雷志偉，劉瑞波，張新，劉廣闊，宮哲，李玉霞

(河北省自動化研究所，河北 石家莊 050081)

0 引言

眾所周知，中國是鑄造業(yè)大國，其中鑄件的清理是鑄造生產(chǎn)中影響產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵工序，但在生產(chǎn)過程中由于機械化和自動化的程度低，嚴重制約著中國的制造業(yè)發(fā)展，也是中國只能稱為鑄造業(yè)大國而非“鑄造業(yè)強國”的關鍵原因之一。

當前，企業(yè)環(huán)保壓力越來越大，鑄造行業(yè)中鑄件的清理打磨仍然使用大量的人工，打磨環(huán)境和飛揚的粉塵對環(huán)境和工人身體健康造成極大危害，嚴重影響了企業(yè)的形象。生產(chǎn)成本的不斷上漲加重了鑄造企業(yè)的負擔；同時，人工打磨需要大量的場地，效率低下，打磨質(zhì)量不能保證，造成有訂單無產(chǎn)量的局面。

本文利用PLC控制伺服電機驅(qū)動動力銑頭將鑄件澆口和飛邊去除，控制精度滿足要求，提高生產(chǎn)效率，保證工件質(zhì)量。

1 總體設計

該控制系統(tǒng)采用銑削方式去除精鑄件上的澆口和飛邊，銑刀電機分別采用一個1.5kW和兩個1.0kW三相異步電動機，通過三組兩軸伺服控制銑刀電機進刀、退刀和銑削。根據(jù)控制要求確定該系統(tǒng)所使用的控制器、驅(qū)動器以及執(zhí)行器清單如表1所示。

表1 系統(tǒng)主要硬件清單

2 硬件電路設計和參數(shù)設置

2.1 伺服驅(qū)動器和PLC的電路設計

臺達ASDA-B2系列伺服驅(qū)動器主控制回路電源R、S、T接三相220～230VAC，50/60Hz電源，控制回路L1c、L2c供給單相100～230VAC，50/60Hz電源。采用內(nèi)部回生電阻即P⊕、C端開路，P⊕、D端短路。采用位置(PT)模式接線CN1口與控制器DVP48EH00T3 PLC連接，實現(xiàn)對伺服電機的運動控制。CN2口與電機編碼器采用雙絞屏蔽線連接。

本系統(tǒng)PLC采用臺達DVP48EH00T3，具有4路200kHz的高速脈沖輸出，1個458通信接口和1個232通信接口，滿足PLC間通信和同觸屏通信的需求。PLC的Y0、Y2、Y4、Y6提供了4軸的200kHz的高速脈沖輸出，Y1、Y3、Y5、Y7分別為其方向控制點。系統(tǒng)使用兩個PLC連接6個高速脈沖輸出，分為三組XY坐標體系，實現(xiàn)對精鑄件周邊360度的銑削。如圖1為伺服驅(qū)動器和PLC接線圖。

圖1 伺服驅(qū)動器和臺達PLC的對應接線圖

2.2 伺服驅(qū)動器參數(shù)設置

根據(jù)控制要求將伺服驅(qū)動器設置為位置(PT)控制模式，即參數(shù)P1-01設置為“00”；設置伺服電機旋轉(zhuǎn)一周需要10000個脈沖，臺達B2系列伺服電機選用17位增量式編碼器，電機基準脈沖數(shù)為160000個/周，因此設置齒輪分子分母比為16/1即可。具體參數(shù)設置如表2。

表2 伺服電機參數(shù)設置

3 PLC程序設計

根據(jù)不同運行功能，設計成不同的程序塊，完成程序的模塊化設計。伺服的定位主要使用雙軸絕對點對點運動(DPPMA)、雙軸相對點對點運動(DPPMR)、雙軸相對位置圓弧插補(DCIMR)等指令；通過對銑刀運行軌跡的編程完成仿形銑的過程。

編程過程中，將運行位移變量添加到觸屏界面中，設置為可輸入變量，通過編程計算將其計算為位移指令所需要的雙字型脈沖數(shù)據(jù)輸入到定位指令中，方便后期調(diào)試。

圖2 程序塊設計

銑刀在入位時采用雙軸絕對點對點運動指令(DPPMA)，使銑刀定位到起始位，再通過雙軸相對點對點運動(DPPMR)、雙軸相對位置圓弧插補(DCIMR)等指令完成仿形銑的過程，使銑刀沿工件表面完成銑削工作。由工件的外輪廓加上銑刀的半徑，得出銑刀有初始點依次行走的相對定位距離，得出如圖3的三個銑刀行走軌跡所對應的X軸和Y軸行走脈沖數(shù)。以此脈沖數(shù)作為銑頭的行走坐標定位點。按照件1-1、件1-2、件1-3不同的坐標定位點以此控制銑頭定位到不同的定位點完成工件的仿形銑削。

圖3 銑刀行走距離及對應脈沖數(shù)

4 通信

4.1 PLC間通信

本系統(tǒng)使用兩臺臺達PLC，兩臺PLC間采用485通信，下載程序前分別對兩臺PLC進行端口設置。PLC參數(shù)設置見表3。

表3 PLC參數(shù)必要設置

通過PLC LINK的方式自動完成主站PLC和從站PLC的數(shù)據(jù)交換，即將從站的D0～D99讀到主站的D0～D99，主站的D100～D199寫到從站的D100～D199。

圖4 觸屏通信參數(shù)設置

4.2 PLC和觸摸屏通信

設置PLC通信地址主站10、從站11后，在MCGS編程界面中打開設備窗口，添加通用串口父設備，再在串口父設備下添加兩臺臺達DVP系列PLC設備，分別設置兩臺設備的站地址為10和11，與PLC站地址一致。雙擊通用串口父設備，設置通信參數(shù)如圖4。

5 結束語

本文介紹了一種采用兩臺臺達PLC實現(xiàn)控制伺服電機完成仿形銑削去毛刺的系統(tǒng)。文中在介紹PLC和伺服驅(qū)動器硬件連接及伺服驅(qū)動器參數(shù)設置的基礎上，對PLC通信和程序設計進行了介紹。為精鑄件的去澆口和飛邊提供了新的方式和方法。

[1] ASDA-B2系列伺服驅(qū)動器應用技術手冊[Z].上海：中達電通，2014.

[2] DVP-PLC編程技巧大全.上海：中達電通，2014.

[3] 黨媚.基于以太網(wǎng)的Kingview和兩臺S7-200 SMART PLC運動控制系統(tǒng)設計[J].自動化技術與應用，2017，(4)：60-63.