PLC定位控制和變頻器在磨削機中的應用

彭建軍　謝麗君

摘要：本文所介紹的磨削機設備控制系統(tǒng)，主要以PLC定位控制為核心，分別控制拖板、電機刀盤等等，同時也采用了觸摸屏控制和伺服系統(tǒng)，既簡化了用戶編程工作，同時也簡化了控制系統(tǒng)，最大限度的提升了系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：PLC定位控制；變頻器；磨削機；應用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0008-02

完成電鍍之后的版輥，經(jīng)常出現(xiàn)粗細不均勻的問題，在此便涉及到了磨削機，經(jīng)多次打磨之后，將其變成粗細均勻的成品。在此過程中。磨削的精度應在0.01mm～0.05mm之間。在具體加工過程中，刀具應處于直線運動狀態(tài)，通過磨削加工，可實現(xiàn)高效化切削，同時也對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了簡化。

1 工藝流程分析

在磨削機控制系統(tǒng)中使用3臺變頻器，對版輥轉(zhuǎn)動、刀盤轉(zhuǎn)動、托盤移動的電機進行有效控制。刀盤主軸系統(tǒng)接入PLC，可對伺服控制系統(tǒng)加以定位，從而保持一定的進刀距離，如此可確保版輥符合相關(guān)設計要求。光電通常需安裝在傳動輪上，將拖板長度轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳拿}沖信號，借助可編程控制器進行計數(shù)，待數(shù)值達到特定局限時，停止正在移動的控制托盤。在此過程中，對橫向移動控制的精度要求較低。通過PIC內(nèi)部計數(shù)器可完成上述操作，與此同時，也節(jié)約了大量成本，噴霧閥在機器正常運行的過程中，可為版輥提供冷卻液，以此確保其表面的光滑程度，避免產(chǎn)生磨損問題。

為了全面提升生產(chǎn)線的運行安全性、使用可靠性、操作靈活性、磨削精準性、維護方便性，在對控制系統(tǒng)進行設計的過程中。主要以手動和自動方式為主。在手動操作過程中。工作人員通過屏幕上的操作按鈕，實現(xiàn)啟動、停止控制，并通過操作手柄對伺服的進退加以控制，以此為后續(xù)的設備維修與調(diào)試提供便利條件。如此可直觀顯示出檢測過程中的版輥平均值、最小值以及最大值等相關(guān)信息，以此為后續(xù)的控制提供便利條件[1]。

2 磨削機控制系統(tǒng)硬件設計分析

2.1 設計目標及設備構(gòu)成

磨削機主要是由單軸定位控制器、變頻器、觸摸屏、交流伺服系統(tǒng)、小型可編程控制器、模塊等共同構(gòu)成。其中，可編程控制器屬于其核心部分，其輸出部分可對驅(qū)動電機和伺服系統(tǒng)進行控制，并可接收保護繼電器的相關(guān)信號，在具體設計過程中，主要通過FX2N-4DA和PLC進行檢測，并完成自動磨削。通過伺服可對進刀量進行有效控制，借助光電開關(guān)和內(nèi)部計數(shù)器，可對拖板移動距離進行讀取，通過觸摸屏可獲取友好、方便的人機通訊。

2.2 PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)主要是由伺服、可編程邏輯控制器、擴展模塊、光電接近開關(guān)、觸摸屏等共同構(gòu)成，在具體磨削過程中，主要功能包括人機通訊、伺服、閉環(huán)控制檢測、邏輯動作等等。定位控制器和伺服的結(jié)合模塊：磨削機在正式應用之前，需將絲杠上的頭盤停在相同位置，以此為后續(xù)加工提供便利條件，否則極易產(chǎn)生工件破損和刀劍破損的問題。實踐過程中，主要通過私服系統(tǒng)進行定位，通過速度負反饋的引入，防止了外界擾動以及參數(shù)變化對于系統(tǒng)運行狀態(tài)所產(chǎn)生的不良影響，從而最大限度的提升系統(tǒng)應用的穩(wěn)定性以、精準性、動態(tài)響應性等等。為了將精度控制在合理范圍之內(nèi)，可通過閉環(huán)跟蹤控制，對進刀距離進行調(diào)整。對于伺服電機而言，其信號反饋主要包括零位、伺服結(jié)束、伺服準備等等。在外部設定中，通過數(shù)字開關(guān)可將定位速度、位置等信息傳輸至定位單，最終成為整個控制系統(tǒng)中較為關(guān)鍵和智能的控制環(huán)節(jié)。如圖1所示。

