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      臺達AH500中型PLC的Ether Link應用
      發(fā)布時(shí)間:2014-11-07 00:00:00

        摘要:本文主要介紹了臺達自動(dòng)化產(chǎn)品在雙柱式立式車(chē)床電氣自動(dòng)控制系統中的完美整合應用。著(zhù)重介紹了臺達DVP-20PM系列運動(dòng)控制器穩定的運動(dòng)控制性能和良好的性?xún)r(jià)比,同時(shí)也說(shuō)明臺達自動(dòng)化產(chǎn)品理應成為眾多機床行業(yè)OEM客戶(hù)系統集成應用的精選品牌。
        關(guān)鍵詞:運動(dòng)控制器 立式車(chē)床 電氣
        1.前言
        立式車(chē)床,顧名思義,就是主軸豎直布置,工作臺在水平面內旋轉,刀架作垂直或斜向進(jìn)給的車(chē)床,屬于切削加工工藝設備中的金屬切削機床。
        立式車(chē)床一般可分為單柱式和雙柱式。小型立式車(chē)床一般做成單柱式,大型立式車(chē)床做成雙柱式。立式車(chē)床結構的主要特點(diǎn)是:主軸處于垂直位置,工作臺在水平面內,工件的安裝調整比較方便。工作臺由導軌支撐,剛性好,切削平穩。有幾個(gè)刀架,并能快速換刀,立式車(chē)床的加工精度可達到IT9-IT8,表面粗糙度Ra可達3.2-1.6um。
        2.方案
        立式車(chē)床屬于大型機械設備,用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸相對較小,形狀復雜的大型和重型工件。如各種盤(pán)、輪和套類(lèi)工件的圓柱面、端面、圓錐面、圓柱孔、圓錐孔等。也可借助附加裝置進(jìn)行車(chē)螺紋、車(chē)球面、仿形、銑削或磨削等加工。立式車(chē)床主軸軸線(xiàn)為垂直布局,工作臺臺面處于水平平面內,因此工件的夾裝與找正比較方便。這種布局還可減輕主軸及軸承的荷載,因此立式車(chē)床能夠較長(cháng)期地保持工作精度。
        通常情況下,設備制造商和設備使用終端客戶(hù)認同并且指定數控系統作為立式車(chē)床主控設備。但是雙柱式立式車(chē)床的機床工藝動(dòng)作不像數控車(chē)床、數控銑床或者數控加工中心等設備那么復雜,相對比較簡(jiǎn)單,使用數控系統應用于此顯得大材小用,系統軟件資源嚴重浪費,集成應用數控系統對機床制造OEM客戶(hù)來(lái)說(shuō),經(jīng)濟成本較高,適合高端客戶(hù);那么對于中低端客戶(hù)來(lái)說(shuō),應用具有運動(dòng)控制功能的PLC成為一種成熟可靠的技術(shù)解決方案。
        本文中的雙柱式立式車(chē)床采用臺達運動(dòng)控制器DVP-20PM作為主控制器,DVP-20PM內建雙軸AB相差分形式高速脈沖輸出,較高頻率可達500kHz,而且具有二軸直線(xiàn)和圓弧插補功能,支持二軸手搖輪MPG信號輸入,支持通用數控系統編程語(yǔ)言G代碼、M代碼。
        2.1臺達控制系統技術(shù)方案配置
        臺達控制系統技術(shù)方案配置見(jiàn)表1,我們在此處僅僅羅列出雙柱式立式車(chē)床電氣自動(dòng)控制系統部分的主要電氣元件及其選配件,此外還包括低壓電器(低壓斷路器、交流接觸器、中間繼電器、主令按鈕、指示燈等)、位置傳感器(光電傳感器、行程開(kāi)關(guān)等),此處不予贅述。
        表1 控制系統技術(shù)方案配置表:


