張少明
(1.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東廣州 510800;2.廣東高校船舶自動(dòng)化集成技術(shù)開發(fā)中心,廣東廣州 510800)
某廠銀鏈加車花工機(jī)原控制系統(tǒng)部分出現(xiàn)多次故障,問題分析:原自動(dòng)控制采用單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng),在使用過程中小問題不斷,無法修改程序,很多加工程序無法實(shí)現(xiàn),而且原控制線計(jì)輸出模塊的設(shè)計(jì)匹配有問題,芯片長時(shí)間工作后端口過載燒毀,備用芯片已經(jīng)用完,原設(shè)備廠家已經(jīng)不存在。故需重新設(shè)計(jì)自動(dòng)控制線路:
(1)用單片機(jī)驅(qū)動(dòng),重新設(shè)計(jì)控制電路,沒有批量所以意義不大;
(2)采用小型PLC工控板則免去控制電路設(shè)計(jì)和制作,由于PLC性能穩(wěn)定,程序修改方便,控制要求容易實(shí)現(xiàn)[1],故為首選方案。
如圖1所示,系統(tǒng)由加工機(jī)械臺(tái)、送料及轉(zhuǎn)角控制機(jī)械爪、沖孔切斷電機(jī)、高速旋轉(zhuǎn)車刀、二臺(tái)步進(jìn)電機(jī)和報(bào)警系統(tǒng)等組成。
圖1 加工機(jī)械臺(tái)
步進(jìn)電機(jī)1控制送料機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)角度,有正反轉(zhuǎn)90°/180°控制要求;步進(jìn)電機(jī)2通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成沖孔并切斷銀條的動(dòng)作;電機(jī)3帶動(dòng)車刀高速旋轉(zhuǎn);送料機(jī)械手由4個(gè)氣閥控制松緊夾頭和前后移動(dòng)[2-3]。
控制器選:工控PLC,型號(hào)FX2N-40MT,含二個(gè)高速輸出端口,可控制二臺(tái)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī),系統(tǒng)擴(kuò)展強(qiáng),易組態(tài)或組網(wǎng)[1,4]。步進(jìn)電機(jī)使用YK57HB56-03A/YK86HB80-04A,故選回該型號(hào)控制器YKA2404/YKA2608。
按表1分配工控PLC板輸入輸出端口。
表1 I/O分配表
根據(jù)I/O分配繪制接線圖2與圖3。
(1)沖刀(切料):步進(jìn)電機(jī)YK86完成,由凸輪前進(jìn)半圈,后退半圈完成二次下刀。
圖2 控制接線圖
(2)送料機(jī)械手工作流程:夾料—夾料,送夾—夾料,送夾,送料—送夾,送料—送料—全關(guān)—沖刀(切料)。
圖3 步進(jìn)電機(jī)接線圖
(3)工作模式分析
平批:送一次料,切料一次,{夾料,沖1(正刀)}→{正轉(zhuǎn)180°}→{夾料,沖2(反刀)+切料}→{送料}→{夾料—沖3(正刀)}→{反轉(zhuǎn)180 °}→{夾料—沖4(反刀)+切料}→{送料}→完成一個(gè)工作循環(huán);如圖4所示:
二批:{夾料—沖1(下刀)+切料}→{正轉(zhuǎn)1800}→{夾料—沖2(下刀)+切料}→{正轉(zhuǎn)900}→{送料}→{夾料—沖3(下刀)+切料}→{反轉(zhuǎn)1800}→{夾料—沖4(下刀)+切料}→{反90}→{送料}→完成一個(gè)工作循環(huán),如圖5所示。
圖4 平批(未切斷及沖孔)
圖5 二批
圖6 編寫程序流程圖
其余工作模式略。
根據(jù)工作模式,調(diào)速方式,以及包含手動(dòng)測(cè)試(單步運(yùn)行)等要求[1],編寫出程序流程圖6,通過程序圖編寫梯形圖,并完成設(shè)備接線與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。
系統(tǒng)投入運(yùn)行后,連續(xù)運(yùn)行超半年,運(yùn)行穩(wěn)定,達(dá)到預(yù)期目標(biāo),減少了大量的人力成本。已將工廠多臺(tái)加工機(jī)械PLC組網(wǎng)及組態(tài),充分發(fā)揮人機(jī)界面優(yōu)勢(shì),提高生產(chǎn)效率,加強(qiáng)了設(shè)備管理。另國產(chǎn)工控PLC版工業(yè)級(jí)的質(zhì)量,必將越來越廣泛得到應(yīng)用。
[1]三菱微型可編程控制器.FX系列編程手冊(cè)[Z].2006.
[2]殷慶縱,李洪群.可編程控制器原理與實(shí)踐(三菱FX2N系列):第1版[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.
[3]鄭輯光.過程控制系統(tǒng)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2012.
[4]程樹康.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng):第1版[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2006.