臺(tái)達(dá)多功能旋壓機(jī)的控制模式與特點(diǎn)介紹

1 引言

旋壓技術(shù)，也叫金屬旋壓成形技術(shù)，通過旋轉(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)雜過程，特別需要指出的是，我們所說的旋壓成形技術(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。

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)的汽車皮帶輪，并通過在觸摸屏中調(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)模式開關(guān)撥至『Auto』時(shí)，設(shè)備切換至自動(dòng)模式，此時(shí)可通過觸摸屏配置自動(dòng)模式參數(shù)。

（2）進(jìn)入自動(dòng)模式后，通過控制面板上的『啟動(dòng)』按鈕啟動(dòng)，每按一次『啟動(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)。

B手動(dòng)模式：

當(dāng)模式開關(guān)撥至『Manu』，設(shè)備工作于手動(dòng)模式。此時(shí)可通過控制面板的進(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。

序號(hào)產(chǎn)品型號(hào)數(shù)量說明

1DVP80EH00R21臺(tái)EH2系列PLC主機(jī)

2DVP04DA-H21臺(tái)4通道模擬量輸出模塊

3DVP06XA-H21臺(tái)4通道輸入/2通道輸出混合模塊

4DVP04TC-H21臺(tái)4通道溫度模塊

5VFD370B23A1臺(tái)37KW VFD-B系列變頻器

6ZSP3806-003G-2500BZ1-12-24F4臺(tái)無錫士普2500線編碼器

7LTM-400S5K1支0～5K歐姆電子尺

8DOP-B07S2011臺(tái)DOP-B系列7”觸摸屏

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4通道模擬量輸出模塊、溫度模塊及輸入輸出混合模塊來控制編碼器、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

電子尺又稱位移傳感器，運(yùn)動(dòng)傳感器的功能是把一個(gè)機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)，并且該信號(hào)能夠與機(jī)械運(yùn)動(dòng)成正比。電刷裝配連接到機(jī)械激勵(lì)器，繼而使塑料阻軌產(chǎn)生一個(gè)電壓分配器。電阻計(jì)的阻軌（1、3）連接到穩(wěn)定的輸入直流電壓。當(dāng)在電刷和修正阻軌之間測(cè)量時(shí)，信號(hào)電壓是電壓分配器的主要部分，并且與阻軌上的電刷位置成正比。

內(nèi)阻5K歐姆

測(cè)量范圍0～400mm

精度0.07%

用途廣泛應(yīng)用于注塑機(jī)、壓鑄機(jī)、吹瓶機(jī)、制鞋機(jī)、木工機(jī)械、印刷機(jī)械等需要進(jìn)行線性位移控制的自動(dòng)控制機(jī)械

（2）比例放大器PF-AC-220

項(xiàng)目內(nèi)容/說明

功能模型交流輸入型

交流電源輸入AC220V

最大輸出電流5A

響應(yīng)時(shí)間0.1～5S

控制信號(hào)0～10V

負(fù)載阻抗5/40歐姆

（3）VFD370B變頻器參數(shù)設(shè)置

參數(shù)設(shè)置值說明

02-0004主頻率由RS-485通訊界面控制

02-0103運(yùn)轉(zhuǎn)指令由RS-485通訊界面控制，鍵盤STOP有效

09-0001設(shè)置VFD-B系列變頻器的通訊地址為K1

09-0102設(shè)置VFD-B系列變頻器的通訊速率為19200bps

09-0403設(shè)置VFD-B系列變頻器的通訊格式為<8,N,2,RTU>

注意：當(dāng)出現(xiàn)變頻器因參數(shù)錯(cuò)亂而導(dǎo)致不能正常運(yùn)行時(shí)，可先設(shè)置P00-02=10（回歸出廠值），再按照上述表格設(shè)置參數(shù)。

4 上位機(jī)監(jiān)控畫面

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觸摸屏任意調(diào)整。

（2）可靠性高

該系統(tǒng)通過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)缸過沖的現(xiàn)象；當(dāng)左側(cè)缸或右側(cè)缸沖過目標(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

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。