西門子模塊CPUSR30

我公司經(jīng)營(yíng)西門子*現(xiàn)貨PLC；S7-200 S7-200SMART S7-300 S7-400 S7-1200 觸摸屏，變頻器，6FC，6SNS120 V10 V60 V80伺服數(shù)控備件：*電機(jī)（1LA7、1LG4、1LA9、1LE1），國(guó)產(chǎn)電機(jī)（1LG0，1LE0）大型電機(jī)（1LA8，1LA4，1PQ8）伺服電機(jī)（1PH，1PM，1FT，1FK，1FS）

針對(duì)這種應(yīng)用，人們研制出了“v型刨槽機(jī)”，為了提高這種機(jī)器的生產(chǎn)效率和加工精度，必須在機(jī)器上安裝自動(dòng)控制系統(tǒng)。本文介紹的是筆者用plc+hmi+交流伺服電機(jī)開發(fā)的針對(duì)這種“v型刨槽機(jī)”的一種控制系統(tǒng)。

工藝要求

由于在這種刨槽機(jī)上加工的板材一般都比較薄，為了保證折邊處有足夠的強(qiáng)度，刨槽的深度不能夠很深，所以控制精度要求很精確；同時(shí)，為了提高工件的折彎尺寸精度，對(duì)溝槽的長(zhǎng)度和位置控制也要精確。綜合以上因素考慮：整機(jī)的設(shè)計(jì)精度要達(dá)到0.01mm。根據(jù)工藝技術(shù)特點(diǎn)，工件的加工需要在x，y，z三個(gè)方向上分別進(jìn)行控制。其中x軸：溝槽的長(zhǎng)度；y軸：溝槽在板材上的位置；z軸：溝槽的深度。具體要求如圖2所示。
西門子模塊CPUSR30

控制要求

為了降低對(duì)操作人員的文化水平的要求，必須簡(jiǎn)化參數(shù)設(shè)定，采用友好的人機(jī)對(duì)話界面，能夠方便的控制機(jī)器的運(yùn)行，能夠監(jiān)視機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)；

另外為了提高機(jī)器的智能化水平，在本機(jī)器上開發(fā)了具有文件存儲(chǔ)和管理的功能。這樣就可以方便的以配方的形式進(jìn)行不同工件加工參數(shù)的管理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求以工件的編號(hào)作為數(shù)據(jù)組（可多達(dá)50組），每一個(gè)工件編號(hào)對(duì)應(yīng)一組工件的參數(shù)：長(zhǎng)度，厚度，刨削起點(diǎn)，開槽位置，溝槽深度（一條溝槽zui多可以分10刀進(jìn)行刨削，每一次進(jìn)刀深度設(shè)定范圍在0～0.99mm）等等。所有的參數(shù)可以隨時(shí)修改，隨時(shí)存儲(chǔ)。加工時(shí)，通過(guò)設(shè)定工件的編號(hào)來(lái)調(diào)用參數(shù)，如圖3，也可以按照重新設(shè)定的新參數(shù)來(lái)加工工件。



機(jī)器的工藝控制上要求機(jī)床有手動(dòng)和自動(dòng)功能。手動(dòng)時(shí)，機(jī)床每次只在一個(gè)固定的位置（可以任意設(shè)定）上刨一道槽。自動(dòng)時(shí)，機(jī)床可以根據(jù)設(shè)定的工件號(hào)調(diào)用長(zhǎng)度，厚度，刨削起點(diǎn)，開槽位置，溝槽深度等參數(shù)，在板材上自動(dòng)刨出合乎要求的溝槽。圖4示出操作界面。



方案確定

綜合以上的要求，由于是位置控制，而且控制精度要求較高（0.01mm），所以應(yīng)當(dāng)采用步進(jìn)電機(jī)或者是交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。控制系統(tǒng)可以有多種選擇：數(shù)控系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡；hmi+plc等。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型

步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格要比交流伺服電機(jī)便宜，缺點(diǎn)是它高速力矩特性較軟，會(huì)限制運(yùn)行速度的提高，從而影響機(jī)器的工作效率的提高。而交流伺服電機(jī)則能夠勝任高速運(yùn)行，所以從提高工作效率的角度來(lái)說(shuō)選擇交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠提高設(shè)備的適用范圍，從而提高設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

控制系統(tǒng)的選型

專門的數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是功能很全面，適用于復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制，價(jià)格比較高，zui重要的是它對(duì)操作人員的要求比較高，而在這里的控制程序單一，不需要操作人員經(jīng)常的改變控制程序，所以不適合用在小型機(jī)床。

微型計(jì)算機(jī)＋運(yùn)動(dòng)控制卡這種方案

硬件成本比前者要低一些，但是控制軟件的穩(wěn)定性對(duì)操作系統(tǒng)依賴性很強(qiáng)，操作系統(tǒng)一旦癱瘓，將直接影響生產(chǎn)的進(jìn)行。另外計(jì)算機(jī)對(duì)環(huán)境要求高，體積大，可移動(dòng)性差，不適合安裝在小型機(jī)床上。

hmi和plc本來(lái)就是面向工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的高穩(wěn)定性產(chǎn)品，物理尺寸非常適合安裝在小型機(jī)床上，價(jià)格上也比較便宜?？刂栖浖_發(fā)采用簡(jiǎn)單易學(xué)的ld梯形圖語(yǔ)言，控制系統(tǒng)軟件的開發(fā)，調(diào)試很容易，plc運(yùn)行非常穩(wěn)定，幾乎不需要程序維護(hù)。比較而言：

hmi+plc的方案應(yīng)該是的選擇。

硬件系統(tǒng)

系統(tǒng)硬件方案如圖5所示。


控制回路

包括按鈕，指示燈等。二次回路采用dc24v，串入急停按鈕控制動(dòng)力回路接觸器，直接控制供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

供電系統(tǒng)

伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)力電采用ac380v供電，由接觸器控制。一西門子模塊CPUSR30臺(tái)可以輸出電壓為dc24v的開關(guān)電源。提供人機(jī)界面電源、plc的輸入信號(hào)電源。二次控制回路單獨(dú)使用另一路dc24v開關(guān)電源。

伺服動(dòng)力電源是三相ac220v的制式，所以要提供一臺(tái)380-220干式變壓器，作為電壓的轉(zhuǎn)換。

plc電源是ac220v等級(jí)的，可以從ac380取一相使用，但考慮到電源隔離以后，電源的質(zhì)量有一定的提高，對(duì)plc有利，因此從380-220干式變壓器輸出端取兩相使用。