PLC在自動(dòng)磨花機(jī)中的應(yīng)用

1、概述   

  特種變壓器控制柜的表面鋁板，需要在其表面磨出圓形連續(xù)花紋，類(lèi)似魚(yú)鱗狀，從而使其表面具有統(tǒng)一、美觀、裝飾性的效果。原來(lái)采用手工加工的方式，一般是利用搖臂鉆床或臺(tái)鉆，夾上專(zhuān)用磨頭，一個(gè)工人壓下磨頭，另一個(gè)人工送料，逐個(gè)逐行磨削。由于人工操作，磨頭壓力不均勻，位移送料間距不準(zhǔn)確等原因，加工的質(zhì)量難以保證，效率也很低，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，前不久，我們?cè)囉每删幊炭刂破鱌LC和機(jī)械傳動(dòng)裝置研制了一臺(tái)自動(dòng)磨花機(jī)，已獲得成功。 

2、工藝設(shè)備方案 

     2、1 在一張長(zhǎng)2.44米寬1.22米的薄鋁板上，均勻地磨出直徑約50毫米的花紋，相互交錯(cuò)，排列整齊，呈現(xiàn)魚(yú)鱗狀。根據(jù)這一要求，這臺(tái)設(shè)備需要的工藝方案是：上板→壓緊→磨削→松開(kāi)→位移→壓緊→ → →循環(huán)進(jìn)行→完成整個(gè)板的磨花加工。在這個(gè)工藝過(guò)程中，磨頭壓力均勻，位移節(jié)拍一致是關(guān)鍵的因素。 
    2、2 為了完成以上工藝工程，設(shè)備主體結(jié)構(gòu)由四個(gè)部分組成（見(jiàn)圖1）：龍門(mén)架、橫梁、小車(chē)（工作臺(tái)）和小車(chē)架。橫梁帶動(dòng)磨頭在龍門(mén)架中上下運(yùn)動(dòng)，小車(chē)在小車(chē)架上按照一定的節(jié)拍（步）水平移動(dòng)。橫梁上分2排安裝28個(gè)磨頭，2個(gè)1.0KW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)磨頭同向旋轉(zhuǎn)。

3 、工藝流程 

  待磨花加工的板材，一般是0.75-1.2mm的薄鋁板，首先由工人放在小車(chē)上，起動(dòng)小車(chē)，小車(chē)則向左移動(dòng)，當(dāng)運(yùn)行到加工區(qū)后，碰到限位開(kāi)關(guān)，小車(chē)停止，準(zhǔn)備開(kāi)始磨削。此時(shí)，橫梁下降，氣缸壓緊鋁板，28個(gè)磨頭開(kāi)始磨削，延時(shí)一段時(shí)間，第一道磨削完成，此時(shí)被磨削出2排每排14個(gè)園型花紋。
  磨削第2道時(shí)，氣缸松開(kāi)，橫梁上升，橫梁碰到上限限位開(kāi)關(guān)后，經(jīng)過(guò)PLC控制，使小車(chē)向左移動(dòng)一個(gè)節(jié)拍的距離（44mm），然后停止。橫梁下降……繼續(xù)重復(fù)第一道工序的過(guò)程。以后，周而復(fù)始，逐行磨削，直到將一整塊板磨完，小車(chē)碰到左限位開(kāi)關(guān)為止。最后，由人工將鋁板從小車(chē)上卸下來(lái)，再退回到原位。 

4、 PLC機(jī)型選擇

   4、1 輸入輸出點(diǎn)數(shù)
   PLC控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)包括，操作臺(tái)的手動(dòng)控制輸入，小車(chē)左右限位開(kāi)關(guān)，橫梁上下的限位開(kāi)關(guān)，氣缸壓緊松開(kāi)的上下限位開(kāi)關(guān)，現(xiàn)場(chǎng)按鈕，故障報(bào)警的輸入等。共計(jì)8個(gè)點(diǎn)。PLC的控制負(fù)載，主要有以下幾類(lèi)：磨頭電機(jī)2臺(tái)，小車(chē)工作臺(tái)行走電機(jī)1臺(tái)，橫梁升降氣缸電磁閥，壓緊鋁板氣缸電磁閥，信號(hào)指示燈及報(bào)警負(fù)載等，共計(jì)8點(diǎn)。
 4、2   PLC選型
    定了輸入輸出點(diǎn)以后，還要進(jìn)行PLC的選型。鑒于本系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)數(shù)不多，設(shè)備要求體積小布置緊湊，要將控制系統(tǒng)安裝在設(shè)備內(nèi)含的控制箱中，我們選用日本松下電工（NAiS）FP0系列小型PLC。該系列PLC是模塊式的結(jié)構(gòu)，配置組合非常靈活，體積小巧，功能強(qiáng)大。運(yùn)行速度快，使用梯形圖編程，完全滿(mǎn)足控制要求。主機(jī)CPU型號(hào)為FP0-C16T，AFP02343,I/O=8/8晶體管輸出型.控制系統(tǒng)I/O。   

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

5、1板材定位的設(shè)計(jì) 
在小車(chē)工作臺(tái)裝上被加工的鋁板之后，人工起動(dòng)行走電機(jī)，當(dāng)小車(chē)運(yùn)行到起始位置時(shí)，碰到起始定位行程開(kāi)關(guān)，行走電機(jī)停止，橫梁下降，氣缸壓緊。 
5、2 步進(jìn)位移的設(shè)計(jì) 
由于被加工的鋁板是裝飾性的，對(duì)于步進(jìn)的位移誤差要求并不十分嚴(yán)格。一般控制在44±2mm以下即可。為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，采用PLC時(shí)間繼電器控制時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果要求步長(zhǎng)更加精確，則可以選擇旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC高速計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5、.3 軟件的設(shè)計(jì) 
根據(jù)加工工藝的要求，首先確定各個(gè)動(dòng)作的先后次序和相互關(guān)系，然后用布爾代數(shù)的方法，寫(xiě)出PLC各個(gè)輸入輸出信號(hào)間的邏輯關(guān)系，再由邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)為梯形圖。程序分為手動(dòng)和自動(dòng)兩部分，手動(dòng)控制用于，設(shè)備調(diào)試和故障處理。正常時(shí)，運(yùn)行自動(dòng)控制程序。
在程序編輯過(guò)程中，使用松下電工中文編程軟件PCWAY,在PC機(jī)或手提電腦上直接用梯形圖編程，在調(diào)試時(shí)用手提電腦和專(zhuān)用電纜進(jìn)行修改，使之滿(mǎn)足工藝要求。松下FP0-PLC的輸入輸出點(diǎn)都有LED顯示，在加入信號(hào)后，逐一核對(duì)輸出動(dòng)作的執(zhí)行情況。在調(diào)試階段，機(jī)械傳動(dòng)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)注意潤(rùn)滑，以免減少噪聲和磨損。 

6、 結(jié)束語(yǔ) 

本文介紹的自動(dòng)磨花機(jī)，軟硬件設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)合理，小巧緊湊，可靠性高，易于操作和維修。 
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的連續(xù)生產(chǎn)使用，設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期要求，大大提高了工作效率，降低了成本。該機(jī)已成功應(yīng)用于海南金盤(pán)特種變壓器廠。