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論文導(dǎo)讀：本文主要論述臺達(dá)變頻器、PLC、HMI產(chǎn)品在多功能旋壓機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用原理， 在該系統(tǒng)中，變頻器驅(qū)動主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)；PLC以RS-485通訊方式調(diào)節(jié)主軸（變頻器）的轉(zhuǎn)速，PLC模擬量擴(kuò)展模塊用于控制液壓缸的壓力和流量，編碼器獲取左側(cè)液壓缸以及右側(cè)液壓缸的當(dāng)前位置信號，HMI監(jiān)控旋壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及警報信息，展示了臺達(dá)自動化產(chǎn)品的系統(tǒng)集成優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：VFD-B變頻器，DVP80EH2主機(jī)，DVP04PT溫度模塊，DVP04DA模塊，DVP06XA模塊，DOP-B，HMI

　　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，同時在某個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性能，旋壓成形不等同塑性變形，它是集塑性變形和流動變形的復(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)動的同時，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)動和坯料的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動共同作用下，使局部的塑性變形逐步地擴(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)、加工各種型號的汽車皮帶輪，并通過在觸摸屏中調(diào)整工藝流程、改變設(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)的控制實景圖。
　　
　　圖1 多功能旋壓機(jī)控制實景圖
　　A 自動模式：
　　(1)當(dāng)模式開關(guān)撥至『Auto』時，設(shè)備切換至自動模式，此時可通過觸摸屏配置自動模式參數(shù)。
　　(2)進(jìn)入自動模式后，通過控制面板上的『啟動』按鈕啟動，每按一次『啟動』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，按下『停止』按鈕，可終止當(dāng)前所有動作。
　　(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)。當(dāng)設(shè)備為運(yùn)行狀態(tài)時，指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)設(shè)備為待機(jī)狀態(tài)時，指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)設(shè)備為故障狀態(tài)時，指示燈點(diǎn)亮。
　　B手動模式：
　　當(dāng)模式開關(guān)撥至『Manu』，設(shè)備工作于手動模式。此時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。
　　

表1 系統(tǒng)硬件配置圖
　　3.2 系統(tǒng)框架
　　多功能旋壓機(jī)控制系統(tǒng)采用臺達(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、變頻器啟動停止命令，讀取實際輸出頻率；人機(jī)界面設(shè)定電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，讀取電機(jī)實際轉(zhuǎn)速。PLC主機(jī)同時通過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)動傳感器的功能是把一個機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電氣信號，并且該信號能夠與機(jī)械運(yùn)動成正比。電刷裝配連接到機(jī)械激勵器，繼而使塑料阻軌產(chǎn)生一個電壓分配器。電阻計的阻軌（1、3）連接到穩(wěn)定的輸入直流電壓。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。當(dāng)在電刷和修正阻軌之間測量時，信號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。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。
圖片
內(nèi)阻	5K歐姆
測量范圍	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控制機(jī)械

（2）比例放大器PF-AC-220
　　

項目	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)時間	0.1～5S
控制信號	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
02-00	04	主頻率由RS-485通訊界面控制
02-01	03	運(yùn)轉(zhuǎn)指令由RS-485通訊界面控制，鍵盤STOP有效
09-00	01	設(shè)置VFD-B系列變頻器的通訊地址為K1
09-01	02	設(shè)置VFD-B系列變頻器的通訊速率為19200bps
09-04	03	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)錯亂而導(dǎo)致不能正常運(yùn)行時，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)控界面有手動模式參數(shù)設(shè)置、自動模式參數(shù)設(shè)置、自動模式、運(yùn)行模式、溫度顯示、報警查看、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 手動模式
　　手動模式下，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，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，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)備振動導(dǎo)致油缸誤動作，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 自動模式
　　自動模式運(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 自動運(yùn)行模式
　　4.4報警模式
　　點(diǎn)擊警報查看按鈕，進(jìn)入報警模式，如圖8所示：此模式可以查看四項內(nèi)容：
　　（1）04PT、04DA、06XA的運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。
　�。�2）潤滑泵、冷卻水泵的工作狀態(tài)。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。
　�。�3）1#、2#以及3#液壓泵的工作狀態(tài)。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。
　�。�4）變頻器的工作狀態(tài)。
　　
　　圖8 報警模式
　　5 應(yīng)用總結(jié)
　　與傳統(tǒng)的旋壓機(jī)相比，基于臺達(dá)自動化產(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，執(zhí)行『自動補(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)采用直觀的畫面實時顯示旋壓機(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，可以通過觸摸屏實現(xiàn)原點(diǎn)的校正功能，大大節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)時間。
　　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)合臺達(dá)HMI、PLC、變頻器等自動化產(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)行實踐表明，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，安全可靠，性價比高，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。

【參考文獻(xiàn)】
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