西门子6ES7231-0HC22-0XA8参数介绍门板铣孔机是众多国际建材、木门生产厂家的重要配套设备。某企业的原设备是从日本进口，机器体积庞大，操作复杂，对技术工人要求比较高，虽然加工精细，但是由于机械和电气的双重限制，加工节拍较慢。在使用台达机电产品进行改造之后，生产节拍由80套/天提升至200套/天，生产节拍大幅提高，直接为客户提升效率，该方案得到了客户的高度认可。 原系统为工业电脑搭配伺服方案，要求其中X、Y两颗伺服轴可以进行直线插补和圆弧插补，由工业计算机来运算并输出插补指令。X、Y轴将韧物移动到需要开孔的位置，变频器带动韧物旋转，逐渐在门板上铣出一个圆孔或者跑道型的孔。根据客户工艺的需求和成本的考虑，为客户提供了台达的DVP32ES2-C型号PLC，本款PLC内置1Mbps CANopen通讯总线，结合新一代主机处理速度，以高抗干扰性与省配线优势搭建现场设备；COM3支持CANopen标准协议DS301。另外搭配台达ASDA-M伺服，该产品支持内部位置功能，支持三轴螺旋插补、三轴直线插补、两轴圆弧插补、两轴直线插补，非常适合该种现场应用。 1 台达系统设计 1.1工艺要求 门板铣孔机的工作原理即在整张木质门板上，铣出锁孔、把手等圆孔，整个过程需要X、Y轴做平面圆弧插补或直线插补，Z轴做垂直的上下运动配合。系统要求刚性较强，加工平滑，铣出的圆要满足各方向直径误差在0.1mm。 1.2 系统配置 此系统的控制器选用台达DVP32ES2-C，通过CANopen总线将插补位置、角度等发给伺服驱动器；驱动器选用台达ASD-M-0721-M伺服驱动器+ECMA-C20807PS伺服电机。ASD-M系列伺服也可以搭配B2系列的伺服电机，在满足需求的情况下，可以降低客户成本，提升竞争力。 2 CANopen配置 首先打开CANopen Builder软件，单击菜单栏中的“设置”——“通讯设置”——“串口设置”，在“串口设置”中选择COM口，设置波特率为默认的9600,7，E，1，ASCII模式，该设置是CANopen Builder软件和电脑通讯的设置。选好后，点击在线按钮，如果连接正确的话会搜索到ES2-CPLC图标。 将伺服的CN6接到PLC的COM3上，线序参考ASDA-M系列手册3.8节。在CN6的另一个口插上终端电阻。添加伺服配置，因为ASD-M系列伺服目前设计为每轴2个RX和2个TX，所以只能添加P2-30=5，上电写5，防止连续写入EEPROM，而降低EEPROM 寿命。P5-07（Pr命令触发器）用来选择所执行的Pr。P6-03（路径1的定义）P6-07、P6-09路径3、4的数据，客户之前将Pr3、Pr4的功能定义好，只要修改相应的数据即可。详见CANopen Builder软件帮助中16.17节。表1 台达ASDA-A2伺服驱动器通讯参数设置 表2 与本例相关的ADSA-A2伺服驱动器的参数说明 备注：伺服驱动器共有64段位置可供选择，选择哪一段可通过外部输入端子进行选择，各段位置的加减速时间、速度及目标位置可根据各段位置参数进行设定。此范例中以段位置为例进行说明，段位置的位置参数为P6-02、P6-03。 按照表3分别对DVPCOPM-SL扫描模块进行设置。表3模块设置参数 然后，将做好的配置下载到PLC里，将伺服参数和PLC的寄存器对应，这样就可以方便的修改参数。 图1 每台伺服的RxPDO、TxPDO配置3 伺服Pr配置 台达ASDA-M系列伺服在Pr配置里可以选择路径类型。以直线插补为例，先选择路径类型为直线插补，AUTO：自动执行下一路径如果路径动作连续可以选择YES，如果动作不连续，则选择NO；CMD：位置命令选择00：ABS定位。加减速时间根据客户要求来设置，目标速度SPD指令可以选择相应的参数，如图2中选择了POV15:5000.0（P5-75），则目标速度为5000rpm。如果想修改速度，只要将P5-75的参数配置到CANopen里面，通过总线修改参数即可。轴别选择可以设置具体是那两个轴进行直线插补，例子中选的是X、Y轴。 资料值中，填写X轴的位置命令和Y轴为位置命令，例中为35900和3900。如果想修改插补的距离则修改相应Pr的资料值即可。 图2 伺服Pr配置ASD-M系列伺服的pr内置直线插补和圆弧插补，只要选择轴别即可。目前ASD-M系列伺服的圆弧插补只支持相对位置的插补。