隨著市場(chǎng)發(fā)展與分工細(xì)化，磨刀機(jī)也順應(yīng)行業(yè)的發(fā)展，在刀剪制造、印刷造紙、刮刀、紙箱板金、截床、木工、塑革等領(lǐng)域得到rr廣泛應(yīng)用。不同行業(yè)對(duì)其磨刀機(jī)具備符合本領(lǐng)域不同的特殊功能要求，所以在不同的行業(yè)使用不同款式磨刀機(jī)?。本文就一種在刀剪制造業(yè)常用的磨刀機(jī)進(jìn)行研究和開發(fā)。某公司開發(fā)了刀剪制造業(yè)使用的一款磨刀機(jī)，原采用的數(shù)控系統(tǒng)，專為數(shù)控機(jī)床開發(fā)的，功能強(qiáng)大，操作復(fù)雜，配備許多對(duì)本機(jī)不需要的功能，且系統(tǒng)需要新添加功能十分煩難。所以比較高的開發(fā)成本和復(fù)雜的操作系統(tǒng)制約了其市場(chǎng)的開拓∽1。本人經(jīng)過對(duì)設(shè)備功能與工藝詳細(xì)的研究，設(shè)計(jì)出通過觸摸屏與PLC連接組成的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作界面精美方便，功能豐富，符合設(shè)備使用要求，且成本低廉，容易實(shí)現(xiàn)，能取得明顯的效果。本文就這種方案，設(shè)計(jì)詳細(xì)的電氣控制系統(tǒng)及其軟件沒計(jì)過程。
1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本設(shè)備的硬件系統(tǒng)如圖1所示，由PLC、觸摸屏、定位模塊、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)、FX2N-485-BD通信板、變頻器、三相感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)、開關(guān)量輸入部分及開關(guān)最輸出部分等組成。其中控制核心PLC采用三菱FX2N-40MT¨o。觸摸屏采用eViewMT506T，它是全新一代的丁業(yè)嵌入式觸摸屏人機(jī)界面，色彩豐富，圖象逼真，獨(dú)特的多視窗操作功能，功能強(qiáng)大的中文編輯軟件，可完成復(fù)雜的人機(jī)界面設(shè)計(jì)，通過RS-485與PLC連接組成操作系統(tǒng)”?。定位模塊采用i菱FX：。-10GM，它不僅可以處理單速定位和中斷定位，且能處理復(fù)雜的控制，如多速操作?。為了降低成本，伺服控制統(tǒng)采用廣州數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器DA98A和交流伺服電機(jī)175SJT—M220D，DA98A采用超大規(guī)模集成電路芯片，智能功率模塊，具備完善的保護(hù)功能，采用優(yōu)化PID控制算法，提高了位置與速度控制的準(zhǔn)確性和快速性。使用FX：。-485．BD通信板實(shí)現(xiàn)PLC與變頻器的數(shù)據(jù)傳輸功能，控制和監(jiān)視變頻器的轉(zhuǎn)速等參數(shù)。變頻器采用i菱FR．F740系列，其為多功能型、適合一般負(fù)載，內(nèi)置有獨(dú)立的RS485通訊I=1¨1。開關(guān)量量輸入部分有：減速回零近點(diǎn)開關(guān)、正反／向限位開關(guān)、工作臺(tái)進(jìn)／退限位開關(guān)和各種報(bào)警信號(hào)輸入等。開關(guān)量輸出部分有：控制各電機(jī)接觸器的信號(hào)輸出。
2設(shè)備控制及工作過程
本磨刀機(jī)主要是由砂輪電機(jī)控制系統(tǒng)、工作臺(tái)液壓控制系統(tǒng)、冷卻控制系統(tǒng)、磁吸控制系統(tǒng)、滑潤(rùn)控制系統(tǒng)所組成。其中砂輪電機(jī)控制系統(tǒng)包括砂輪電機(jī)變頻調(diào)速控制及磨刀軸位置控制系統(tǒng)，位置控制是由一伺服驅(qū)動(dòng)控制一交流伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)；工作臺(tái)液壓控制系統(tǒng)是由一油泵提供液壓動(dòng)力通過電磁閥控制其左右運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)磨刀過程，用一流量調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)；冷卻控制系統(tǒng)是由一水泵來實(shí)現(xiàn)磨刀過程的冷卻；磁吸控制系統(tǒng)是由一磁吸來固定工件；滑潤(rùn)控制系統(tǒng)是由一小油泵來實(shí)現(xiàn)設(shè)備各主要運(yùn)動(dòng)部件的滑潤(rùn)。設(shè)備有手動(dòng)和自動(dòng)功能，手動(dòng)包括磨刀定位的點(diǎn)動(dòng)、工作臺(tái)的左右點(diǎn)動(dòng)、各電機(jī)的啟動(dòng)與停止、磁吸的吸合與松開等，主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的調(diào)試、工件的定位及對(duì)刀零點(diǎn)的設(shè)置，自動(dòng)丁作過程為：?jiǎn)?dòng)走零點(diǎn)走砂輪補(bǔ)償工作臺(tái)復(fù)位走粗進(jìn)給走精進(jìn)給。
3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3．1 人機(jī)界面的軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)備工藝和控制要求，觸摸屏的操作界面用EB500軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)有信息界面、開機(jī)界面、數(shù)據(jù)界面、工作界面和調(diào)試窗口。如圖2所示。
