臺達自動化產品在多功能旋壓機的應用 

Application of Delta Automation Products in Multi-function Spinning Machine 

臺達工業自動化  應用技術中心     杜立興

摘  要：本文主要論述臺達變頻器、PLC、HMI產品在多功能旋壓機控制系統的應用原理， 在該系統中，變頻器驅動主軸電機的旋轉；PLC以RS-485通訊方式調節主軸（變頻器）的轉速，PLC模擬量擴展模塊用于控制液壓缸的壓力和流量，編碼器獲取左側液壓缸以及右側液壓缸的當前位置信號，HMI監控旋壓機的運行狀態以及警報信息，展示了臺達自動化產品的系統集成優勢。

關鍵詞：VFD-B變頻器 DVP80EH2主機　DVP04PT溫度模塊  DVP04DA模塊  DVP06XA模塊　DOP-B  HMI　

Abstract: This article mainly explains the application theory of Delta’s inverter、PLC、HMI products in Multi-function Spinning Machine. In this system, the inverter is used for realizing the actions of revolution, and the PLC modules adjust the rotate speed by the way of RS-485 communication protocol; The Analog Expansion Modules of PLC control the pressure and flow rate of the fluid cylinder; The current position signals of both sides of fluid cylinder are obtained by the encoder; The HMI can monitor the operation state and the alarm message. Thus, the whole network displays the system integration advantages of Delta’s industrial automation products.

Key words: VFD-B series inverter, DVP80EH2 Host, DVP04PT Temperature Module, DVP04DA Module, DVP06XA Module, DOP-B ,HMI 

1 引言 

      旋壓技術，也叫金屬旋壓成形技術，通過旋轉使之受力點由點到線由線到面，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。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雜過程，特別需要指出的是，我們所說的旋壓成形技術不是單一的強力旋壓和普通旋壓，它是兩者的結合。

      旋壓是將平板或空心坯料固定在旋壓機的模具上，在坯料隨機床主軸轉動的同時，用旋輪或趕棒加壓于坯料，使之產生局部的塑性變形。在旋輪的進給運動和坯料的旋轉運動共同作用下，使局部的塑性變形逐步地擴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點是采用旋壓工藝制成的(無屑加工)，結構輕、省材料，因而轉動慣量小，是一種節料、節能的新產品。生產效率高(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，表面生產冷作硬化，組織密度提高，使輪槽表面的強度和硬度提高，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用于生產、加工各種型號的汽車皮帶輪，并通過在觸摸屏中調整工藝流程、改變設備運行參數加工不同規格的汽車皮帶輪。圖1是多功能旋壓機的控制實景圖。

圖1 多功能旋壓機控制實景圖

A 自動模式：

(1)當模式開關撥至『Auto』時，設備切換至自動模式，此時可通過觸摸屏配置自動模式參數。

(2)進入自動模式后，通過控制面板上的『啟動』按鈕啟動，每按一次『啟動』按鈕，設備按照預先設置的步驟執行。

(3)當發生緊急情況需要停車時，按下『停止』按鈕，可終止當前所有動作。

(4)設備有三種狀態，運行狀態、待機狀態、故障狀態。當設備為運行狀態時， 指示燈點亮；當設備為待機狀態時， 指示燈點亮；當設備為故障狀態時， 指示燈點亮。

B手動模式：

      當模式開關撥至『Manu』，設備工作于手動模式。此時可通過控制面板的進刀/退刀按鈕分別控制主缸、1#缸、2#缸、3#缸、4#缸、頂出缸的進刀/退刀動作。

3控制系統

3.1 硬件配置

本系統的硬件配置如表1所示。

表1 系統硬件配置圖 

3.2 系統框架 

      多功能旋壓機控制系統采用臺達人機界面作為主站監控設備，利用人機界面DOP-B07S201的RS232通訊口。PLC主機DVP80EH00R2采用RS232通訊口與HMI設備連接，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；人機界面設定電機目標轉速，讀取電機實際轉速。PLC主機同時通過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備。

圖2 控制系統框架圖

3.3 部分產品介紹

（1）LTM-400S5K電子尺

（2）比例放大器PF-AC-220

（3）VFD370B變頻器參數設置

4 上位機監控畫面

4.1 主監控界面

      多功能旋壓機主監控界面有手動模式參數設置、自動模式參數設置、自動模式、運行模式、溫度顯示、報警查看、幫助等功能，用戶可以點擊相應按鈕進入其畫面。如圖4所示。

圖4  主監控界面

4.2 手動模式

手動模式下，主油缸、左側缸、右側缸執行進給/后退均分為三段位置。

A：設置進給位置參數時，快進位置、慢進1位置、慢進2位置的設定值應逐漸增大，相應的壓力和流量應逐漸增大。如圖5所示。

圖5  設置進給位置參數的運行畫面

B：設置退刀位置參數時，快進位置、慢進1位置、慢進2位置的設定值應逐漸減小，相應的壓力和流量應逐漸減小。如圖6所示。

圖6 設置退刀位置參數的運行畫面

      注意為防止因設備振動導致油缸誤動作，可適當調節終點誤差的設定值，確保系統切換平穩進行。

4.3 自動模式

      自動模式運行包含1#缸第一次進刀、2#缸第一次進刀、1#缸第二次進刀、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#缸進刀/退刀、2#缸進刀/退刀可由用戶根據實際工況自行選擇。默認情況下為 ，表示不執行該步驟，如需執行該步驟，只需點擊將按鈕切換為 即可。如圖7所示。

圖7  自動運行模式

4.4報警模式

點擊警報查看按鈕，進入報警模式，如圖8所示：此模式可以查看四項內容：

（1）04PT、04DA、06XA的運行狀態。

（2）潤滑泵、冷卻水泵的工作狀態。

（3）1#、2#以及3#液壓泵的工作狀態。

（4）變頻器的工作狀態。

圖8  報警模式

5 應用總結

與傳統的旋壓機相比，基于臺達自動化產品的多功能旋壓機具有以下特點：

（1）進刀/退刀分三段進行

      此系統的進刀/退刀均分為三段位置，每段位置的目標點可根據加工工件的尺寸任意調整。每段位置的壓力和流量可通過觸摸屏任意調整。

（2）可靠性高

      該系統通過PLC程序實現『提前通知』和『自動補償』功能。由于采用油壓/液壓控制，所以設備的運行慣性較大，容易沖過目標位置，這里采用『提前通知』功能，可以有效避免左側缸和右側缸過沖的現象；當左側缸或右側缸沖過目標位置時，執行『自動補償』功能，使左側缸以及右側缸能夠返回其目標位置。

（3）人性化

      該系統采用直觀的畫面實時顯示旋壓機的運行狀態，便于工作人員迅速查看旋壓機的狀態以及警報信息。并提供『原點校正』功能，當設備硬件發生故障時，可以通過觸摸屏實現原點的校正功能，大大節省了設備的維護時間。

6 結語

      根據客戶設備技術要求，本多功能旋壓機控制系統結合臺達HMI、PLC、變頻器等自動化產品，為客戶開發了一套穩定可靠的生產線系統，受到了客戶和使用單位的充分認可，再次證明中達電通是客戶值得信賴的合作伙伴。運行實踐表明，系統性能穩定，安全可靠，性價比高，值得業界同行借鑒和推廣。

【參考文獻】

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[2] 郭宗仁等. 可編程序控制器應用系統設計及通信網絡技術. 人民郵電出版社，2002

[3] 變頻器在工業中的選擇與應用 劉繼黨等 科技信息    2009年第23期