关键词：永宏PLC   园林机械   磨齿机

Abstract: This article mainly expounds the FATEK PLC application in saw blade grinding tooth machine, this equipment is mainly suitable for grinding long blade garden machinery ; Through the field debugging repeatedly, the equipment work precision can reach ± 5 um, production efficiency can be up to 100K per hour.

Key words: FATEK PLC   Garden Machinery   Gear grinding Machine

【中图分类号】TG61+6【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2017）05-0000-00

1 引言

自动锯片磨齿机在锯片行业中应用的十分普遍，是锯片生产制造关键性的环节，直接影响着锯齿的精度和产品品质的优良。该设备是集自动送料和磨削的锯片磨齿设备，专用于锯片生产过程中的磨齿操作。本文主要阐述的是永宏PLC在自动锯片磨齿机上的应用；通过现场反复调试，该设备的工作精度可达到±5um,生产效率可达到100K每小时。

2 客户需求

2.1 行业介绍

中国锯业在近十年来快速走向世界是无可争议的事实，主要因素：（1）中国具有廉价的劳动力及廉价的商品市场；（2）中国电动工具近十年来飞速发展；（3）中国改革开放二十多年来，各行业发展如家具、铝型材制品、建材、塑料、电子等工业同步走在世界前列。

2.2 方案背景

横溪五金机械是一家专业生产和研发园林机械的企业，该公司的产品主要有绿篱机、修枝机、修剪机等。设备广泛应用园林绿化、园林建设、园林养护等行业。

2.3 客户需求

自动磨齿机具有以下几点要求：

（1）系统应包括手动、自动两套完全独立的控制程序；

（2）采用文本输入工艺参数，显示设备的流程状态；

（3）自动工艺可在文本中随意设置，不固定动作流程；

（4）XY两周定位精准，定位速度快。

3 系统设计方案

自动锯片磨齿机（以下全文简称磨齿机）主要用于锯片的刃磨；主要包括步进系统、气动系统和电气系统等几个部分。磨齿机设计参数&实物图参见表1所示。

表1 磨齿机设计参数&实物图片

基于表1各项技术指标，磨齿机系统架构如图1所示。方案控制系统采用永宏FBs系列PLC控制器，主要控制整体设备的动作流程；步进系统采用雷塞步进驱动器，主要控制XY轴定点定位；气动系统采用SMC气缸，主要控制锯片的夹紧；上位机采用永宏FD201系列文本，提供自动操作、手动调试和配方参数等界面，用户可根据自身需求进行各项操作和参数设置。

图1 磨齿机系统架构图

4 系统硬件设计

4.1 硬件配置

磨齿机的系统硬件由永宏FBs-20MAT2-AC控制器、永宏FD201文本、雷赛步进驱动器/雷赛步进电机和外围输入输出线路（包括按钮、指示灯等）组成。磨齿机系统硬件清单&硬件配置原理架构如表2所示。

表2 磨齿机硬件明细表&原理架构

4.2 机械结构

磨齿机的机械结构主要分为送料机构、磨削机构两个部分；送料机构主要功能是将锯片送至磨削位置，磨削机构主要功能是将锯齿磨削。磨齿机整体结构解析如图2所示。


                                 图2 磨齿机整体结构解析图

4.3 电气控制

磨齿机的电气控制采用永宏PLC作为设备核心控制单元，实现对步进和气动元件等执行单元的控制。磨齿机PLC接线原理如图3所示，PLC电气控制柜接线如图4所示。

                        图3 电气控制原理图

图4 PLC电气控制柜接线图

5 系统软件设计

5.1 控制流程

磨齿机的控制流程主要分为物料夹紧、送料控制和磨削控制共三部分；物料夹紧主要控制气缸在送料时松开，磨削时夹紧，送料控制流程主要控制Y轴定点定位每个齿的位置，磨削控制主要控制X轴定点定位磨削长度。送料控制流程和磨削控制流程不是相互独立的，而是相互关联的；送料控制流程中的完成信号是触发磨削控制流程中控制的条件，磨削控制流程中的完成信号又是触发送料控制流程中控制的条件。磨齿机控制流程如图5所示。

                图5 磨齿机控制流程图      

5.2 I/O点配置

根据磨齿机控制流程要求，进行了永宏PLC程序I/O点配置；永宏PLC输入\输出点配置如表3所示。

                                   表3 PLC输入\输出点配置表

主站PLC输入配置		从站PLC输入配置
编号	批注	编号	批注
X0	自动启动	Y0	进刀脉冲
X1	停止	Y1	进刀方向
X2	电机启动	Y2	送料脉冲
X3	急停	Y3	送料方向
…	…	…	…

5.3 指令参数设置

永宏PLC脉冲输出的参数设置有专门的参数设置指令（FUN141）；永宏FUN141指令的参数设置方式采用表格的形式进行参数编辑；并且程序编辑简单，只需要编辑一步永宏FUN141指令即可，并结合永宏触摸屏中的【系统参数】界面一起使用；从而让客户能够更加快速、便捷和直观的进行程序编辑及参数设置。永宏PLC设置参数如表4所示，永宏PLC设置参数程序如图6所示。

                                    表4 永宏PLC设置参数表

永宏PLC参数设置
名称	数值	名称	数值
每圈脉冲数	4000ps/r	一般加速速度	120ms
每圈移动量	10mm/r	一般减速速度	150ms
最高速度设定	200KHz	补间加减速度	200ms
起始结束设定	141Hz	软行程极限	200mm
…	…	…	…

图6永宏PLC设置参数程序

 

6 永红PLC特殊指令应用技术

6.1 脉冲输出控制

永宏PLC脉冲输出控制有专门的命令设置指令（FUN140）；永宏FUN140指令的命令设置方式同样是采用表格的形式进行命令编辑,每一个定位点称为一步（含输出频率、工作行程、转移条件），一个FUN140指令最多可编250步定位点；并且程序编辑简单，只需要一个永宏FUN140指令即可完成相对定位、绝对定位、多段速定位和回原点定位等脉冲输出定位，从而让客户能够更好的使用永宏FUN140指令来实现脉冲输出定位功能。永宏PLC脉冲输出控制程序如图7所示；永宏PLC脉冲输出控制设置表格如图8所示。



                                                               图7 脉冲输出控制程序    

                            图8 脉冲输出控制表格

6.2 配方数据读写

配方数据的读写可以通过永宏PLC专用指令（FUN160）来完成，永宏FUN160指令是专门用于系统内部档案缓存器F（F0-F8191）读写功能所用，并结合永宏触摸屏【配方参数】界面进行操作，从而可以让客户更便捷的进行配方参数的存储及读取。永宏PLC配方参数程序如图9所示；永宏触摸屏配方参数界面如图10所示。

 

                                        图9 配方参数控制程序     

图10 配方参数控制界面

7 结束语

通过现场调试，结合了PLC控制的磨齿机，可在文本界面自己进行编写动作流程，实现了多个工艺参数的设置调整的技术方案，大大简化了机器的操作界面板设计，降低了硬件成本，同时还满足了不同材料的多产品、多工艺的适应性需求，较以往的磨齿机工作效率提高了3-5倍，产品质量及整机的柔性和稳定性也得到了保证，高性价比的永宏PLC在磨齿机上得到了很好的应用。         

参考文献

[1]台湾永宏电机股份有限公司.永宏可编程控制器使用手册I和使用手册II[Z].

[2]台湾永宏电机股份有限公司.永宏PLC编程软件使用手册[Z].