西门子6ES7253-1AA22-0XA0产品描述1 引言 研磨机是用于研磨工件平面或圆柱形内，外表面的磨床。磨床系指用磨具或磨料加工工件各种表面的机床，一般用于对零件淬硬表面做磨削加工。通常，磨具旋转为主运动，工件或磨具的移动为进给运动。 本文讨论的自动研磨机属于内表面精加工专用磨床，主要是用来加工各种管件的内壁，通过不断的研磨，使得工件内壁光滑均匀。研磨加工工艺过程如图1所示。 图1 研磨加工工艺过程 2 自动化系统设计 自动化系统设计基于台达系列机电自动化平台。研磨机的主要用途是用来加工管材的内壁，通过磨头在管壁内不停的旋转打磨，将不平滑的管壁打磨光滑。磨头的旋转是通过普通三相异步电机加VFD-055V43A控制、磨台的左右移动是靠一台3KW的伺服电机来拖动。之所以要选用V系列变频器，是因为控制工艺的要求。2.1 凸点记忆研磨原理 为了提高研磨的效率，要求在整个的研磨的过程中，需要系统自动判断管材内壁凸点的位置，如果找到凸点，则立刻记忆凸点的位置并根据在人机上设定的研磨的幅度和研磨的次数，以当前记忆的凸点为中心、以研磨幅度为半径反复研磨，直到凸点被完全磨平为止。如何判断凸点的位置，则成了控制的关键所在。可以想象一旦在研磨的过程中遇到凸点，势必负载会加重，那么电机的运行电流会偏大，正是依靠判断电机运行电流的大小来判断凸点的位置。而V系列变频器控制的精度高、机内电流互感器的精度也比较高，因此能够分辨负载有较小的变化时电流的波动，因此选用V系列变频器，具体的实现如下：用DVP-32EH00M通过RS485通讯的方式实时读取VFD-055V43A的运行电流，一旦当前电流超过正常运行电流一定的幅值时，则说明此时已经找到凸点。2.2 伺服控制原理 伺服用PT模式，由PLC发脉冲+方向控制伺服。同时将伺服的分频输出接进PLC，PLC进行高速计数，用来记忆伺服当前的位置，在研磨前，伺服首先完成回零的动作，回零完毕高速计数清零。回零的触发通过人机上的回零按钮操作。回零完毕后，系统会自动进入等待回到初始位置的状态，所谓的初始位置就是工件的入口位置，需要移动的行程就是从零点位置到工件的入口位置之间的长度。通过操作人机上的前进按钮控制伺服到达初始位置。到达初始位置后，高速计数值自动记忆下来当前的脉冲数，然后启动研磨。一旦发现运行电流超过正常运行的电流一定幅值后，立即将当前的高速计数值记忆下来，同时以当前的位置为中心，将幅值换算成相应的脉冲数，然后将凸点位置的脉冲加上幅值转换过的脉冲当量，再将凸点位置的脉冲减去幅值转换过的脉冲当量，所得的两个结果就是以凸点为中心前后运行的位置点。当经过反复的几次研磨后，读上来的电流恢复到正常的电流并且研磨的次数到达后，伺服将继续原来的方向寻找凸点。如果再次找到凸点则重复前面所述的动作，直到在整个工件的长度内找不到凸点为止，说明管件的研磨已经完成。伺服自动回到零点位置，停止工作。磨头上通过油压装置控制磨头的膨胀程度，该操作是因为管材不同，管壁内径尺寸也不同。通过光栅尺检测膨胀的程度，一旦到达设定的位置则断开油路，保证磨头紧贴管材内壁。2.3 硬件系统设计（1）硬件配置： （2）控制框图： （3）设备图片： 2.4 电气原理设计 电气原理如图2所示。 图2 电气原理图接线说明： CN1端子排：Pin11、Pin17、Pin35短接；Pin45、Pin47、Pin49短接引出一根线。公共端接PLC的C0、C1；Pin36、Pin37、Pin41、Pin43分别引出一根线；Pin37接Y1+、Pin36接Y1-；Pin41接Y0+、Pin43接Y0-；Pin21、Pin22、Pin23、Pin25分别引出一根线，接PLC：X0+、X0-、X1+、X1-；SON：通过驱动内将2-10设成：1，伺服始终处于ON的状态。CN2端子排：编码器3 结束语 自动研磨机在国内仅有为数不多的生产厂家，因此该设备开发成功后，可以说在该设备上台达的机电产品占得了先机。也正因为成功的开发，使得该设备在自动化程度上大大缩小了与进口设备的差距，同时又有价格的优势，能够满足客户要求的效果。 中达电通主要为中国具成长潜力的通信及自动化市场提供设备和服务。其主要产品和服务包括视讯设备、动力系统、宽带数据和机电自动化四个方面。中达电通的母公司为世界的电子制造跨国企业——台达电子集团，台达集团在江苏吴江建有规模庞大的生产基地，是全球大电源管理系统供货商和台达变频器、编码器、人机界面、PLC、伺服、温控器等机电产品的制造厂商。