臺(tái)達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品在多功能旋壓機(jī)的應(yīng)用 

Application of Delta Automation Products in Multi-function Spinning Machine 

臺(tái)達(dá)工業(yè)自動(dòng)化  應(yīng)用技術(shù)中心     杜立興

摘  要：本文主要論述臺(tái)達(dá)變頻器、PLC、HMI產(chǎn)品在多功能旋壓機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用原理， 在該系統(tǒng)中，變頻器驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)；PLC以RS-485通訊方式調(diào)節(jié)主軸（變頻器）的轉(zhuǎn)速，PLC模擬量擴(kuò)展模塊用于控制液壓缸的壓力和流量，編碼器獲取左側(cè)液壓缸以及右側(cè)液壓缸的當(dāng)前位置信號(hào)，HMI監(jiān)控旋壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及警報(bào)信息，展示了臺(tái)達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品的系統(tǒng)集成優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：VFD-B變頻器 DVP80EH2主機(jī)　DVP04PT溫度模塊  DVP04DA模塊  DVP06XA模塊　DOP-B  HMI　

Abstract: This article mainly explains the application theory of Delta’s inverter、PLC、HMI products in Multi-function Spinning Machine. In this system, the inverter is used for realizing the actions of revolution, and the PLC modules adjust the rotate speed by the way of RS-485 communication protocol; The Analog Expansion Modules of PLC control the pressure and flow rate of the fluid cylinder; The current position signals of both sides of fluid cylinder are obtained by the encoder; The HMI can monitor the operation state and the alarm message. Thus, the whole network displays the system integration advantages of Delta’s industrial automation products.

Key words: VFD-B series inverter, DVP80EH2 Host, DVP04PT Temperature Module, DVP04DA Module, DVP06XA Module, DOP-B ,HMI 

1 引言 

      旋壓技術(shù)，也叫金屬旋壓成形技術(shù)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)使之受力點(diǎn)由點(diǎn)到線由線到面，同時(shí)在某個(gè)方向給予一定的壓力使金屬材料沿著這一方向變形和流動(dòng)而成型某一形狀的技術(shù)。這里，金屬材料必須具有塑性變形或流動(dòng)性能，旋壓成形不等同塑性變形，它是集塑性變形和流動(dòng)變形的復(fù)雜過(guò)程，特別需要指出的是，我們所說(shuō)的旋壓成形技術(shù)不是單一的強(qiáng)力旋壓和普通旋壓，它是兩者的結(jié)合。

      旋壓是將平板或空心坯料固定在旋壓機(jī)的模具上，在坯料隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，用旋輪或趕棒加壓于坯料，使之產(chǎn)生局部的塑性變形。在旋輪的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和坯料的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)共同作用下，使局部的塑性變形逐步地?cái)U(kuò)展到坯料的全部表面，并緊貼于模具，完成零件的旋壓加工。

      旋壓皮帶輪與鑄鐵皮帶輪相比的優(yōu)點(diǎn)是采用旋壓工藝制成的(無(wú)屑加工)，結(jié)構(gòu)輕、省材料，因而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，是一種節(jié)料、節(jié)能的新產(chǎn)品。生產(chǎn)效率高(每分鐘加工2～4件)，平衡性能好，一般無(wú)需平衡處理。由于材料流線不被切斷，表面生產(chǎn)冷作硬化，組織密度提高，使輪槽表面的強(qiáng)度和硬度提高，并且尺寸精度高，三角帶與輪槽的滑差小，皮帶壽命長(zhǎng)。

2 工藝控制要求

      本文介紹的是多功能旋壓機(jī)用于生產(chǎn)、加工各種型號(hào)的汽車(chē)皮帶輪，并通過(guò)在觸摸屏中調(diào)整工藝流程、改變?cè)O(shè)備運(yùn)行參數(shù)加工不同規(guī)格的汽車(chē)皮帶輪。圖1是多功能旋壓機(jī)的控制實(shí)景圖。