        2.2電氣自動(dòng)控制技術(shù)方案詳細介紹
        雙柱式立式車(chē)床具有豎直安裝的兩個(gè)刀架,主軸在運轉的情況下,每個(gè)刀架上的刀具都能對工件進(jìn)行切削加工。每個(gè)刀架包含二軸運動(dòng)控制,左刀架X軸、Z軸,右刀架U軸、W軸,由于Z軸和W軸為垂直安裝,要求伺服電機具有抱閘功能,防止軸向運動(dòng)停止時(shí),負載受重力作用,導致伺服電機報警或者溜車(chē)。左右刀架上的二軸運動(dòng)分別各由一臺DVP20PM00D負責控制;主軸電機為直流調速系統,轉速由PLC模擬量擴展單元DVP-06XA-H2輸出0-10V控制;PLC主機DVP64EH00R2以及其他數字量擴展單元主要負責機床輔助機構工藝動(dòng)作邏輯控制。值得注意的是,在這個(gè)方案中,兩臺DVP20PM00D均作為主機DVP64EH00R2的擴展單元,和主機連接采用排線(xiàn)直接連接,其他的數字量擴展單元和模擬量擴展單元也作為主機的擴展單元,直接采用排線(xiàn)按照順序連接。限于篇幅,控制系統簡(jiǎn)圖未繪制出數字量和模擬量擴展單元連接方式。
        圖2 臺達電氣自動(dòng)控制系統方案簡(jiǎn)圖


        2.3關(guān)鍵控制程序介紹
        主機DVP64EH00R2和兩臺DVP20PM00D雙軸插補運動(dòng)控制器之間交換數據的控制程序在主機內編程,主機負責組織、協(xié)調、控制上位機命令、擴展單元運行動(dòng)作以及機床各部分運行狀態(tài)電氣信號等。主機和DVP20PM采用FROM和TO指令進(jìn)行實(shí)時(shí)交換數據(包括運動(dòng)命令和運行狀態(tài)等)。
        X軸、Z軸、U軸、W軸的運動(dòng)控制命令均在DVP20PM00D內部編程實(shí)現,JOG、MDI、循環(huán)等運動(dòng)命令均在20PM主程序內完成。
        人機界面主要畫(huà)面如圖4所示。采用臺達人機畫(huà)面可以根據客戶(hù)機床工藝技術(shù)特點(diǎn),編程組態(tài)各種人性化、方便操控的畫(huà)面和功能軟元件,相比數控系統來(lái)說(shuō),畫(huà)面更加簡(jiǎn)約、直觀(guān),操控更加便利。


        圖4 人機界面設置


        2.4 調試心得
        由于主機PLC后面掛了若干臺擴展單元,包括兩臺DVP20PM00D運動(dòng)控制器、若干臺數字量輸入輸出擴展單元、模擬量輸入輸出擴展單元等部件,主機DVP64EH00R2內的程序大量使用了FROM、TO指令,客戶(hù)起初使用M1000作為FROM、TO指令的調用條件,結果發(fā)現20PM在執行運動(dòng)動(dòng)作過(guò)程中出現一些莫名其妙的"誤動(dòng)作",調試20PM控制程序始終未發(fā)現異常程序,調試程序也未找到徹底解決問(wèn)題的辦法。后來(lái)觀(guān)察主機64EH2內控制程序,發(fā)現掃描周期偏長(cháng),達到近30ms,懷疑可能是主機掃描周期偏長(cháng),20PM的運行動(dòng)作和狀態(tài)信號在一個(gè)周期內未得到存儲,導致一些怪異的誤動(dòng)作和誤信號。將主程序內FROM和TO指令前面的調用條件M1000改為M1012(100ms脈沖信號)后,故障消除,整個(gè)系統正常工作。
        3.結束語(yǔ)
        根據客戶(hù)設備技術(shù)要求,中達電通可以提供給客戶(hù)成熟可靠的系統解決方案,憑借著(zhù)臺達優(yōu)秀的DVP20PM運動(dòng)控制器強大的機床運動(dòng)控制功能,再加上提供給客戶(hù)完善的現場(chǎng)調試等技術(shù)服務(wù),幫助客戶(hù)開(kāi)發(fā)出具備更高技術(shù)含量和更高附加值的產(chǎn)品,臺達產(chǎn)品和服務(wù)均獲得了客戶(hù)的較大認可,實(shí)踐反復證明,中達電通是設備制造客戶(hù)良好的合作伙伴。

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