CD-34B/2型半自动盘齿轮内圆端面磨床系统改造

王志兴

（中国重汽集团大同齿轮有限公司，山西 大同 037006）

CD-34B/2型半自动盘齿轮内圆端面磨床系统改造

王志兴

（中国重汽集团大同齿轮有限公司，山西 大同 037006）

磨床加入触摸屏，使人机界面更加灵活生动，学习、操作更加方便。用伺服驱动电机代替步进电机，解决了电机因脉冲丢失造成的进给位移误差。

机床改造；人机界面；半闭环控制；工序步进控制

1 原系统介绍

CD-34B/2半自动盘齿轮内圆端面磨床的电气控制系统，是以三菱FX1N可编程控制器作为控制主机，FX-20DU为人机界面，进给系统采用日本R0RZE公司生产的RD-383驱动电源RM-59DOS步进电机。

整个控制系统分成3个部分：

（1）强电部分。这部分包括内磨、端磨电机、工件电机、液压电机、水泵电机的控制及连锁，这部分电器不参与自动循环，仅作为机床自动循环的运行条件。

（2）操作和显示部分。通过FX-20DU对整机的调整操作、自动操作、参数予置及数据显示。

（3）三菱FX1N可编程控制系统。这是整机的控制中心，它主要完成调整动作，内磨、端磨、顺序磨等自动控制工步控制，给步进驱动电源的控制。步进驱动根据FX-20DU设定脉冲数量发脉冲，发脉冲的同时进行PLC计数、比较，数量达到则PLC发令使步进驱动停止再发脉冲。为了提高机床的磨削效率，在自动循环中设有快速趋进的自动控制功能。

2 改造后的系统

改造后的系统保持原来工艺不变，硬件上作了很大的调整，软件上也相应地作了很大的改动。以下将从几个方面对新系统作一简单的介绍。

图1 主界面

图2 速度设定

图3 参数设定、监控

图4 小键盘

2.1 人机界面

触摸屏采用台湾公司深圳市威纶通科技有限公司设计生产的MT6056iV产品，可以通过自带软件EasyBuilder8000设计操作和监控界面。改造后的系统采用触摸屏置数给PLC，同时触摸屏同步采集PLC的数据信息，监视并显示机床各部件运行状态。详细界面，见图1。人机界面包括3个部分：主界面、速度设定、参数设定监控。为了便于参数输入，设计了一个小键盘，见图2。

2.2 三菱FX1N可编程控制系统

PLC采用三菱FX1N-60MT。利用PLC的PLSY功能生成的可调脉冲控制伺服电机运动，并通过对脉冲数的实时计算达到监控位移量的目的。利用步进梯形图功能实现内磨、端磨、顺序磨的工序控制。

PLC的Y0、Y1输出端为晶体管型输出方式，利用FNC 57 PLSY指令可以使Y0、Y1产生高频脉冲。具体指令使用方法如下：

S1：指定频率：

16 位指令：1～32 767（Hz）

32 位指令：1～100 000（Hz）

在指令执行过程中，变更S1指定的字软元件的内容后，输出频率也会随之发生变化。

S2：指定产生脉冲量：

16 位指令：1～32 767（PLS）

32 位指令：1～214 748 364（PLS）

在指令执行过程中，变更S2指定的字软元件内容后，将从下一个指令驱动开始执行变更内容。

D：指定输出脉冲的Y编号

仅限于Y0、Y1有效。

D8 140（低位）和 D8 141(高位)、D8 142（低位）和 D8 143（高位）分别对应Y0、Y1输出脉冲数的累计。再利用MOV、ADD、SUB等指令可以实现砂轮位移量的实际值显示和砂轮磨损补偿的功能。

系统控制涉及到的各个变量对应于PLC中的不同的数据寄存器（D），通过触摸屏可以对PLC的数据寄存器置数，以达到控制电机转速和位移量的目的。修改脉冲频率，控制速度；修改脉冲个数，控制进给位移量。另外，通过对PLC的相应数据寄存器的实时采集，触摸屏可以监控并显示各种状态量，例如移动速度、砂轮位置、砂轮补偿量等等。

重新编写了PLC程序。新程序用步进梯形图指令（STL），利用内部软元件状态（S），在顺控程序上面进行工序步进控制，实现了工艺对内磨、端磨、顺序磨的要求。S20-S27为内磨程序；S35-S42为端磨程序；顺序磨工艺为先内磨后端磨，所以只需要在内磨程序结束时加上一条判断指令，当判断为顺序磨时，内磨结束后直接进入端磨程序逐条执行程序已完成端磨工序。工序流程见图5。

图5 工艺流程图

2.3 伺服驱动电机

伺服驱动采用南京埃斯顿自动控制技术有限公司设计生产的EDB-10APA伺服驱动。伺服电机后置编码器（PG），与电机同轴旋转，采样旋转角度进行检测，形成了半闭环反馈控制。相对于步进电机开环控制，提高了控制精度。

图7 改造后的系统控制方框图

伺服驱动的选择控制方式（Pn041）修改为[1]位置控制（脉冲列指令），指令脉冲形式（Pn008）修改为[0]符号 + 脉冲，Y0、Y1为脉冲信号，输出特定频率的定量脉冲控制电机旋转速度和角度。Y2、Y3为符号信号，通过电平变化改变电机转向。

3 新旧系统比较

采用触摸屏为操作界面，人机界面简单、上手快。PLC输出脉冲控制伺服电机旋转量，配合符号输入的高低电平变化来改变方向，实现控制位移量及改变运动方向的目的。采用伺服电机的半闭环控制，相对于原系统步进驱动电机的开环控制，提高了控制精度，避免了因丢失脉冲引起的位移误差造成残次品的产生，提高了产出率。

[1] 《FX 1s、FX 1n、FX 2n、FX 2nc编程手册》.三菱电机自动化（上海）有限公司.2006/01.

[2] 《Easy Builder8000使用说明书》.深圳市威纶通科技有限公司.2007/01.

[3] 《EDB系列交流伺服随机手册》.南京埃斯顿自动控制技术有限公司.2008/01.

CD-34B/2 Semiautomatic Plate Gear Internal Bore Face-grinding Machine System Transformation

Wang Zhixing

The grinder joins the touchscreen,causes the man-machine contactsur face to be more nimble vividly,the study,the operation are more convenient.Actuates the electrical machinery with the servo to replace step-by-steps the electrical machinery,has solved to feed vectorerror which because the electrical machinery the pulse loss creates.

thee nginebed transforms；theman-machine contactsur face；halfclosed-loop control；the working procedure tostep-by-step controls

TM 75

A

1000-8136(2010)32-0033-02