需要注意的是，如果是需要可以用HMC加ASDA-M伺服。 图3 加工效果图如图3所示，圆孔各点直径误差在0.1mm左右，满足客户需求。客户将动作分解为直线差补和圆弧插补，Z轴则为上下进刀退刀动作。 图4 圆弧插补波形可从如图4中看出，X、Y两轴插补的反馈位置，应该是正弦余弦波相结合。另外也可以打开X-YChart来观察圆弧插补的形状。 4 注意事项 通过CANopen给伺服直线插补命令时，需要同时触发X轴和Y轴的P5-07，并且两个轴的位置要同时写入。例如X、Y轴的Pr5设置为直线插补，那么需要同时触发X、Y的P5-07；如果是X、Y圆弧插补，则只触发任意一个轴即可实现圆弧插补。 5 结束语 台达ES2-C系列PLC搭配ASD-M系列伺服，完全可以实现一些常见的直线插补、圆弧插补功能，速度响应快、加工精度高、，具有一定的推广价值1 引言 PLC控制油压车床是表壳等小五金加工开发的机电一体化集成设计专用项目。基于台达机电自动化平台的油压车床以其高刚性、高精度、高品质、高效率、高寿命、性能稳定、结构简单，操作方便，成本低廉等优点广泛用于表壳加工行业。项目亦可用于小型轴、套类加工。该机床采用了性能稳定的台达ES系列PLC和DOP－A57CSTD彩色人机界面做为控制中心，使设备操作简单、直观，人机界面人性化的控制程序输入方式设计，转换程序简单快捷，使操作者发挥自如。自动化程度高，大量生产节省人力、物力，能够实现产品生产的高效化、优质化。自动化油压车床外形如图1所示。 图1 自动化油压车床外形2 系统构成及工艺参数 自动化油压车床主轴轴承采用进口P4级主轴专用轴承，主轴自动油润滑，保证机床高精度、寿命更长。主轴电机选用双速带高性能刹车系统。 程控液压推动多刀刀架保证加工尺寸准确、稳定。 刀具中心高度可调节，操作方便，效率更高。 精心设计液压系统，使机床空运转时，液压卸荷，节约电力，降低液压系统温度上升，延长油泵寿命；并安装温度、压力补偿装置，重复加工时非常稳定、可靠。电控箱、液压箱、冷却液箱均置于机箱内，减少占地面积，使机床外观整体化。 车床技术参数如下表1所示。表1 车床技术参数 3 油压车床操作界面设计 基于台达机电自动化平台的油压车床操作界面是本项目区别于传统油压车床明显的标志，为小型机床运行带来人性化的透明操作功能。 开机后，在人机界面初始界面图2上点击进入主菜单画面图3，根据工艺需要按加工工艺选择手动单步图4或全自动图5等进入不同的加工方式，选择手动单步情况下总共列有五种工艺程序流程，在选择下一个加工工艺时，前一工艺过程自动运行完成后，才执行下程。在单步运行情况下，当选择完单步程序锁定图3设置后，此时程序只能运行锁定的当前程序，其他四种程序不能运行，若要运行其他程序，请先解除程序锁定功能。 泵电机具有自动保护功能，机器在30分钟内无任何动作，泵电机将停止工作，若要继续使用请先启动泵。主轴的高低速选择在全自动人机界面图5上操作完成。除手动外，其他程序的运行都是以外部启动按钮为给定信号的。当设备运行过程中，将主菜单人机界面如图2画面上点击运行监控画面触摸按钮，将画面切换到运行监控画面图6进行运行监控。 图2 初始界面 图3 主菜单画面 图4 手动单步加工画面 图5 全自动加工画面 图6 运行监控画面4 自动化加工系统设计 4.1 ES系列PLC的I/O接口 （1）行程开关（开关量输入）定义：SL1—X11下托板前进到位；SL2—X12下托板慢进；SL3—X13下托板回位；SL4—X14上托板前进到位；SL5—X15上托板慢进；SL6—X16上托板回位。 （2）阀件（开关量输出）定义：YV1—Y14下托板前进阀；YV2—Y15下托板慢进阀；YV3—Y16上托板前进阀；YV4—Y17上托板慢进阀。 4.2 工艺流程设计 该机种具有五种单步固定工艺流程，用于五种不同规格产品的加工。 图7 托板延时设置画面（1）单步工艺流程1描述：开车启动，恢复原点，阀YV1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后开始慢进进行，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后执行下托板延时（图7）的设定值，时间到后YV1，YV2断电，下托板回原位。