圖1 多功能旋壓機(jī)控制實(shí)景圖

A 自動(dòng)模式：

(1)當(dāng)模式開(kāi)關(guān)撥至『Auto』時(shí)，設(shè)備切換至自動(dòng)模式，此時(shí)可通過(guò)觸摸屏配置自動(dòng)模式參數(shù)。

(2)進(jìn)入自動(dòng)模式后，通過(guò)控制面板上的『?jiǎn)?dòng)』按鈕啟動(dòng)，每按一次『?jiǎn)?dòng)』按鈕，設(shè)備按照預(yù)先設(shè)置的步驟執(zhí)行。

(3)當(dāng)發(fā)生緊急情況需要停車(chē)時(shí)，按下『停止』按鈕，可終止當(dāng)前所有動(dòng)作。

(4)設(shè)備有三種狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)、故障狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備為運(yùn)行狀態(tài)時(shí)， 指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)設(shè)備為待機(jī)狀態(tài)時(shí)， 指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)設(shè)備為故障狀態(tài)時(shí)， 指示燈點(diǎn)亮。

B手動(dòng)模式：

      當(dāng)模式開(kāi)關(guān)撥至『Manu』，設(shè)備工作于手動(dòng)模式。此時(shí)可通過(guò)控制面板的進(jìn)刀/退刀按鈕分別控制主缸、1#缸、2#缸、3#缸、4#缸、頂出缸的進(jìn)刀/退刀動(dòng)作。

3控制系統(tǒng)

3.1 硬件配置

本系統(tǒng)的硬件配置如表1所示。

表1 系統(tǒng)硬件配置圖 

3.2 系統(tǒng)框架 

      多功能旋壓機(jī)控制系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)人機(jī)界面作為主站監(jiān)控設(shè)備，利用人機(jī)界面DOP-B07S201的RS232通訊口。PLC主機(jī)DVP80EH00R2采用RS232通訊口與HMI設(shè)備連接，同時(shí)利用RS485通訊口與變頻器VFD370B23A相連，PLC通訊寫(xiě)入變頻器給定頻率、變頻器啟動(dòng)停止命令，讀取實(shí)際輸出頻率；人機(jī)界面設(shè)定電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，讀取電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。PLC主機(jī)同時(shí)通過(guò)4通道模擬量輸出模塊、溫度模塊及輸入輸出混合模塊來(lái)控制編碼器、電子尺和熱電偶傳感器等外圍測(cè)量設(shè)備。

圖2 控制系統(tǒng)框架圖

3.3 部分產(chǎn)品介紹

（1）LTM-400S5K電子尺

（2）比例放大器PF-AC-220

（3）VFD370B變頻器參數(shù)設(shè)置

4 上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面

4.1 主監(jiān)控界面

      多功能旋壓機(jī)主監(jiān)控界面有手動(dòng)模式參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)模式參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)模式、運(yùn)行模式、溫度顯示、報(bào)警查看、幫助等功能，用戶可以點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕進(jìn)入其畫(huà)面。如圖4所示。

圖4  主監(jiān)控界面

4.2 手動(dòng)模式

手動(dòng)模式下，主油缸、左側(cè)缸、右側(cè)缸執(zhí)行進(jìn)給/后退均分為三段位置。

A：設(shè)置進(jìn)給位置參數(shù)時(shí)，快進(jìn)位置、慢進(jìn)1位置、慢進(jìn)2位置的設(shè)定值應(yīng)逐漸增大，相應(yīng)的壓力和流量應(yīng)逐漸增大。如圖5所示。

圖5  設(shè)置進(jìn)給位置參數(shù)的運(yùn)行畫(huà)面

B：設(shè)置退刀位置參數(shù)時(shí)，快進(jìn)位置、慢進(jìn)1位置、慢進(jìn)2位置的設(shè)定值應(yīng)逐漸減小，相應(yīng)的壓力和流量應(yīng)逐漸減小。如圖6所示。