其中信息界面有日期和時(shí)間的顯示、機(jī)器使用狀態(tài)顯示、機(jī)器故障顯示(包括正向限位故障、負(fù)向限位故障、伺服驅(qū)動(dòng)器報(bào)警、砂輪電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)故障、冷卻電機(jī)故障、油泵電機(jī)故障、PLC故障等)，還可以通過輸入正確密碼進(jìn)入調(diào)試窗口。開機(jī)界面設(shè)計(jì)有油泵、水泵、潤(rùn)滑泵、磁吸等開與關(guān)的按鍵及砂輪電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)速顯示項(xiàng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的控制。數(shù)據(jù)界面設(shè)計(jì)有砂輪補(bǔ)償量數(shù)據(jù)項(xiàng)設(shè)置、粗進(jìn)給量數(shù)據(jù)項(xiàng)設(shè)置、精進(jìn)給量數(shù)據(jù)項(xiàng)設(shè)置、進(jìn)給次數(shù)和光磨次數(shù)設(shè)定，每項(xiàng)數(shù)據(jù)的設(shè)置通過觸動(dòng)相應(yīng)控件，彈出一個(gè)數(shù)字小鍵盤，輸入數(shù)字即可修改相應(yīng)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)。工作界面設(shè)有手動(dòng)／自動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)、手動(dòng)狀態(tài)下可操作石、Z軸的點(diǎn)動(dòng)、步長(zhǎng)選擇、回機(jī)械零點(diǎn)、對(duì)刀后程序清零設(shè)置及位移值的顯示；在開機(jī)界面起動(dòng)各功能，數(shù)據(jù)界面正確設(shè)置好各項(xiàng)數(shù)據(jù)，就可以操作自動(dòng)狀態(tài)下的啟動(dòng)和停止按鍵。調(diào)試界面設(shè)有調(diào)試開關(guān)、有關(guān)動(dòng)作速度設(shè)置、有關(guān)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元清零按鈕等控件。當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)，拒絕接受任何手動(dòng)和自動(dòng)狀態(tài)下的移動(dòng)指令，在調(diào)試狀態(tài)下可接受手動(dòng)狀態(tài)下的移動(dòng)指令?？蓪?duì)各項(xiàng)移動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。本窗為了方便熟悉機(jī)器的工程師排除故障時(shí)使用。設(shè)計(jì)好的界面經(jīng)EB500編譯無誤后，從個(gè)人電腦中下載到觸摸屏，觸摸屏通過RS-485通信電纜直接與PLC編程器端口連接。這樣，通過觸摸屏的操作畫面，就可以對(duì)各工藝參數(shù)實(shí)施讀寫操作。
3．2 PLC的軟件設(shè)計(jì)
PLC程序采用SFC語言方式編程，SFC語言是一種流程圖語言，比較適合本系統(tǒng)流程式的編程一o。PLC程序包括初始化程序、手動(dòng)程序和自動(dòng)程序等部分，其關(guān)系流程如圖3所示。初始化程序包括對(duì)有關(guān)的輔助繼電器和存儲(chǔ)區(qū)的清零，顯示項(xiàng)的設(shè)置，與定位模塊的初始設(shè)置，與變頻器通信的程序等，手動(dòng)程序主要實(shí)現(xiàn)丁作臺(tái)點(diǎn)動(dòng)、砂輪點(diǎn)動(dòng)、回機(jī)械零點(diǎn)、設(shè)對(duì)刀零點(diǎn)等功能。自動(dòng)啟動(dòng)后，先走對(duì)刀零點(diǎn)和工作臺(tái)復(fù)位，走砂輪補(bǔ)償，粗磨，光磨，返回等待再次啟動(dòng)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)某故障時(shí)，立即中斷運(yùn)行，返回手動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行中斷處理。PLC與定位模塊通過FROM／TO指令進(jìn)行功能命令和數(shù)據(jù)的傳送。PLC通過FX：。-485一BD通信板與變頻器通信采用幀式數(shù)據(jù)流方式，變頻器傳送數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成ASCⅡ碼，而且不同的功能的數(shù)據(jù)采用不同的數(shù)據(jù)格式幀，按照變頻器要求設(shè)定數(shù)據(jù)格式，使用RS指令實(shí)現(xiàn)與變頻器的命令和數(shù)據(jù)的傳送。
4結(jié)束語
終過反復(fù)調(diào)試，優(yōu)化電子齒輪設(shè)置和合理的定位補(bǔ)償。實(shí)際應(yīng)用表明：設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)性能良好，磨刀精度滿足使用的要求。本控制系統(tǒng)人機(jī)界面友好，比專用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)易于理解，便于操作，系統(tǒng)的功能添加與修改十分容易實(shí)現(xiàn)，可在一些功能簡(jiǎn)單的專用機(jī)床上推廣。
