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伺服控制系統在薄板V型刨槽機上的設計
發布者:admin 發布時間:2019/5/17 8:21:32 點擊:23

在不銹鋼薄板加工成型的生產中,不銹鋼板材直接折邊成型會在拐角形成弧角的效果,在某些情況下,人們不需要這種效果。如果在進行薄板的折彎加工之前,首先在薄板上折彎處先開出一道v型溝槽,然后再進行折彎,這樣就可以加工出來沒有弧邊的棱角效果,如圖1所示  OMRON PLC伺服控制系統在薄板V型刨槽機上的設計如圖  針對這種應用,人們研制出了“v型刨槽機”,為了提高這種機器的生產效率和加工精度,必須在機器上安裝自動控制系統。本文介紹的是筆者用plc+hmi+交流伺服電機開發的針對這種“v型刨槽機”的一種控制系統。工藝要求由于在這種刨槽機上加工的板材一般都比較薄,為了保證折邊處有足夠的強度,刨槽的深度不能夠很深,所以控制精度要求很精確;同時,為了提高工件的折彎尺寸精度,對溝槽的長度和位置控制也要精確。綜合以上因素考慮:整機的設計精度要達到0.01mm。根據工藝技術特點,工件的加工需要在x ,y, z三個方向上分別進行控制。其中x軸:溝槽的長度;y軸:溝槽在板材上的位置;z軸:溝槽的深度。具體要求如圖2所示OMRON PLC伺服控制系統在薄板V型刨槽機上的設計如圖

控制要求●為了降低對操作人員的文化水平的要求,必須簡化參數設定,采用友好的人機對話 界面,能夠方便的控制機器的運行,能夠監視機器的運行狀態;●另外為了提高機器的智能化水平,在本機器上開發了具有文件存儲和管理的功能。這樣就可以方便的以配方的形式進行不同工件加工參數的管理。數據存儲要求以工件的編號作為數據組(可多達50組),每一個工件編號對應一組工件的參數:長度,厚度,刨削起點,開槽位置,溝槽深度(一條溝槽最多可以分10刀進行刨削,每一次進刀深度設定范圍在0~0.99mm)等等。所有的參數可以隨時修改,隨時存儲。加工時,通過設定工件的編號來調用參數,如圖3,也可以按照重新設定的新參數來加工工件。OMRON PLC伺服控制系統在薄板V型刨槽機上的設計如圖  ●機器的工藝控制上要求機床有手動和自動功能。手動時,機床每次只在一個固定的位置(可以任意設定)上刨一道槽。自動時,機床可以根據設定的工件號調用長度,厚度,刨削起點,開槽位置,溝槽深度等參數,在板材上自動刨出合乎要求的溝槽。圖4示出操作界面。OMRON PLC伺服控制系統在薄板V型刨槽機上的設計如圖方案確定綜合以上的要求,由于是位置控制,而且控制精度要求較高(0.01mm),所以應當采用步進電機或者是交流伺服電機作為執行機構??刂葡到y可以有多種選擇:數控系統;計算機+運動控制卡;hmi+plc等。執行機構的選型步進電機的優點是價格要比交流伺服電機便宜,缺點是它高速力矩特性較軟,會限制運行速度的提高,從而影響機器的工作效率的提高。而交流伺服電機則能夠勝任高速運行,所以從提高工作效率的角度來說選擇交流伺服電機作為執行機構能夠提高設備的適用范圍,從而提高設備的市場競爭能力控制系統的選型專門的數控系統優點是功能很全面,適用于復雜的運動控制,價格比較高,最重要的是它對操作人員的要求比較高,而在這里的控制程序單一,不需要操作人員經常的改變控制程序,所以不適合用在小型機床。微型計算機+運動控制卡這種方案 硬件成本比前者要低一些,但是控制軟件的穩定性對操作系統依賴性很強,操作系統一旦癱瘓,將直接影響生產的進行。另外計算機對環境要求高,體積大,可移動性差,不適合安裝在小型機床上。 hmi和plc本來就是面向工業環境設計的高穩定性產品,物理尺寸非常適合安裝在小型機床上,價格上也比較便宜??刂栖浖_發采用簡單易學的ld梯形圖語言,控制系統軟件的開發,調試很容易,plc運行非常穩定,幾乎不需要程序維護。比較而言: hmi+plc的方案應該是最好的選擇。硬件系統系統硬件方案如圖5所示。OMRON PLC伺服控制系統在薄板V型刨槽機上的設計如圖控制回路 包括按鈕,指示燈等。二次回路采用dc24v,串入急停按鈕控制動力回路接觸器,直接控制供電系統的安全運行。供電系統伺服驅動動力電采用ac380v供電,由接觸器控制。一臺可以輸出電壓為dc24v的開關電源。提供人機界面電源、plc的輸入信號電源。二次控制回路單獨使用另一路dc24v開關電源。伺服動力電源是三相ac220v的制式,所以要提供一臺380-220干式變壓器,作為電壓的轉換?!lc電源是ac220v等級的,可以從ac380取一相使用,但考慮到電源隔離以后,電源的質量有一定的提高,對plc有利,因此從380-220干式變壓器輸出端取兩相使用。

hmi系統hmi是整個機器與操作人員進行交流的界面(見圖6),在滿足技術要求的基礎上要考慮易于操作,外形美觀大方。這里選用omron的ns10(10寸)真彩觸摸屏,支持全中文顯示,熒屏寬大,文字清晰,顏色豐富,操作簡單。數據的設定,存儲,記錄,機器的運行狀態監視和控制都很方便。hmi與plc采用rs232串行通信(sysmac way協議)連接。OMRON PLC伺服控制系統在薄板V型刨槽機上的設計如圖



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