基于PLC触摸屏电机转子精密研磨机的设计与开发

徐艺（河源职业技术学院，广东河源　517000）



基于PLC触摸屏电机转子精密研磨机的设计与开发

徐艺
（河源职业技术学院，广东河源517000）

摘要：直流电机应用很广泛，对电机转子的精密度、光滑等有非常高的要求，所以固定速度的研磨机不适应电机转子的加工，使用PLC、触摸屏、伺服电机组成智能自动化打磨机控制系统，通过调整参数，能够完成对打磨速度的控制、砂带进给的控制，可以适用各种不同产品的电机转子的打磨，完成打磨要求。

关键词：机械设计；PLC；触摸屏；数据处理程序

0　背景

直流电机应用非常广泛，随着工业化、自动化的水平的提高，要求直流电机转速越来越快，噪音越来越低。因此在电机制造过程中，各个环节要求越来越高，尤其是直流电机转子，要求接触面非常光滑，保证在电刷切换向时，接触良好，不会产生电火花。

1　电机转子分析

（1）电机转子静态分析：电机转子如图1所示，需要打磨的地方主要为电机转子铜套部分，如图1中A箭头所指的部位。

（2）动作分析：电机转子是一个圆柱体，可以在皮带的带动下旋转，设计一个夹具，让皮带带动电机转子在固定位置进行旋转，用砂带进行打磨，就可以完成打磨动作。

图1　电子转子示意图

2　机械设计方案

（1）旋转动力设计：由于需要考虑到电机不能频繁启动，采用机长动加上离合器的设计来设计研磨机的动力，当转子放下夹具位时，系统启动后，夹具把转子夹住时，系统发出指令给离合器进行抱住，方开始打磨转子，如图2 A处和压带杆所示。

（2）砂带送料设计，由于砂带需要按需进行调整速度，所以设计使用步进电机进行送料，能够同时控制进给的速度和砂带的长度，进而控制打磨的质量和减少砂带的消耗，保证质量的同时降低成本。主要构成如图2中的B步进电机和双面齿轮，C处砂带盘，以及夹具中的转轮所示。纱盘使用步进电机送料，当砂带不够时，砂带电机送料，砂带盘转动送料，砂带穿过的重物把砂轮拉直，保持张力一致。

压紧装置，主要使用气缸以及限位开关进行设计，由于电机转子比较小，不需要太大力度，选择一个小型气缸，采用压缩空气作为动力，使用二个行程开关W1、W2作为位置判断信号。W1为压杆上升到顶信号，W2为压杆下压到底的信号。

图2　打磨机机械实物图

3　电气设计方案

（1）控制器选择，由于电机转子精密打磨机所使用的信号不多，主要是限位开关信号有4处、启动按钮、停止按钮等，一共8个，输出信号主要有控制二个步进电机信号，控制马达信号，控制离合器的信号。一共也就是7个点。选择台达PLC DVP32EH00T3。

（2）触摸屏设计

由于企业提出来要实现能够调节打磨时间和每次砂带移动距离，打磨后，砂带移动的距离和速度，生产数量，生产状态的显示等，故设计电机转子精密打磨机的图如图3所示。

（3）数据处理程序设计

由于企业要求该设备能够实现二个控制功能，第一，打磨时间控制，第二砂带移动距离控制。根据伺服电机控制指令PLSY D1201 D1204 Y0，其中D1204是指发出脉冲数量，D1201是发出脉冲的频率，企业要求就是在规定的时间内完成走的距离，所以首先计算移动的距离需要多少个脉冲，存在D1204，然后计算这么多脉冲在规定的时间发出，可以计算出发出频率D1201，部分控制程序如图4程序控制图所示。

表1　电机转子精密打磨I/O分配表

4　测试总结

经过2天的安装，设备初步安装完毕后进行测试，测试分为三个阶段，机械部分测试、机电联调、上线测试。

（1）第一阶段机械测试，由于本台设备是第一次制作，部分加工尺寸在加工时没有留有配合，尤其是步进电机带动的双齿齿轮，非常紧，无法转动，需要重新加工；

（2）第二阶段机电联调：1）手动测试各控制按钮动作是否到位；2）检查各控制信号是否正常；3）检查急停是否正常；4）全自动空负载运行检测；调试时，发现停止按钮与触摸屏停止按

钮无法同时工作，查找出连接线出现错误，纠正后正常。

图3　电机转子精密打磨机触摸屏

图4　触摸屏数据处理程序图

(编辑：王智圣)

（3）第三阶段上线测试，把设备放在生产线进行生产产品，经过一周的上线测试，员工提出了一些问题，其一操作按钮不符合人体工程学，其二触摸屏的控制按钮太小，其三、把触摸屏文字换成简单易懂的文字，经修改后，正式投入生产。

经过三个阶段测试，设备正式投入生产线，经过半年的生产，该设备正常运行，减轻了人力劳动强度，提高了生产质量和生产效率（一次可以放2个）和减少生产成本的开支，每个月按22个工作日，可减少成本（砂带）约为1 500元，人员工资3 500元，半年可以节约3万元的成本。

(编辑：阮毅)

Design and Development of Touch Screen Advanced Motor Rotator Grinder Based on PLC

XU Yi
（Heyuan Polytechnic，Heyuan517000，China）

Abstract:The direct motor has a wide application, it sets very high requirement on the density, smoothness of the electric rotator, therefore the grinders of fixed speed don't adapt to the processing of electric rotator, we need to choose the intelligent controling system made up of by PLC, touch screenand. serving motor. By adusting the parameter, we can complete the control of grinding speed, feeding and delivering of sand strap, and grind a variety of motor，and meet the needs.

Key words:mechanic design；PLC；touch screen；data processing program

作者简介：徐艺，男，1980年生，广东河源人，大学本科，工程师。研究领域：自动化设备和半自动设备。已发表论文3篇。

收稿日期：2015－05－25

DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2015. 11. 018

中图分类号：TP273

文献标识码：A

文章编号：1009－9492 ( 2015 ) 11－0063－02