基于PLC的柱面打磨機床控制系統(tǒng)設計 (1)

1、科技信息1、引言聚 氯 乙 烯 作 為 熱 塑 材 料 , 具 有 較 好 的 機 械 強 度 , 同 時 其 韌 性 、 保 溫 性 等 性 能 優(yōu) 異 , 在 油 脂 、 啤 酒 、 食 品 等 領 域 作 為 容 器 材 料 , 有 著 十 分 廣 泛 的 應 用 。某 企 業(yè) 生 產(chǎn) 內 直 徑 為 2米 的 圓 筒 形 聚 氯 乙 烯 容 器 , 容 器 由 多 塊 柱 面 拼 裝 組 成 , 柱 面 如 圖 1所 示 。 加 工 工 藝 要 求 打 磨 柱 面 內 表 面 , 然 后 涂 膠 , 粘 貼 保 溫 海 綿 。 要 求 打 磨 均 勻 , 不 能 有 明 顯 劃 痕 。

2、 本 設 備 開 發(fā) 之 前 , 聚 氯 乙 烯 柱 面 的 打 磨 全 部 由 工 人 手 動 完 成 , 加 工 精 度 差 、 速 度 慢 , 而 且 加 工 環(huán) 境 粉 塵 大 , 損 害 工 人 身 體 健 康 。針 對 上 述 情 況 , 設 計 了 以 LS 公 司 (原 LG MASTER-K120S 型 PLC 為 控 制 核 心 的 柱 面 自 動 打 磨 設 備 。 經(jīng) 試 驗 及 實 際 應 用 , 該 設 備 人 機 界 面 友 好 , 操 作 簡 單 , 自 動 化 程 度 高 , 打 磨 表 面 平 整 均 勻 , 滿 足 粘 貼 海 綿 的 要 求 。圖 1聚

3、氯 乙 烯 柱 面 示 意 圖2、機械結構及驅動系統(tǒng)打 磨 設 備 由 機 架 、 托 盤 、 驅 動 系 統(tǒng) 、 打 磨 工 作 頭 、 門 、 除 塵 系 統(tǒng) 和 防 護 罩 等 組 成 , 如 圖 2所 示 。 托 盤 放 置 在 導 軌 上 , 方 便 查 看 及 更 換 打 磨 對 象 。 打 磨 工 作 頭 由 三 臺 步 進 電 機 通 過 同 步 齒 形 帶 、 絲 杠 驅 動 , 實 現(xiàn) 其 空 間 定 位 , 如 圖 3所 示 。 柜 門 及 前 面 板 采 用 有 機 玻 璃 材 料 , 方 便 觀 察 加 工 過 程 。 工 作 過 程 中 , 將 產(chǎn) 生 較 多 塵

4、屑 顆 粒 , 為 了 改 善 工 作 環(huán) 境 , 設 計 有 除 塵 機 。 除 塵 機 采 用 震 動 布 袋 式 除 塵 原 理 , 除 塵 機 下 部 可 以 方 便 開 閉 , 用 于 取 出 灰 塵 顆 粒 等 。圖 2柱 面 自 動 打 磨 設 備 結 構 示 意 圖圖 3自 動 打 磨 設 備 驅 動 系 統(tǒng) 示 意 圖3、設備的工作原理及工作過程本 設 備 通 過 調 節(jié) 打 磨 工 作 頭 與 待 打 磨 表 面 間 的 壓 力 , 來調 節(jié) 打 磨 效 果 。 當 壓 力 達 到 預 設 值 時 , 啟 動 打 磨 電 機 , 沿 柱 面 軸 向 (X 方 向 打 磨 。

5、壓 力 傳 感 器 的 安 裝 如 圖 4所 示 。圖 4中 導 軌 由 Z 向 步 進 電 機 通 過 絲 杠 驅 動 , 通 過 調 整 位 置 來 調 節(jié) 壓 力 。 本 行 程 打 磨 結 束 后 , 抬 起 打 磨 電 機 , Y 軸 步 進 , 開 始 下 一 行 程 的 打 磨 。圖 4壓 力 傳 感 器 安 裝 示 意 圖4、控制系統(tǒng)硬件組成控 制 系 統(tǒng) 的 硬 件 組 成 主 要 由 操 作 屏 、 PLC 系 統(tǒng) 、 步 進 電 機 及 驅 動 器 、 壓 力 傳 感 器 、 變 送 器 、 限 位 開 關 等 組 成 , 如 圖 5所 示 。 PLC 采 用 韓 國 L

6、S 公 司 (原 LG 公 司 的 MASTER-K120S 系 列 , 集 成 兩 軸 位 置 控 制 模 塊 , 位 置 控 制 指 令 豐 富 , 24路 數(shù) 字 輸 入 、 16路 數(shù) 字 輸 出 , 擴 展 12位 A/D 轉 換 模 塊 。 PLC 采 集 壓 力 值 , 通 過 Z 軸 步 進 電 機 驅 動 打 磨 頭 上 下 運 動 , 調 節(jié) 壓 力 大 小 。 PLC 只 有 兩 軸 位 置 控 制 模 塊 , 通 過 外 部 繼 電 器 進 行 切 換 , 控 制 三 臺 步 進 電 機 , 有 效 降 低 了 設 備 的 硬 件 成 本 。圖 5控 制 系 統(tǒng) 硬 件