（2）单步工艺流程2描述：开车启动，恢复原点，阀YV1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后阀YV2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后执行下托板延时（图六）的设定值，时间到后阀YV1,YV2断电下托板回退，碰到回退到位限位SL3信号后上托板前进阀YV3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板前进到位SL4限位后，下托板前进阀YV1再次得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后阀YV2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后执行下托板延时（图7）的设定值，时间到后阀YV1,YV2断电下托板回退，碰到回退到位限位SL3信号后上托板前进阀YV3断电，上托板回位。（3）单步工艺流程3描述：开车启动，恢复原点，阀YV1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后阀YV2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后阀上托板前进阀YV3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板慢进SL5限位后，上托板慢进阀YV4得电，上托板慢前进碰到前进到位限位SL4后阀YV1,YV2断电下托板回退，碰到回退到位限位SL3信号后上托板前进阀YV3，YV4断电，上托板回位。（4）单步工艺流程4描述：开车启动，恢复原点，阀YV1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后阀YV2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后阀上托板前进阀YV3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板慢进SL5限位后，上托板慢进阀YV4得电，上托板慢前进碰到前进到位限位SL4后执行上托板延时（图7）的设定值，时间到后阀YV3,YV4断电上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位SL6信号后下托板前进阀YV1，YV2断电，下托板回位。（5）单步工艺流程5描述：开车启动，恢复原点，阀YV1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后阀YV2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后阀上托板前进阀YV3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板慢进SL5限位后，上托板慢进阀YV4得电，上托板慢前进碰到前进到位限位SL4后执行上托板延时（图7）的设定值，时间到后阀YV3,YV4断电上托板回退，下托板前进阀YV1，YV2保持前进位不动。（6）全自动工艺流程：开车启动，恢复原点，阀YV1得电，下托板前进碰到下托板慢进限位SL2后阀YV2得电下托板开始慢进，下托板慢进碰到前进到位限位SL1后执行下托板延时（图六）的设定值，时间到后阀YV1,YV2断电下托板回退，碰到回退到位限位SL3信号后上托板前进阀YV3得电上托板前进，上托板前进碰到上托板慢进SL5限位后，上托板慢进阀YV4得电，上托板慢前进碰到前进到位限位SL4后执行上托板延时（图7）的设定值，时间到后阀YV3,YV4断电上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位SL6信号后下托板前进阀YV1再次得电进入下一个循环。4.3 设备系统保护 在人机界面内通过宏指令读出系统设定时间，分别赋值给不同的数据寄存器，如图8所示，运行过程中通过自定义输入时间年月日和系统本身时间进行监控比较，程序判断当系统时间超过设定时间时，系统自动停止运行，如图9所示。 图8 系统设定时间赋值 图9 自定义运行时间5 结束语 本项目已经通过设备调试，各项性能指标达到设计指标。台达PLC,人机界面在表壳等小五金加工油压车床设备当中的成功应用，得到客户的好评