3 系統(tǒng)軟件設計分析

3.1 PLC控制軟件設計

在設計PLC的控制軟件過程中，通常包括以下模塊，報警以及報警處理模塊、自動切削檢測模塊、上電初始化模塊等，內(nèi)部具體指令包括邏輯指令、功能指令、步進順控指令，同時也包括其他的特殊指令，具有運行穩(wěn)定、修改便捷、操作靈活等優(yōu)勢，在初始化過程中，主要包括私服歸零、刀盤進給絲杠等等，將上電伺服控制刀盤軸處于歸零狀態(tài)，拖板也應結(jié)合具體需求，回歸至零點位置。在此過程中，如果刀盤主軸超過規(guī)定限制，系統(tǒng)便會自動發(fā)出警報，且刀盤主軸也會回歸零位，為提升加工效率，用戶一般可將應用率較高的磨削周期存儲起來，為后續(xù)應用提供便利[2]。

3.2 觸摸屏設計

觸摸屏可代替撥碼盤。操控按鈕等等。通過組態(tài)軟件可確保用戶畫面的豐富性和生動性，同時也為后續(xù)操作提供便利條件，便于研究開發(fā)，屬于理想化的人機交互界面。在該系統(tǒng)中，主要包括登陸畫面、粗切顯示監(jiān)控畫面、手動操作畫面、精切顯示監(jiān)控畫面、主畫面、故障顯示畫面以及報警顯示等等，同時也包括顯示故障的窗口畫面。在登陸畫面中，要求使用人員在正式登陸之前輸入相關(guān)口令，以此防止非法人員隨意操作和修改。在主畫面中，通過某項操作的選擇，再按動相關(guān)按鈕，便可完成畫面切換。手動操控畫面主要是借助觸摸鍵的靈活多樣以及豐富化功能直接對設備進行手動停機、啟動控制。自動操控畫面主要用于拖板移動距離、版輥直徑、切削量等的設定。監(jiān)控畫面包括兩個，其中一個主要負責對設備的動作狀況進行顯示，而另外一個則要負責對限位開關(guān)動作狀況進行顯示。在故障顯示畫面中，可對設備運行過程中的故障進行及時警報，并可對警報的消息、恢復時間、確認時間以及日期等進行顯示，用戶在查看故障時，只需用手觸摸便可在窗口彈出相應畫面，如此更加便于工作人員采取必要處理措施。

環(huán)閉控制需緊密圍繞產(chǎn)品具體的質(zhì)量要求，對運行過程中，可能會由于外部因素所導致的切削量不足問題加以判斷，并以此為基礎，對切削量進行實時調(diào)整與優(yōu)化，通過多次補償，可生產(chǎn)出理想化的產(chǎn)品，滿足具體的生產(chǎn)加工需求。

4 結(jié)語

綜上所述，通過伺服控制系統(tǒng)的應用，可將穩(wěn)態(tài)誤差控制在合理范圍內(nèi)，可見該系統(tǒng)應用精度之高。本文所提及的變頻器和PLC定位控制，在實踐應用過程中，具有性價比高、運行靈活、工作可靠、簡單實用等優(yōu)勢，推廣和普及價值較高。該設計方案的實踐應用，不僅使生產(chǎn)效率得到大幅度提升，且自動化程度較高，為設備的靈活性和可維護性提供了有力保障。

參考文獻

[1]賴乙宗，邱釗湃，陳劍東，等.一種基于PLC的磨刀機數(shù)控系統(tǒng)設計[J].機床與液壓，2015，8（14）：132-135.

[2]徐霞棋，唐厚君.PLC定位控制和變頻器在磨削機中的應用[J].工業(yè)控制計算機，2015，2（12）：56-57+59.