7、 組 成 框 圖壓 力 傳 感 器 量 程 20KG , 通 過 變 送 器 輸 出 4-20mA , 直 接 送 入 PLC A/D 轉 換 模 塊 。操 作 屏 采 用 無 錫 信 捷 公 司 的 OP560-L, 5.7英 寸 單 色 , 能 夠 顯 示 20行 漢 字 。 具 有 S485/232通 信 口 , 編 輯 軟 件 兼 容 觸 摸 屏 編 輯 軟 件 , 開 發(fā) 快 捷 。 操 作 屏 主 要 顯 示 打 磨 對 象 的 長 度 、 寬變送器 X 、 Y 、 Z 限位開關及托盤檢測操作屏數(shù)據(jù)交換位置控制模塊 1位置控 制模塊 2A/DPLC操作面板方向 位置 速度方向 位置

8、 速度 4-20mA控制、 狀態(tài)反饋 控制、 狀態(tài)反饋驅動器 1驅動器 2驅動器 3X 軸步進電機除塵電機 打磨電機壓力傳感器Z 軸步進電機Y 軸步進電機 基于 PLC 的柱面打磨機床控制系統(tǒng)設計河 南 工 業(yè) 大 學 電 氣 工 程 學 院鄭維康 劍 偉摘 要本 文 介 紹 了 一 種 經(jīng) 濟 型 柱 面 自 動 打 磨 車 床 控 制 系 統(tǒng) 的 設 計 方 案 。 本 方 案 由 壓 力 傳 感 器 采 集 打 磨 頭 與 柱 面 間 壓 力 , 由 壓 力 控 制 打 磨 精 度 和 質 量 ; PLC 內 部 集 成 位 置 控 制 功 能 , 通 過 三 臺 步 進 電 機 驅 動

9、 打 磨 電 機 空 間 移 動 ; 有 42個 功 能 鍵 的 文 本 顯 示 器 構 成 人 機 界 面 。 PLC 的 兩 軸 位 置 控 制 功 能 通 過 外 部 繼 電 器 切 換 控 制 三 臺 步 進 電 機 , 運 行 可 靠 , 降 低 了 系 統(tǒng) 硬 件 成 本 。關鍵詞位 置 控 制 柱 面 打 磨 PLC剖 面 圖待 打 磨 表 面俯 視 圖側 視 圖機 架106015601820除 塵 機 防 護 罩門托 盤打 毛 工 作 頭Z 向 導 軌 絲 杠X 向 電 機 、減 速 機 X 向 導 軌同 步 齒 形 帶支 腿Z 向 電 機Y 向 電 機 Y 向 導 絲 杠沙

10、布 輪導 軌 滑 塊 配 重垂 直 滑 塊底 板 壓 力 傳 感 器電 機 計算機與網(wǎng)絡173 科技信息遠 程 教 育 網(wǎng) 進 行 網(wǎng) 上 學 習 。目 前 我 系 遠 程 教 學 網(wǎng) 提 供 了 幾 十 門 課 程 的 網(wǎng) 絡 教 學 環(huán) 境 , 并 在 不 斷 完 善 和 豐 富 。 學 生 可 通 過 網(wǎng) 絡 與 教 師 、 同 學 進 行 實 時 交 談 , 進 行 網(wǎng) 上 答 疑 、 討 論 、 上 交 作 業(yè) 等 。 這 些 都 很 受 學 生 歡 迎 。 尤 其 是 對 個 別 的 殘 疾 學 生 來 說 , 網(wǎng) 上 教 學 更 顯 優(yōu) 越 性 。 3、 充 分 發(fā) 揮 校 園

11、網(wǎng) 的 作 用 搞 好 學 歷 教 育校 園 網(wǎng) 絡 是 學 校 教 與 學 的 紐 帶 , 搞 好 學 歷 教 育 , 學 生 可 以 從 校 園 網(wǎng) 上 得 到 更 多 的 知 識 信 息 , 也 能 及 時 地 發(fā) 布 自 己 的 信 息 , 并 實 現(xiàn) 網(wǎng) 上 交 流 、 討 論 。 這 樣 不 僅 使 學 生 自 主 地 學 習 , 而 大 大 豐 富 和 充 實 課 余 生 活 。 教 師 的 備 課 可 從 校 園 網(wǎng) 中 獲 得 更 多 教 學 信 息 , 及 時 了 解 學 生 的 學 習 情 況 , 教 師 可 方 便 地 、 有 選 擇 地 比 較 教 學 信 息 資 源

