臺達(dá)PLC和HMI在油壓車床上的應(yīng)用

本文概述了基于臺達(dá)機(jī)電一體化自動化平臺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于小型或儀表專用車床開發(fā)具有參考價值。
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發(fā)的機(jī)電一體化集成設(shè)計專用項目?；谂_達(dá)機(jī)電自動化平臺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)簡單，操作方便，成本低廉等優(yōu)點廣泛用于表殼加工行業(yè)。項目亦可用于小型軸、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)備操作簡單、直觀，人機(jī)界面人性化的控制程序輸入方式設(shè)計，轉(zhuǎn)換程序簡單快捷，使操作者發(fā)揮自如。自動化程度高，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。自動化油壓車床外形如圖1所示。

圖1 自動化油壓車床外形

2 系統(tǒng)構(gòu)成及工藝參數(shù)

自動化油壓車床主軸軸承采用進(jìn)口P4級主軸專用軸承，主軸自動油潤滑，保證機(jī)床高精度、壽命更長。主軸電機(jī)選用雙速帶高性能剎車系統(tǒng)。 程控液壓推動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)計液壓系統(tǒng)，使機(jī)床空運轉(zhuǎn)時，液壓卸荷，節(jié)約電力，降低液壓系統(tǒng)溫度上升，延長油泵壽命；并安裝溫度、壓力補償裝置，重復(fù)加工時非常穩(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

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

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

泵電機(jī)具有自動保護(hù)功能，機(jī)器在30分鐘內(nèi)無任何動作，泵電機(jī)將停止工作，若要繼續(xù)使用請先啟動泵。主軸的高低速選擇在全自動人機(jī)界面圖5上操作完成。除手動外，其他程序的運行都是以外部啟動按鈕為給定信號的。當(dāng)設(shè)備運行過程中，將主菜單人機(jī)界面如圖2畫面上點擊運行監(jiān)控畫面觸摸按鈕，將畫面切換到運行監(jiān)控畫面圖6進(jìn)行運行監(jiān)控。

圖2 初始界面

圖3 主菜單畫面

圖4 手動單步加工畫面

圖5 全自動加工畫面

圖6 運行監(jiān)控畫面

4 自動化加工系統(tǒng)設(shè)計

4.1 ES系列PLC的I/O接口

（1）行程開關(guān)（開關(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

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 托板延時設(shè)置畫面

（1）單步工藝流程1描述：開車啟動，恢復(fù)原點，閥YV1得電，下托板前進(jìn)碰到下托板慢進(jìn)限位SL2后開始慢進(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（圖7）的設(shè)定值，時間到后YV1，YV2斷電，下托板回原位。

（2）單步工藝流程2描述：開車啟動，恢復(fù)原點，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（圖六）的設(shè)定值，時間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進(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（圖7）的設(shè)定值，時間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進(jìn)閥YV3斷電，上托板回位。

（3）單步工藝流程3描述：開車啟動，恢復(fù)原點，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：開車啟動，恢復(fù)原點，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（圖7）的設(shè)定值，時間到后閥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：開車啟動，恢復(fù)原點，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（圖7）的設(shè)定值，時間到后閥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。

（6）全自動工藝流程：開車啟動，恢復(fù)原點，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（圖六）的設(shè)定值，時間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進(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（圖7）的設(shè)定值，時間到后閥YV3,YV4斷電上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位SL6信號后下托板前進(jìn)閥YV1再次得電進(jìn)入下一個循環(huán)。

4.3 設(shè)備系統(tǒng)保護(hù)

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

圖8 系統(tǒng)設(shè)定時間賦值

圖9 自定義運行時間

5 結(jié)束語

本項目已經(jīng)通過設(shè)備調(diào)試，各項性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。臺達(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