PLC在自动磨花机中的应用

PLC在自动磨花机中的应用

 PLC在自动磨花机中的应用  
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魏明       海南华明自动化控制系统有限公司  吴青  海南金盘特种变压器厂    
1、概述   
  特种变压器控制柜的表面铝板，需要在其表面磨出圆形连续花纹，类似鱼鳞状，从而使其表面具有统一、美观、装饰性的效果。原来采用手工加工的方式，一般是利用摇臂钻床或台钻，夹上专用磨头，一个工人压下磨头，另一个人工送料，逐个逐行磨削。由于人工操作，磨头压力不均匀，位移送料间距不准确等原因，加工的质量难以保证，效率也很低，影响生产的正常进行，前不久，我们试用可编程控制器PLC和机械传动装置研制了一台自动磨花机，已获得成功。 
2、工艺设备方案 
     2、1 在一张长2.44米宽1.22米的薄铝板上，均匀地磨出直径约50毫米的花纹，相互交错，排列整齐，呈现鱼鳞状。根据这一要求，这台设备需要的工艺方案是：上板→压紧→磨削→松开→位移→压紧→ → →循环进行→完成整个板的磨花加工。在这个工艺过程中，磨头压力均匀，位移节拍一致是关键的因素。 
    2、2 为了完成以上工艺工程，设备主体结构由四个部分组成（见图1）：龙门架、横梁、小车（工作台）和小车架。横梁带动磨头在龙门架中上下运动，小车在小车架上按照一定的节拍（步）水平移动。横梁上分2排安装28个磨头，2个1.0KW的电机驱动磨头同向旋转。

3 、工艺流程 
  待磨花加工的板材，一般是0.75-1.2mm的薄铝板，首先由工人放在小车上，起动小车，小车则向左移动，当运行到加工区后，碰到限位开关，小车停止，准备开始磨削。此时，横梁下降，气缸压紧铝板，28个磨头开始磨削，延时一段时间，第一道磨削完成，此时被磨削出2排每排14个园型花纹。
  磨削第2道时，气缸松开，横梁上升，横梁碰到上限限位开关后，经过PLC控制，使小车向左移动一个节拍的距离（44mm），然后停止。横梁下降……继续重复第一道工序的过程。以后，周而复始，逐行磨削，直到将一整块板磨完，小车碰到左限位开关为止。最后，由人工将铝板从小车上卸下来，再退回到原位。 
4、 PLC机型选择
   4、1 输入输出点数
   PLC控制系统的输入信号包括，操作台的手动控制输入，小车左右限位开关，横梁上下的限位开关，气缸压紧松开的上下限位开关，现场按钮，故障报警的输入等。共计8个点。PLC的控制负载，主要有以下几类：磨头电机2台，小车工作台行走电机1台，横梁升降气缸电磁阀，压紧铝板气缸电磁阀，信号指示灯及报警负载等，共计8点。
 4、2   PLC选型
    定了输入输出点以后，还要进行PLC的选型。鉴于本系统输入输出点数不多，设备要求体积小布置紧凑，要将控制系统安装在设备内含的控制箱中，我们选用日本松下电工（NAiS）FP0系列小型PLC。该系列PLC是模块式的结构，配置组合非常灵活，体积小巧，功能强大。运行速度快，使用梯形图编程，完全满足控制要求。主机CPU型号为FP0-C16T，AFP02343,I/O=8/8晶体管输出型.控制系统I/O。   
5 系统设计 
5、1板材定位的设计 
在小车工作台装上被加工的铝板之后，人工起动行走电机，当小车运行到起始位置时，碰到起始定位行程开关，行走电机停止，横梁下降，气缸压紧。 
5、2 步进位移的设计 
由于被加工的铝板是装饰性的，对于步进的位移误差要求并不十分严格。一般控制在44±2mm以下即可。为了使结构简化，采用PLC时间继电器控制时间来实现。如果要求步长更加精确，则可以选择旋转编码器与PLC高速计数器来实现。
5、.3 软件的设计 
根据加工工艺的要求，首先确定各个动作的先后次序和相互关系，然后用布尔代数的方法，写出PLC各个输入输出信号间的逻辑关系，再由逻辑关系转为梯形图。程序分为手动和自动两部分，手动控制用于，设备调试和故障处理。正常时，运行自动控制程序。
在程序编辑过程中，使用松下电工中文编程软件PCWAY,在PC机或手提电脑上直接用梯形图编程，在调试时用手提电脑和专用电缆进行修改，使之满足工艺要求。松下FP0-PLC的输入输出点都有LED显示，在加入信号后，逐一核对输出动作的执行情况。在调试阶段，机械传动和运行机构应注意润滑，以免减少噪声和磨损。 
6、 结束语 
本文介绍的自动磨花机，软硬件设计，结构合理，小巧紧凑，可靠性高，易于操作和维修。 
经过几个月的连续生产使用，设备的各项技术性能指标均达到了预期要求，大大提高了工作效率，降低了成本。该机已成功应用于海南金盘特种变压器厂。 
[参考文献] ：Matsushita Electroic Works:FP0 Programming,2000. 

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