12、 , 然 后 通 過 校 園 網(wǎng) 向 學 生 進 行 指 導 , 以 提 高 教 學 質 量 。 具 體 的 做 法 是 : 教 師 要 建 立 自 己 的 教 學 主 頁 ; 在 教 學 主 頁 要 有 自 己 任 教 課 程 的 多 媒 體 教 材 ; 配 合 教 學 進 度 , 定 期 更 新 討 論 主 題 ; 每 周 定 時 與 網(wǎng) 上 的 學 生 進 行 實 時 交 談 、 輔 導 、 答 疑 ; 利 用 自 己 的 郵 箱 (E-mail 收 繳 學 生 作 業(yè) 及 收 集 學 生 對 教 學 意 見 或 建 議 。參考文獻1陳 琦 , 劉 儒 德 . 信 息 技 術 教 育 應

13、 用 . 人 民 郵 電 出 版 社 2王 洪 , 沈 凌 霄 . 計 算 機 與 教 育 . 電 子 工 業(yè) 出 版 社(上 接 第 172頁 結束初始化設置參數(shù)啟動調節(jié)壓力打磨一次 調整位置 打磨結束回零YN YN度 , 壓 力 預 設 值 、 當 前 值 , 當 前 打 磨 電 機 X 、 Y 、 Z 坐 標 位 置 等 信 息 。 具 有 42個 功 能 鍵 , 機 械 式 按 鍵 可 以 避 免 誤 操 作 。 操 作 鍵 主 要 有 “ 啟 動 ” 、 “ 停 止 ” 、 “ X+” “ X-” “ Y+” “ Y-” “ Z+” “ Z-” “ 回 零 ” “ 暫 停 ” “ 幫

14、 助 ” “ 設 置 ” 等 。 操 作 界 面 主 要 有 監(jiān) 控 界 面 、 設 置 界 面 和 幫 助 界 面 等 。除 塵 電 機 和 打 磨 電 機 手 動 模 式 下 由 操 作 面 板 控 制 , 自 動 模 式 下 由 PLC 程 序 控 制 。5、P LC 程序設計本 設 備 程 序 流 程 圖 如 圖 6所 示 。主 要 由 參 數(shù) 設 置 、 壓 力 調 整 、 回 零 等 部 分 組 成 。 通 過 操 作 屏 設 置 打 磨 曲 面 的 長 、 寬 , 打 磨 壓 力 等 參 數(shù) 。 參 數(shù) 存 放 在 PLC 的 掉 電 存 儲 數(shù) 據(jù) 單 元 內 , 如 果 用

15、戶 不 進 行 設 置 , 則 以 上 次 設 置 值 為 準 。壓 力 調 整 程 序 流 程 圖 如 圖 6所 示 , 首 先 檢 測 當 前 壓 力 值 , 當 壓 力 小 于 設 定 值 時 , 通 過 Z 軸 步 進 電 機 驅 動 打 磨 頭 下 行 , 如 果 壓 力 大 于 設 定 值 則 上 行 。 Z 軸 步 進 量 跟 據(jù) 壓 力 情 況 自 適 應 調 整 , 避 免 壓 力 忽 大 忽 小 , 出 現(xiàn) 振 蕩 現(xiàn) 象 。打 磨 程 序 先 啟 動 X 軸 電 機 再 啟 動 打 磨 電 機 , 避 免 留 下 凹 痕 。 回 零 程 序 根 據(jù) 設 定 參 數(shù) 回 到

16、 零 點 , 由 X 、 Y 、 Z 軸 限 位 開 關 校 準 當 前 位 置 值 , 避 免 誤 差 積 累 。圖 6主 程 序 流 程 圖圖 7壓 力 調 節(jié) 程 序 流 程 圖6、結束語本 系 統(tǒng) 采 用 PLC 和 操 作 屏 組 成 的 控 制 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 對 柱 面 自 動 打 磨 設 備 的 控 制 和 管 理 。 該 系 統(tǒng) 具 有 友 好 的 人 機 交 互 界 面 , 控 制 靈 活 , 自 動 化 程 度 高 , 大 大 提 高 了 柱 面 打 磨 的 質 量 和 效 率 , 降 低 了 工 人 勞 動 強 度 , 改 善 了 工 作 環(huán) 境 。 通 過 實 際 調 試 及 使 用 , 效 果 良 好 , 滿 足 了 加 工 工 藝 要 求 。 由 于 壓 力 傳 感 器 的 輸 出 信 號 對 設 備 的 工 作 性 能 至 關 重 要 , 在 布 線 時 應 與 步 進 電 機 線 路 保 持 一 定 的 距 離 , 同 時 使 用 屏 蔽 線 , 避 免 壓 力 信 號 受 干 擾 。參考文獻1MASTER -K120系 列 可 編 程 控 制 器 用 戶 手 冊 Z.LS 產(chǎn) 電 , 2006.2白 麗 莉 , 原 思 聰 , 嚴 潔 . 變 頻 器 、 PLC 在 水 處 理 實 驗 監(jiān) 控 系