臺(tái)達(dá)PLC和HMI在油壓車床上的應(yīng)用

摘 要：本文概述了基于臺(tái)達(dá)機(jī)電一體化自動(dòng)化平臺(tái)的油壓專用車床的系統(tǒng)構(gòu)成及電氣控制。給出詳盡的操作界面設(shè)計(jì)和該機(jī)種用于五種不同規(guī)格產(chǎn)品的加工的工藝流程描述。其中加工工藝流程描述對(duì)于小型或儀表專用車床開(kāi)發(fā)具有參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：油壓車床 系統(tǒng)構(gòu)成 操作規(guī)程 工藝流程

1 引言

PLC控制油壓車床是表殼等小五金加工開(kāi)發(fā)的機(jī)電一體化集成設(shè)計(jì)專用項(xiàng)目。基于臺(tái)達(dá)機(jī)電自動(dòng)化平臺(tái)的油壓車床以其高剛性、高精度、高品質(zhì)、高效率、高壽命、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于表殼加工行業(yè)。項(xiàng)目亦可用于小型軸、套類加工。該機(jī)床采用了性能穩(wěn)定的臺(tái)達(dá)ES系列PLC和DOP－A57CSTD彩色人機(jī)界面做為控制中心，使設(shè)備操作簡(jiǎn)單、直觀，人機(jī)界面人性化的控制程序輸入方式設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)換程序簡(jiǎn)單快捷，使操作者發(fā)揮自如。自動(dòng)化程度高，大量生產(chǎn)節(jié)省人力、物力，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的高效化、優(yōu)質(zhì)化。自動(dòng)化油壓車床外形如圖1所示。

圖1 自動(dòng)化油壓車床外形

2 系統(tǒng)構(gòu)成及工藝參數(shù)

自動(dòng)化油壓車床主軸軸承采用進(jìn)口P4級(jí)主軸專用軸承，主軸自動(dòng)油潤(rùn)滑，保證機(jī)床高精度、壽命更長(zhǎng)。主軸電機(jī)選用雙速帶高性能剎車系統(tǒng)。 程控液壓推動(dòng)多刀刀架保證加工尺寸準(zhǔn)確、穩(wěn)定。 刀具中心高度可調(diào)節(jié)，操作方便，效率更高。 精心設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，使機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液壓卸荷，節(jié)約電力，降低液壓系統(tǒng)溫度上升，延長(zhǎng)油泵壽命；并安裝溫度、壓力補(bǔ)償裝置，重復(fù)加工時(shí)非常穩(wěn)定、可靠。電控箱、液壓箱、冷卻液箱均置于機(jī)箱內(nèi)，減少占地面積，使機(jī)床外觀整體化。 車床技術(shù)參數(shù)如下表1所示。

表1 車床技術(shù)參數(shù)

3 油壓車床操作界面設(shè)計(jì)

基于臺(tái)達(dá)機(jī)電自動(dòng)化平臺(tái)的油壓車床操作界面是本項(xiàng)目區(qū)別于傳統(tǒng)油壓車床最明顯的標(biāo)志，為小型機(jī)床運(yùn)行帶來(lái)人性化的透明操作功能。

開(kāi)機(jī)后，在人機(jī)界面初始界面圖2上點(diǎn)擊進(jìn)入主菜單畫(huà)面圖3，根據(jù)工藝需要按加工工藝選擇手動(dòng)單步圖4或全自動(dòng)圖5等進(jìn)入不同的加工方式，選擇手動(dòng)單步情況下總共列有五種工藝程序流程，在選擇下一個(gè)加工工藝時(shí)，前一工藝過(guò)程自動(dòng)運(yùn)行完成后，才執(zhí)行下一流程。在單步運(yùn)行情況下，當(dāng)選擇完單步程序鎖定圖3設(shè)置后，此時(shí)程序只能運(yùn)行鎖定的當(dāng)前程序，其他四種程序不能運(yùn)行，若要運(yùn)行其他程序，請(qǐng)先解除程序鎖定功能。

泵電機(jī)具有自動(dòng)保護(hù)功能，機(jī)器在30分鐘內(nèi)無(wú)任何動(dòng)作，泵電機(jī)將停止工作，若要繼續(xù)使用請(qǐng)先啟動(dòng)泵。主軸的高低速選擇在全自動(dòng)人機(jī)界面圖5上操作完成。除手動(dòng)外，其他程序的運(yùn)行都是以外部啟動(dòng)按鈕為給定信號(hào)的。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，將主菜單人機(jī)界面如圖2畫(huà)面上點(diǎn)擊運(yùn)行監(jiān)控畫(huà)面觸摸按鈕，將畫(huà)面切換到運(yùn)行監(jiān)控畫(huà)面圖6進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控。

圖2 初始界面

圖3 主菜單畫(huà)面

圖4 手動(dòng)單步加工畫(huà)面

圖5 全自動(dòng)加工畫(huà)面

圖6 運(yùn)行監(jiān)控畫(huà)面

4 自動(dòng)化加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 ES系列PLC的I/O接口

（1）行程開(kāi)關(guān)（開(kāi)關(guān)量輸入）定義：SL1—X11下托板前進(jìn)到位；SL2—X12下托板慢進(jìn)；SL3—X13下托板回位；SL4—X14上托板前進(jìn)到位；SL5—X15上托板慢進(jìn)；SL6—X16上托板回位。

