)脈沖控制伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)對(duì)脈沖數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算達(dá)到監(jiān)控位移量的目的。利用步進(jìn)梯形圖功能實(shí)現(xiàn)內(nèi)磨、端磨、順序磨的工序控制。

PLC的Y0、Y1輸出端為晶體管型輸出方式，利用FNC 57 PLSY指令可以使Y0、Y1產(chǎn)生高頻脈沖。具體指令使用方法如下：

S1：指定頻率：

16 位指令：1～32 767（Hz）

32 位指令：1～100 000（Hz）

在指令執(zhí)行過(guò)程中，變更S1指定的字軟元件的內(nèi)容后，輸出頻率也會(huì)隨之發(fā)生變化。

S2：指定產(chǎn)生脈沖量：

16 位指令：1～32 767（PLS）

32 位指令：1～214 748 364（PLS）

在指令執(zhí)行過(guò)程中，變更S2指定的字軟元件內(nèi)容后，將從下一個(gè)指令驅(qū)動(dòng)開(kāi)始執(zhí)行變更內(nèi)容。

D：指定輸出脈沖的Y編號(hào)

僅限于Y0、Y1有效。

D8 140（低位）和 D8 141(高位)、D8 142（低位）和 D8 143（高位）分別對(duì)應(yīng)Y0、Y1輸出脈沖數(shù)的累計(jì)。再利用MOV、ADD、SUB等指令可以實(shí)現(xiàn)砂輪位移量的實(shí)際值顯示和砂輪磨損補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/p>

系統(tǒng)控制涉及到的各個(gè)變量對(duì)應(yīng)于PLC中的不同的數(shù)據(jù)寄存器（D），通過(guò)觸摸屏可以對(duì)PLC的數(shù)據(jù)寄存器置數(shù)，以達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和位移量的目的。修改脈沖頻率，控制速度；修改脈沖個(gè)數(shù)，控制進(jìn)給位移量。另外，通過(guò)對(duì)PLC的相應(yīng)數(shù)據(jù)寄存器的實(shí)時(shí)采集，觸摸屏可以監(jiān)控并顯示各種狀態(tài)量，例如移動(dòng)速度、砂輪位置、砂輪補(bǔ)償量等等。

重新編寫了PLC程序。新程序用步進(jìn)梯形圖指令（STL），利用內(nèi)部軟元件狀態(tài)（S），在順控程序上面進(jìn)行工序步進(jìn)控制，實(shí)現(xiàn)了工藝對(duì)內(nèi)磨、端磨、順序磨的要求。S20-S27為內(nèi)磨程序；S35-S42為端磨程序；順序磨工藝為先內(nèi)磨后端磨，所以只需要在內(nèi)磨程序結(jié)束時(shí)加上一條判斷指令，當(dāng)判斷為順序磨時(shí)，內(nèi)磨結(jié)束后直接進(jìn)入端磨程序逐條執(zhí)行程序已完成端磨工序。工序流程見(jiàn)圖5。

圖5 工藝流程圖

2.3 伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)

伺服驅(qū)動(dòng)采用南京埃斯頓自動(dòng)控制技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的EDB-10APA伺服驅(qū)動(dòng)。伺服電機(jī)后置編碼器（PG），與電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，形成了半閉環(huán)反饋控制。相對(duì)于步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)控制，提高了控制精度。

圖7 改造后的系統(tǒng)控制方框圖

伺服驅(qū)動(dòng)的選擇控制方式（Pn041）修改為[1]位置控制（脈沖列指令），指令脈沖形式（Pn008）修改為[0]符號(hào) + 脈沖，Y0、Y1為脈沖信號(hào)，輸出特定頻率的定量脈沖控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度和角度。Y2、Y3為符號(hào)信號(hào)，通過(guò)電平變化改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。

3 新舊系統(tǒng)比較

采用觸摸屏為操作界面，人機(jī)界面簡(jiǎn)單、上手快。PLC輸出脈沖控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)量，配合符號(hào)輸入的高低電平變化來(lái)改變方向，實(shí)現(xiàn)控制位移量及改變運(yùn)動(dòng)方向的目的。采用伺服電機(jī)的半閉環(huán)控制，相對(duì)于原系統(tǒng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制，提高了控制精度，避免了因丟失脈沖引起的位移誤差造成殘次品的產(chǎn)生，提高了產(chǎn)出率。

[1] 《FX 1s、FX 1n、FX 2n、FX 2nc編程手冊(cè)》.三菱電機(jī)自動(dòng)化（上海）有限公司.2006/01.

[2] 《Easy Builder8000使用說(shuō)明書》.深圳市威綸通科技有限公司.2007/01.

[3] 《EDB系列交流伺服隨機(jī)手冊(cè)》.南京埃斯頓自動(dòng)控制技術(shù)有限公司.2008/01.

CD-34B/2 Semiautomatic Plate Gear Internal Bore Face-grinding Machine System Transformation

Wang Zhixing

The grinder joins the touchscreen,causes the man-machine contactsur face to be more nimble vividly,the study,the operation are more convenient.Actuates the electrical machinery with the servo to replace step-by-steps the electrical machinery,has solved to feed vectorerror which because the electrical machinery the pulse loss creates.

thee nginebed transforms；theman-machine contactsur face；halfclosed-loop control；the working procedure tostep-by-step controls

TM 75

A

1000-8136(2010)32-0033-02