作为工控行业内的厂商，尤其是在国内唯一一家能将机电产品做的如此全面的制造厂家，我们通过应用自己的产品能够为各行各业的客户提供全面的解决方案。 佳的产品性价比、周到完善的全国乃至全球联保服务能够保证客户利益。中达电通的服务体系遍布全国。 引言 随着机械行业的技术进步和市场的不断发展，市场需要更高的加工精度和工作效率，普通机床已经远远不能满足用户的要求，数控机床在市场中所占的比重越来越大。价格合理的数控系统是数控机床市场竞争力的重要因素，太原机床厂C515立式车床采用DELTA EH系列PLC加DVP 01PU-H单轴定位模块，非常方便的实现了速度控制、定位控制、原点复归、手摇轮MPG输入等多种功能，不仅满足数控设备的功能要求，而且响应速度快，价格合理，值得借鉴。2 项目简介 太原机床厂设计制造的C515单柱立式数控车床，属于大型车床的一种。大加工直径2300mm；大加工高度1000mm；大切削量7mm；小进给量10um。 图1单柱立车结构2.1 主辅传动（1）驱动部分采用1台30KW高压伺服系统控制工作平台的旋转，2台1.6KW大惯量伺服系统控制水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的进给。（2）传动部分采用减速机和滚珠丝杠加滑块传动，水平（X轴）方向10um/20 pulse、垂直（Z轴）方向10um/30 pulse。2.2控制要求（1）通过操作按钮实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的点动（点动速度通过手调电位器控制）。（2）过操作按钮实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向变速移动（移动速度通过手调电位器控制），可以随时中止，且不影响下一动作。（3）原点复归功能。（4）手摇轮可以迅速且准确的实现水平（X轴）、垂直（Z轴）方向进给，单步小进给10um，进给速度与手摇轮转动速度一致。（5）轮控制模式需提供低（x1）、中（x5）、高（x10）共3个速度，既可用于单步定位，又可用于快速移动，方便用户操作。3 台达数控解决方案3.1 配置设计 根据系统分析，选用台达EH 系列高性能PLC作为主控单元。DVP 32EH00T（32点200Khz高速输出型主机） + DVP 48HP00R（48点继电器扩充24D＋I24DO） + DVP 04AD-H（4点AI扩充） + DVP 01PU-H（单轴定位扩充） + DVP 01PU-H（单轴定位扩充）。 其中DVP 32EH00T主机可输出200K开基极脉冲信号，用于控制工作平台旋转的30KW 380V高压伺服；2个DVP 01PU-H单轴定位模块分别用于控制水平（X轴）、垂直（Z轴）方向的进给；DVP 04AD-H模拟量采集模块用于检测2路电位器调节的电压值作为设定的工作速度。3.2 主机简介 DELTA EH PLC，程序容量15872 steps，处理速度0.24us，输入/输出点数大各256个，可扩展8个功能模块，自带双通讯口（可扩COM3）采用MODBUS协议，Easy bbbb功能可方便实现集联，自带4路高速脉冲输入（高2路达200K），DVP20EH00T和DVP32EH00T机型支持双路200K脉冲输出。是一款功能强大的PLC主机。系统变量定义如表1所示。 表1系统变量定义 3.3 模拟量采集模块简介 DVP 04AD-H是一款4路14位模拟量采集模块，既可以单独使用，通过RS485通讯远程控制，也可以作为EH PLC的功能扩展，使用FROM/TO指令控制操作，精度高，响应速度快。 3.4 伺服定位模块简介 DVP 01PU-H单轴定位模块，是一款非常实用的速度/位置控制模块，专门用于步进和伺服系统的速度/位置控制的功能。DVP 01PU-H单轴定位模块使用简便、功能完善、响应速度快、价格合理。不仅可接受LSN/LSP/DOG等开关量信号，还可接受200K的A/B相脉冲信号（差动或5-24V开基极）作为手摇轮MPG脉冲输入，可输出200K差动脉冲信号（支持正负脉冲、脉冲加方向、AB相信号），支持电子齿轮比。运行命令（#CR31）提供软件START、软件STOP、点动JOG及原点复归功能的使用。工作模式设定能够实现速度控制、定位控制、手摇轮MPG输入等多种功能。4 软件开发 该数控车床重要的控制要求是准确的位置控制、变速度控制和快速的响应速度。使用了三个功能模块，主要功能全部通过PLC模块来实现，全部程序不足1000steps。