徐藝（河源職業(yè)技術學院，廣東河源　517000）

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基于PLC觸摸屏電機轉子精密研磨機的設計與開發(fā)

徐藝
（河源職業(yè)技術學院，廣東河源517000）

摘要：直流電機應用很廣泛，對電機轉子的精密度、光滑等有非常高的要求，所以固定速度的研磨機不適應電機轉子的加工，使用PLC、觸摸屏、伺服電機組成智能自動化打磨機控制系統(tǒng)，通過調整參數(shù)，能夠完成對打磨速度的控制、砂帶進給的控制，可以適用各種不同產(chǎn)品的電機轉子的打磨，完成打磨要求。

關鍵詞：機械設計；PLC；觸摸屏；數(shù)據(jù)處理程序

0　背景

直流電機應用非常廣泛，隨著工業(yè)化、自動化的水平的提高，要求直流電機轉速越來越快，噪音越來越低。因此在電機制造過程中，各個環(huán)節(jié)要求越來越高，尤其是直流電機轉子，要求接觸面非常光滑，保證在電刷切換向時，接觸良好，不會產(chǎn)生電火花。

1　電機轉子分析

（1）電機轉子靜態(tài)分析：電機轉子如圖1所示，需要打磨的地方主要為電機轉子銅套部分，如圖1中A箭頭所指的部位。

（2）動作分析：電機轉子是一個圓柱體，可以在皮帶的帶動下旋轉，設計一個夾具，讓皮帶帶動電機轉子在固定位置進行旋轉，用砂帶進行打磨，就可以完成打磨動作。

圖1　電子轉子示意圖

2　機械設計方案

（1）旋轉動力設計：由于需要考慮到電機不能頻繁啟動，采用機長動加上離合器的設計來設計研磨機的動力，當轉子放下夾具位時，系統(tǒng)啟動后，夾具把轉子夾住時，系統(tǒng)發(fā)出指令給離合器進行抱住，方開始打磨轉子，如圖2 A處和壓帶桿所示。

（2）砂帶送料設計，由于砂帶需要按需進行調整速度，所以設計使用步進電機進行送料，能夠同時控制進給的速度和砂帶的長度，進而控制打磨的質量和減少砂帶的消耗，保證質量的同時降低成本。主要構成如圖2中的B步進電機和雙面齒輪，C處砂帶盤，以及夾具中的轉輪所示。紗盤使用步進電機送料，當砂帶不夠時，砂帶電機送料，砂帶盤轉動送料，砂帶穿過的重物把砂輪拉直，保持張力一致。

壓緊裝置，主要使用氣缸以及限位開關進行設計，由于電機轉子比較小，不需要太大力度，選擇一個小型氣缸，采用壓縮空氣作為動力，使用二個行程開關W1、W2作為位置判斷信號。W1為壓桿上升到頂信號，W2為壓桿下壓到底的信號。

圖2　打磨機機械實物圖

3　電氣設計方案

（1）控制器選擇，由于電機轉子精密打磨機所使用的信號不多，主要是限位開關信號有4處、啟動按鈕、停止按鈕等，一共8個，輸出信號主要有控制二個步進電機信號，控制馬達信號，控制離合器的信號。一共也就是7個點。選擇臺達PLC DVP32EH00T3。

（2）觸摸屏設計

由于企業(yè)提出來要實現(xiàn)能夠調節(jié)打磨時間和每次砂帶移動距離，打磨后，砂帶移動的距離和速度，生產(chǎn)數(shù)量，生產(chǎn)狀態(tài)的顯示等，故設計電機轉子精密打磨機的圖如圖3所示。

（3）數(shù)據(jù)處理程序設計

由于企業(yè)要求該設備能夠實現(xiàn)二個控制功能，第一，打磨時間控制，第二砂帶移動距離控制。根據(jù)伺服電機控制指令PLSY D1201 D1204 Y0，其中D1204是指發(fā)出脈沖數(shù)量，D1201是發(fā)出脈沖的頻率，企業(yè)要求就是在規(guī)定的時間內完成走的距離，所以首先計算移動的距離需要多少個脈沖，存在D1204，然后計算這么多脈沖在規(guī)定的時間發(fā)出，可以計算出發(fā)出頻率D1201，部分控制程序如圖4程序控制圖所示。

表1　電機轉子精密打磨I/O分配表

4　測試總結

經(jīng)過2天的安裝，設備初步安裝完畢后進行測試，測試分為三個階段，機械部分測試、機電聯(lián)調、上線測試。

（1）第一階段機械測試，由于本臺設備是第一次制作，部分加工尺寸在加工時沒有留有配合，尤其是步進電機帶動的雙齒齒輪，非常緊，無法轉動，需要重新加工；

（2）第二階段機電聯(lián)調：1）手動測試各控制按鈕動作是否到位；2）檢查各控制信號是否正常；3）檢查急停是否正常；4）全自動空負載運行檢測；調試時，發(fā)現(xiàn)停止按鈕與觸摸屏停止按

鈕無法同時工作，查找出連接線出現(xiàn)錯誤，糾正后正常。

圖3　電機轉子精密打磨機觸摸屏

圖4　觸摸屏數(shù)據(jù)處理程序圖

(編輯：王智圣)

（3）第三階段上線測試，把設備放在生產(chǎn)線進行生產(chǎn)產(chǎn)品，經(jīng)過一周的上線測試，員工提出了一些問題，其一操作按鈕不符合人體工程學，其二觸摸屏的控制按鈕太小，其三、把觸摸屏文字換成簡單易懂的文字，經(jīng)修改后，正式投入生產(chǎn)。

經(jīng)過三個階段測試，設備正式投入生產(chǎn)線，經(jīng)過半年的生產(chǎn)，該設備正常運行，減輕了人力勞動強度，提高了生產(chǎn)質量和生產(chǎn)效率（一次可以放2個）和減少生產(chǎn)成本的開支，每個月按22個工作日，可減少成本（砂帶）約為1 500元，人員工資3 500元，半年可以節(jié)約3萬元的成本。

(編輯：阮毅)

Design and Development of Touch Screen Advanced Motor Rotator Grinder Based on PLC

XU Yi
（Heyuan Polytechnic，Heyuan517000，China）

Abstract:The direct motor has a wide application, it sets very high requirement on the density, smoothness of the electric rotator, therefore the grinders of fixed speed don't adapt to the processing of electric rotator, we need to choose the intelligent controling system made up of by PLC, touch screenand. serving motor. By adusting the parameter, we can complete the control of grinding speed, feeding and delivering of sand strap, and grind a variety of motor，and meet the needs.

Key words:mechanic design；PLC；touch screen；data processing program

作者簡介：徐藝，男，1980年生，廣東河源人，大學本科，工程師。研究領域：自動化設備和半自動設備。已發(fā)表論文3篇。

收稿日期：2015－05－25

DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2015. 11. 018

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A

文章編號：1009－9492 ( 2015 ) 11－0063－02