PLC定位控制和变频器在磨削机中的应用

彭建军　谢丽君

摘要：本文所介绍的磨削机设备控制系统，主要以PLC定位控制为核心，分别控制拖板、电机刀盘等等，同时也采用了触摸屏控制和伺服系统，既简化了用户编程工作，同时也简化了控制系统，最大限度的提升了系统的灵活性和稳定性。

关键词：PLC定位控制；变频器；磨削机；应用

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）02-0008-02

完成电镀之后的版辊，经常出现粗细不均匀的问题，在此便涉及到了磨削机，经多次打磨之后，将其变成粗细均匀的成品。在此过程中。磨削的精度应在0.01mm～0.05mm之间。在具体加工过程中，刀具应处于直线运动状态，通过磨削加工，可实现高效化切削，同时也对系统结构进行了简化。

1 工艺流程分析

在磨削机控制系统中使用3台变频器，对版辊转动、刀盘转动、托盘移动的电机进行有效控制。刀盘主轴系统接入PLC，可对伺服控制系统加以定位，从而保持一定的进刀距离，如此可确保版辊符合相关设计要求。光电通常需安装在传动轮上，将拖板长度转变为相应的脉冲信号，借助可编程控制器进行计数，待数值达到特定局限时，停止正在移动的控制托盘。在此过程中，对横向移动控制的精度要求较低。通过PIC内部计数器可完成上述操作，与此同时，也节约了大量成本，喷雾阀在机器正常运行的过程中，可为版辊提供冷却液，以此确保其表面的光滑程度，避免产生磨损问题。

为了全面提升生产线的运行安全性、使用可靠性、操作灵活性、磨削精准性、维护方便性，在对控制系统进行设计的过程中。主要以手动和自动方式为主。在手动操作过程中。工作人员通过屏幕上的操作按钮，实现启动、停止控制，并通过操作手柄对伺服的进退加以控制，以此为后续的设备维修与调试提供便利条件。如此可直观显示出检测过程中的版辊平均值、最小值以及最大值等相关信息，以此为后续的控制提供便利条件[1]。

2 磨削机控制系统硬件设计分析

2.1 设计目标及设备构成

磨削机主要是由单轴定位控制器、变频器、触摸屏、交流伺服系统、小型可编程控制器、模块等共同构成。其中，可编程控制器属于其核心部分，其输出部分可对驱动电机和伺服系统进行控制，并可接收保护继电器的相关信号，在具体设计过程中，主要通过FX2N-4DA和PLC进行检测，并完成自动磨削。通过伺服可对进刀量进行有效控制，借助光电开关和内部计数器，可对拖板移动距离进行读取，通过触摸屏可获取友好、方便的人機通讯。

2.2 PLC控制系统构成

该系统主要是由伺服、可编程逻辑控制器、扩展模块、光电接近开关、触摸屏等共同构成，在具体磨削过程中，主要功能包括人机通讯、伺服、闭环控制检测、逻辑动作等等。定位控制器和伺服的结合模块：磨削机在正式应用之前，需将丝杠上的头盘停在相同位置，以此为后续加工提供便利条件，否则极易产生工件破损和刀剑破损的问题。实践过程中，主要通过私服系统进行定位，通过速度负反馈的引入，防止了外界扰动以及参数变化对于系统运行状态所产生的不良影响，从而最大限度的提升系统应用的稳定性以、精准性、动态响应性等等。为了将精度控制在合理范围之内，可通过闭环跟踪控制，对进刀距离进行调整。对于伺服电机而言，其信号反馈主要包括零位、伺服结束、伺服准备等等。在外部设定中，通过数字开关可将定位速度、位置等信息传输至定位单，最终成为整个控制系统中较为关键和智能的控制环节。如图1所示。

3 系统软件设计分析

3.1 PLC控制软件设计

在设计PLC的控制软件过程中，通常包括以下模块，报警以及报警处理模块、自动切削检测模块、上电初始化模块等，内部具体指令包括逻辑指令、功能指令、步进顺控指令，同时也包括其他的特殊指令，具有运行稳定、修改便捷、操作灵活等优势，在初始化过程中，主要包括私服归零、刀盘进给丝杠等等，将上电伺服控制刀盘轴处于归零状态，拖板也应结合具体需求，回归至零点位置。在此过程中，如果刀盘主轴超过规定限制，系统便会自动发出警报，且刀盘主轴也会回归零位，为提升加工效率，用户一般可将应用率较高的磨削周期存储起来，为后续应用提供便利[2]。

3.2 触摸屏设计

触摸屏可代替拨码盘。操控按钮等等。通过组态软件可确保用户画面的丰富性和生动性，同时也为后续操作提供便利条件，便于研究开发，属于理想化的人机交互界面。在该系统中，主要包括登陆画面、粗切显示监控画面、手动操作画面、精切显示监控画面、主画面、故障显示画面以及报警显示等等，同时也包括显示故障的窗口画面。在登陆画面中，要求使用人员在正式登陆之前输入相关口令，以此防止非法人员随意操作和修改。在主画面中，通过某项操作的选择，再按动相关按钮，便可完成画面切换。手动操控画面主要是借助触摸键的灵活多样以及丰富化功能直接对设备进行手动停机、启动控制。自动操控画面主要用于拖板移动距离、版辊直径、切削量等的设定。监控画面包括两个，其中一个主要负责对设备的动作状况进行显示，而另外一个则要负责对限位开关动作状况进行显示。在故障显示画面中，可对设备运行过程中的故障进行及时警报，并可对警报的消息、恢复时间、确认时间以及日期等进行显示，用户在查看故障时，只需用手触摸便可在窗口弹出相应画面，如此更加便于工作人员采取必要处理措施。

环闭控制需紧密围绕产品具体的质量要求，对运行过程中，可能会由于外部因素所导致的切削量不足问题加以判断，并以此为基础，对切削量进行实时调整与优化，通过多次补偿，可生产出理想化的产品，满足具体的生产加工需求。

4 结语

综上所述，通过伺服控制系统的应用，可将稳态误差控制在合理范围内，可见该系统应用精度之高。本文所提及的变频器和PLC定位控制，在实践应用过程中，具有性价比高、运行灵活、工作可靠、简单实用等优势，推广和普及价值较高。该设计方案的实践应用，不仅使生产效率得到大幅度提升，且自动化程度较高，为设备的灵活性和可维护性提供了有力保障。

参考文献

[1]赖乙宗，邱钊湃，陈剑东，等.一种基于PLC的磨刀机数控系统设计[J].机床与液压，2015，8（14）：132-135.

[2]徐霞棋，唐厚君.PLC定位控制和变频器在磨削机中的应用[J].工业控制计算机，2015，2（12）：56-57+59.