圖6 設(shè)置退刀位置參數(shù)的運(yùn)行畫(huà)面

      注意為防止因設(shè)備振動(dòng)導(dǎo)致油缸誤動(dòng)作，可適當(dāng)調(diào)節(jié)終點(diǎn)誤差的設(shè)定值，確保系統(tǒng)切換平穩(wěn)進(jìn)行。

4.3 自動(dòng)模式

      自動(dòng)模式運(yùn)行包含1#缸第一次進(jìn)刀、2#缸第一次進(jìn)刀、1#缸第二次進(jìn)刀、1#缸第一次退刀、1#缸第二次退刀、2#缸第一次退刀等步驟。2.1#缸進(jìn)刀/退刀、2#缸進(jìn)刀/退刀可由用戶根據(jù)實(shí)際工況自行選擇。默認(rèn)情況下為 ，表示不執(zhí)行該步驟，如需執(zhí)行該步驟，只需點(diǎn)擊將按鈕切換為 即可。如圖7所示。

圖7  自動(dòng)運(yùn)行模式

4.4報(bào)警模式

點(diǎn)擊警報(bào)查看按鈕，進(jìn)入報(bào)警模式，如圖8所示：此模式可以查看四項(xiàng)內(nèi)容：

（1）04PT、04DA、06XA的運(yùn)行狀態(tài)。

（2）潤(rùn)滑泵、冷卻水泵的工作狀態(tài)。

（3）1#、2#以及3#液壓泵的工作狀態(tài)。

（4）變頻器的工作狀態(tài)。

圖8  報(bào)警模式

5 應(yīng)用總結(jié)

與傳統(tǒng)的旋壓機(jī)相比，基于臺(tái)達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品的多功能旋壓機(jī)具有以下特點(diǎn)：

（1）進(jìn)刀/退刀分三段進(jìn)行

      此系統(tǒng)的進(jìn)刀/退刀均分為三段位置，每段位置的目標(biāo)點(diǎn)可根據(jù)加工工件的尺寸任意調(diào)整。每段位置的壓力和流量可通過(guò)觸摸屏任意調(diào)整。

（2）可靠性高

      該系統(tǒng)通過(guò)PLC程序?qū)崿F(xiàn)『提前通知』和『自動(dòng)補(bǔ)償』功能。由于采用油壓/液壓控制，所以設(shè)備的運(yùn)行慣性較大，容易沖過(guò)目標(biāo)位置，這里采用『提前通知』功能，可以有效避免左側(cè)缸和右側(cè)缸過(guò)沖的現(xiàn)象；當(dāng)左側(cè)缸或右側(cè)缸沖過(guò)目標(biāo)位置時(shí)，執(zhí)行『自動(dòng)補(bǔ)償』功能，使左側(cè)缸以及右側(cè)缸能夠返回其目標(biāo)位置。

（3）人性化

      該系統(tǒng)采用直觀的畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示旋壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，便于工作人員迅速查看旋壓機(jī)的狀態(tài)以及警報(bào)信息。并提供『原點(diǎn)校正』功能，當(dāng)設(shè)備硬件發(fā)生故障時(shí)，可以通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)的校正功能，大大節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)時(shí)間。

6 結(jié)語(yǔ)

      根據(jù)客戶設(shè)備技術(shù)要求，本多功能旋壓機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)合臺(tái)達(dá)HMI、PLC、變頻器等自動(dòng)化產(chǎn)品，為客戶開(kāi)發(fā)了一套穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)線系統(tǒng)，受到了客戶和使用單位的充分認(rèn)可，再次證明中達(dá)電通是客戶值得信賴的合作伙伴。運(yùn)行實(shí)踐表明，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，安全可靠，性價(jià)比高，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 臺(tái)達(dá)全系列可編程序控制器  臺(tái)達(dá)內(nèi)部資料  2008

[2] 郭宗仁等. 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù). 人民郵電出版社，2002

[3] 變頻器在工業(yè)中的選擇與應(yīng)用 劉繼黨等 科技信息    2009年第23期