（2）閥件（開(kāi)關(guān)量輸出）定義：YV1—Y14下托板前進(jìn)閥；YV2—Y15下托板慢進(jìn)閥；YV3—Y16上托板前進(jìn)閥；YV4—Y17上托板慢進(jìn)閥。

4.2 工藝流程設(shè)計(jì)

該機(jī)種具有五種單步固定工藝流程，用于五種不同規(guī)格產(chǎn)品的加工。

圖7 托板延時(shí)設(shè)置畫(huà)面

（1）單步工藝流程1描述：開(kāi)車啟動(dòng)，恢復(fù)原點(diǎn)，閥YV1得電，下托板前進(jìn)碰到下托板慢進(jìn)限位SL2后開(kāi)始慢進(jìn)進(jìn)行，下托板慢進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL1后執(zhí)行下托板延時(shí)（圖7）的設(shè)定值，時(shí)間到后YV1，YV2斷電，下托板回原位。

（2）單步工藝流程2描述：開(kāi)車啟動(dòng)，恢復(fù)原點(diǎn)，閥YV1得電，下托板前進(jìn)碰到下托板慢進(jìn)限位SL2后閥YV2得電下托板開(kāi)始慢進(jìn)，下托板慢進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL1后執(zhí)行下托板延時(shí)（圖六）的設(shè)定值，時(shí)間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號(hào)后上托板前進(jìn)閥YV3得電上托板前進(jìn)，上托板前進(jìn)碰到上托板前進(jìn)到位SL4限位后，下托板前進(jìn)閥YV1再次得電，下托板前進(jìn)碰到下托板慢進(jìn)限位SL2后閥YV2得電下托板開(kāi)始慢進(jìn)，下托板慢進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL1后執(zhí)行下托板延時(shí)（圖7）的設(shè)定值，時(shí)間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號(hào)后上托板前進(jìn)閥YV3斷電，上托板回位。

（3）單步工藝流程3描述：開(kāi)車啟動(dòng)，恢復(fù)原點(diǎn)，閥YV1得電，下托板前進(jìn)碰到下托板慢進(jìn)限位SL2后閥YV2得電下托板開(kāi)始慢進(jìn)，下托板慢進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL1后閥上托板前進(jìn)閥YV3得電上托板前進(jìn)，上托板前進(jìn)碰到上托板慢進(jìn)SL5限位后，上托板慢進(jìn)閥YV4得電，上托板慢前進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL4后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號(hào)后上托板前進(jìn)閥YV3，YV4斷電，上托板回位。

（4）單步工藝流程4描述：開(kāi)車啟動(dòng)，恢復(fù)原點(diǎn)，閥YV1得電，下托板前進(jìn)碰到下托板慢進(jìn)限位SL2后閥YV2得電下托板開(kāi)始慢進(jìn)，下托板慢進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL1后閥上托板前進(jìn)閥YV3得電上托板前進(jìn)，上托板前進(jìn)碰到上托板慢進(jìn)SL5限位后，上托板慢進(jìn)閥YV4得電，上托板慢前進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL4后執(zhí)行上托板延時(shí)（圖7）的設(shè)定值，時(shí)間到后閥YV3,YV4斷電上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位SL6信號(hào)后下托板前進(jìn)閥YV1，YV2斷電，下托板回位。

（5）單步工藝流程5描述：開(kāi)車啟動(dòng)，恢復(fù)原點(diǎn)，閥YV1得電，下托板前進(jìn)碰到下托板慢進(jìn)限位SL2后閥YV2得電下托板開(kāi)始慢進(jìn)，下托板慢進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL1后閥上托板前進(jìn)閥YV3得電上托板前進(jìn)，上托板前進(jìn)碰到上托板慢進(jìn)SL5限位后，上托板慢進(jìn)閥YV4得電，上托板慢前進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL4后執(zhí)行上托板延時(shí)（圖7）的設(shè)定值，時(shí)間到后閥YV3,YV4斷電上托板回退，下托板前進(jìn)閥YV1，YV2保持前進(jìn)位不動(dòng)。

（6）全自動(dòng)工藝流程：開(kāi)車啟動(dòng)，恢復(fù)原點(diǎn)，閥YV1得電，下托板前進(jìn)碰到下托板慢進(jìn)限位SL2后閥YV2得電下托板開(kāi)始慢進(jìn)，下托板慢進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL1后執(zhí)行下托板延時(shí)（圖六）的設(shè)定值，時(shí)間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號(hào)后上托板前進(jìn)閥YV3得電上托板前進(jìn)，上托板前進(jìn)碰到上托板慢進(jìn)SL5限位后，上托板慢進(jìn)閥YV4得電，上托板慢前進(jìn)碰到前進(jìn)到位限位SL4后執(zhí)行上托板延時(shí)（圖7）的設(shè)定值，時(shí)間到后閥YV3,YV4斷電上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位SL6信號(hào)后下托板前進(jìn)閥YV1再次得電進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

4.3 設(shè)備系統(tǒng)保護(hù)

在人機(jī)界面內(nèi)通過(guò)宏指令讀出系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間，分別賦值給不同的數(shù)據(jù)寄存器，如圖8所示，運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)自定義輸入時(shí)間年月日和系統(tǒng)本身時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控比較，程序判斷當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行，如圖9所示。

圖8 系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間賦值

圖9 自定義運(yùn)行時(shí)間

5 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目已經(jīng)通過(guò)設(shè)備調(diào)試，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。臺(tái)達(dá)PLC,人機(jī)界面在表殼等小五金加工油壓車床設(shè)備當(dāng)中的成功應(yīng)用，得到客戶的好評(píng)。