PLC在自動磨花機中的應用

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，類似魚鱗狀，從而使其表面具有統(tǒng)一、美觀、裝飾性的效果。原來采用手工加工的方式，一般是利用搖臂鉆床或臺鉆，夾上專用磨頭，一個工人壓下磨頭，另一個人工送料，逐個逐行磨削。由于人工操作，磨頭壓力不均勻，位移送料間距不準確等原因，加工的質量難以保證，效率也很低，影響生產的正常進行，前不久，我們試用可編程控制器PLC和機械傳動裝置研制了一臺自動磨花機，已獲得成功。 

2、工藝設備方案 

     2、1 在一張長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，排列整齊，呈現(xiàn)魚鱗狀。根據這一要求，這臺設備需要的工藝方案是：上板→壓緊→磨削→松開→位移→壓緊→ → →循環(huán)進行→完成整個板的磨花加工。在這個工藝過程中，磨頭壓力均勻，位移節(jié)拍一致是關鍵的因素。 
    2、2 為了完成以上工藝工程，設備主體結構由四個部分組成（見圖1）：龍門架、橫梁、小車（工作臺）和小車架。橫梁帶動磨頭在龍門架中上下運動，小車在小車架上按照一定的節(jié)拍（步）水平移動。橫梁上分2排安裝28個磨頭，2個1.0KW的電機驅動磨頭同向旋轉。

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上，起動小車，小車則向左移動，當運行到加工區(qū)后，碰到限位開關，小車停止，準備開始磨削。此時，橫梁下降，氣缸壓緊鋁板，28個磨頭開始磨削，延時一段時間，第一道磨削完成，此時被磨削出2排每排14個園型花紋。
  磨削第2道時，氣缸松開，橫梁上升，橫梁碰到上限限位開關后，經過PLC控制，使小車向左移動一個節(jié)拍的距離（44mm），然后停止。橫梁下降……繼續(xù)重復第一道工序的過程。以后，周而復始，逐行磨削，直到將一整塊板磨完，小車碰到左限位開關為止。最后，由人工將鋁板從小車上卸下來，再退回到原位。 

4、 PLC機型選擇

   4、1 輸入輸出點數(shù)
   PLC控制系統(tǒng)的輸入信號包括，操作臺的手動控制輸入，小車左右限位開關，橫梁上下的限位開關，氣缸壓緊松開的上下限位開關，現(xiàn)場按鈕，故障報警的輸入等。共計8個點。PLC的控制負載，主要有以下幾類：磨頭電機2臺，小車工作臺行走電機1臺，橫梁升降氣缸電磁閥，壓緊鋁板氣缸電磁閥，信號指示燈及報警負載等，共計8點。
 4、2   PLC選型
    定了輸入輸出點以后，還要進行PLC的選型。鑒于本系統(tǒng)輸入輸出點數(shù)不多，設備要求體積小布置緊湊，要將控制系統(tǒng)安裝在設備內含的控制箱中，我們選用日本松下電工（NAiS）FP0系列小型PLC。該系列PLC是模塊式的結構，配置組合非常靈活，體積小巧，功能強大。運行速度快，使用梯形圖編程，完全滿足控制要求。主機CPU型號為FP0-C16T，AFP02343,I/O=8/8晶體管輸出型.控制系統(tǒng)I/O。   

5 系統(tǒng)設計 

5、1板材定位的設計 
在小車工作臺裝上被加工的鋁板之后，人工起動行走電機，當小車運行到起始位置時，碰到起始定位行程開關，行走電機停止，橫梁下降，氣缸壓緊。 
5、2 步進位移的設計 
由于被加工的鋁板是裝飾性的，對于步進的位移誤差要求并不十分嚴格。一般控制在44±2mm以下即可。為了使結構簡化，采用PLC時間繼電器控制時間來實現(xiàn)。如果要求步長更加精確，則可以選擇旋轉編碼器與PLC高速計數(shù)器來實現(xiàn)。
5、.3 軟件的設計 
根據加工工藝的要求，首先確定各個動作的先后次序和相互關系，然后用布爾代數(shù)的方法，寫出PLC各個輸入輸出信號間的邏輯關系，再由邏輯關系轉為梯形圖。程序分為手動和自動兩部分，手動控制用于，設備調試和故障處理。正常時，運行自動控制程序。
在程序編輯過程中，使用松下電工中文編程軟件PCWAY,在PC機或手提電腦上直接用梯形圖編程，在調試時用手提電腦和專用電纜進行修改，使之滿足工藝要求。松下FP0-PLC的輸入輸出點都有LED顯示，在加入信號后，逐一核對輸出動作的執(zhí)行情況。在調試階段，機械傳動和運行機構應注意潤滑，以免減少噪聲和磨損。 

6、 結束語 

本文介紹的自動磨花機，軟硬件設計，結構合理，小巧緊湊，可靠性高，易于操作和維修。 
經過幾個月的連續(xù)生產使用，設備的各項技術性能指標均達到了預期要求，大大提高了工作效率，降低了成本。該機已成功應用于海南金盤特種變壓器廠。