4.1 开发要点由于大量使用FROM/TO语句，使用时需注意以下几点：（1）为了控制程序扫描时间，建议规划使用FROM/TO语句。模块功能和状态的初始化语句，只需开机时执行一次，建议采用M1002作为执行条件；需要不断刷新和调整的采样或控制指令，可使用M1012上升/下降沿作为执行条件定期执行。其他需条件满足才执行的语句，建议采用TOP语句，或以相关条件的上升/下降沿作为执行条件。终的目的是减少执行次数，缩短程序扫描时间。（2）为避免开始运行时由于初始化内容过多而导致PLC报警，请将D1000中的WDT时间延长。（3）DTO语句的每批次写入双字节，如果结尾为Kn，则表示写入n个双字节数。4.2 模入模块编程 DVP 04AD-H是一款4路14位模拟量采集模块。各路数据采集程序： 4.3 单轴定位模块编程DVP01PU-H模块使用注意：（1）设定工作模式#CR32前必须先停止输出。（2）点动JOG模式，运行中无法改变速度，且不受软件START / STOP功能制约。（3）变速运行模式可以在工作过程中修改速度，但运行方向需要通过设定#CR23位移量的正负或修改#CR5的旋转方向来实现。（4）建议采用相对位移模式。编程案例：垂直（Z轴）手摇轮MPG输入控制功能启动（选用不同速比）： 5 结束语 设备调试完成后，获得了企业领导与技术研发以及操作人员的满意，提出要在其他设备上推广使用，并对台达系列产品的功能产生浓厚的兴趣。DELTA PLC产品拥有多种功能扩展卡和扩展模块，提供多种便利指令，通过RS485接口能够方便并经济地实现多机集联，功能强大，使用灵活。在数控设备设计和改造领域及其他定位控制领域拥有广阔的市场。1 引言 剪折机是服装、鞋类等行业的商标加工类设备。剪折机用于带状商标剪切和折烫成型加工，首先通过切刀对商标进行冷切或者热切，然后经过模具对剪切完成的商标进行各种形状的折烫，可以实现对商标的切片、两边折、对折、中间折等，实现带状商标加工。自动剪折机外观如图1所示。模具和各种剪折方式如图2所示。 传统的剪折机是以仪表显示为主，采用单板机等嵌入式专用系统实现控制，商标长度通过机械调节。为了市场需求和自身发展要求，应用PLC和变频器以及触摸屏等通用电气自动化平台技术开发全自动化剪折机，是剪折机设备厂家的迫切需求。2 系统设计2.1 系统分析 原剪折机是由电机带动凸轮机构使送料机构送料、模具来回运动和切刀上下运动，一个行程完成送料、剪切和折烫等动作，电机速度、手自动启停控制、状态检测和故障判断则由单片机控制板控制，每次加工不同长度的商标之前，需要手动调整转盘，从而设置出所需长短尺寸，用户反应该电气配置存在配件采购麻烦，控制板电气保护差、维护困难的缺点，希望能通过电气改造提高机器的性能和使用便利性。2.2 台达自动化平台设计 根据机器的特点和用户需求，项目设计基于台达自动化体系平台。选用台达的SC系列PLC来替代控制板做为控制用，M变频器进行电机控制，3.8吋触摸屏取代面板按钮；计数器，定长送料部分则由步进电机控制。 （1）PLC部分：选用台达12SC11T主机，如图1所示。 该主机是台达S系列中偏向运动控制的一款，非常适合需要高速控制定位的场合，比如伺服位置控制，数控加工等，本机配置点数比较精简，可以通过其强大的扩展功能轻易实现多点数，本项目中另外加16SP（DI 8点，DO8点）做为I/0扩展用。 （2）变频器部分：选用台达M系列015M21A型变频器，如图4所示。 M系列台达变频器家族中的迷你高功能型，应用广泛，本项目中主要利用其变频和通讯功能，通过MODBUS通讯可以很方便地实现上位机对变频器进行参数设定和读取，从而实现对机器速度的准确实时监控。 （3）人机界面：选用台达3.8吋AS3.8BSTD型触摸屏，如图5所示。 通过台达人机可以方便地控制和监视，原按钮和计数器功能都可以通过画面实现，使控制箱面板更加简洁，提高了产品的档次，适应了市场需求。3 控制系统设计3.1 主驱电机 主机要求速度达到0~150切/分，送料长度控制在0.2mm精度，工作长度范围在40mm-240mm。电机减速比设计为1：10，若要求达到200切/分，则当电机转速：n=150*10=1500转/分，要求输出频率为：f=n•p/60=1500•2/60=50Hz，速度要求满足。3.2 送料步进电机 送料长度由步进电机控制，要求控制精度为0.2mm，送料辊周长115mm，减速比1:2，设置步进驱动器细分数使每转一圈对应脉冲数为600，送料辊每转1圈电机需转2圈，则每个脉冲对应送料长度为：L=115/2*600=0.096mm