論文導(dǎo)讀：本文主要論述臺達(dá)變頻器、PLC、HMI產(chǎn)品在多功能旋壓機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用原理， 在該系統(tǒng)中，變頻器驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)；PLC以RS-485通訊方式調(diào)節(jié)主軸（變頻器）的轉(zhuǎn)速，PLC模擬量擴(kuò)展模塊用于控制液壓缸的壓力和流量，編碼器獲取左側(cè)液壓缸以及右側(cè)液壓缸的當(dāng)前位置信號，HMI監(jiān)控旋壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及警報(bào)信息，展示了臺達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品的系統(tǒng)集成優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：VFD-B變頻器，DVP80EH2主機(jī)，DVP04PT溫度模塊，DVP04DA模塊，DVP06XA模塊，DOP-B，HMI

　　1 引言
　　旋壓技術(shù)，也叫金屬旋壓成形技術(shù)，通過旋轉(zhuǎn)使之受力點(diǎn)由點(diǎn)到線由線到面，同時(shí)在某個(gè)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(dòng)而成型某一形狀的技術(shù)。這里，金屬材料必須具有塑性變形或流動(dòng)性能，旋壓成形不等同塑性變形，它是集塑性變形和流動(dòng)變形的復(fù)雜過程，特別需要指出的是，我們所說的旋壓成形技術(shù)不是單一的強(qiáng)力旋壓和普通旋壓，它是兩者的結(jié)合。
　　旋壓是將平板或空心坯料固定在旋壓機(jī)的模具上，在坯料隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，用旋輪或趕棒加壓于坯料，使之產(chǎn)生局部的塑性變形。在旋輪的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和坯料的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)共同作用下，使局部的塑性變形逐步地?cái)U(kuò)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(yōu)點(diǎn)是采用旋壓工藝制成的(無屑加工)，結(jié)構(gòu)輕、省材料，因而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，是一種節(jié)料、節(jié)能的新產(chǎn)品。生產(chǎn)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(chǎn)冷作硬化，組織密度提高，使輪槽表面的強(qiáng)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(jī)用于生產(chǎn)、加工各種型號的汽車皮帶輪，并通過在觸摸屏中調(diào)整工藝流程、改變設(shè)備運(yùn)行參數(shù)加工不同規(guī)格的汽車皮帶輪。圖1是多功能旋壓機(jī)的控制實(shí)景圖。
　　
　　圖1 多功能旋壓機(jī)控制實(shí)景圖
　　A 自動(dòng)模式：
　　(1)當(dāng)模式開關(guān)撥至『Auto』時(shí)，設(shè)備切換至自動(dòng)模式，此時(shí)可通過觸摸屏配置自動(dòng)模式參數(shù)。
　　(2)進(jìn)入自動(dòng)模式后，通過控制面板上的『啟動(dòng)』按鈕啟動(dòng)，每按一次『啟動(dòng)』按鈕，設(shè)備按照預(yù)先設(shè)置的步驟執(zhí)行。
　　(3)當(dāng)發(fā)生緊急情況需要停車時(shí)，按下『停止』按鈕，可終止當(dāng)前所有動(dòng)作。
　　(4)設(shè)備有三種狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)、故障狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備為運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)設(shè)備為待機(jī)狀態(tài)時(shí)，指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)設(shè)備為故障狀態(tài)時(shí)，指示燈點(diǎn)亮。
　　B手動(dòng)模式：
　　當(dāng)模式開關(guān)撥至『Manu』，設(shè)備工作于手動(dòng)模式。此時(shí)可通過控制面板的進(jìn)刀/退刀按鈕分別控制主缸、1#缸、2#缸、3#缸、4#缸、頂出缸的進(jìn)刀/退刀動(dòng)作。
　　3控制系統(tǒng)
　　3.1 硬件配置
　　本系統(tǒng)的硬件配置如表1所示。
　　

表1 系統(tǒng)硬件配置圖
　　3.2 系統(tǒng)框架
　　多功能旋壓機(jī)控制系統(tǒng)采用臺達(dá)人機(jī)界面作為主站監(jiān)控設(shè)備，利用人機(jī)界面DOP-B07S201的RS232通訊口。PLC主機(jī)DVP80EH00R2采用RS232通訊口與HMI設(shè)備連接，同時(shí)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(dòng)停止命令，讀取實(shí)際輸出頻率；人機(jī)界面設(shè)定電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，讀取電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速。PLC主機(jī)同時(shí)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(shè)備。
　　
　　圖2控制系統(tǒng)框架圖
　　3.3 部分產(chǎn)品介紹
　　（1）LTM-400S5K電子尺
　　

電子尺又稱位移傳感器，運(yùn)動(dòng)傳感器的功能是把一個(gè)機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電氣信號，并且該信號能夠與機(jī)械運(yùn)動(dòng)成正比。電刷裝配連接到機(jī)械激勵(lì)器，繼而使塑料阻軌產(chǎn)生一個(gè)電壓分配器。電阻計(jì)的阻軌（1、3）連接到穩(wěn)定的輸入直流電壓。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。當(dāng)在電刷和修正阻軌之間測量時(shí)，信號電壓是電壓分配器的主要部分，并且與阻軌上的電刷位置成正比。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。
圖片
內(nèi)阻	5K歐姆
測量范圍	0～400mm
精度	0.07%
用途	廣泛應(yīng)用于注塑機(jī)、壓鑄機(jī)、吹瓶機(jī)、制鞋機(jī)、木工機(jī)械、印刷機(jī)械等需要進(jìn)行線性位移控制的自動(dòng)控制機(jī)械

（2）比例放大器PF-AC-220
　　

項(xiàng)目	內(nèi)容/說明
功能模型	交流輸入型
交流電源輸入	AC220V
最大輸出電流	5A
響應(yīng)時(shí)間	0.1～5S
控制信號	0～10V
負(fù)載阻抗	5/40歐姆

（3）VFD370B變頻器參數(shù)設(shè)置
　　

參數(shù)	設(shè)置值	說明
02-00	04	主頻率由RS-485通訊界面控制
02-01	03	運(yùn)轉(zhuǎn)指令由RS-485通訊界面控制，鍵盤STOP有效
09-00	01	設(shè)置VFD-B系列變頻器的通訊地址為K1
09-01	02	設(shè)置VFD-B系列變頻器的通訊速率為19200bps
09-04	03	設(shè)置VFD-B系列變頻器的通訊格式為<8,N,2,RTU>
注意：當(dāng)出現(xiàn)變頻器因參數(shù)錯(cuò)亂而導(dǎo)致不能正常運(yùn)行時(shí)，可先設(shè)置P00-02=10(回歸出廠值)，再按照上述表格設(shè)置參數(shù)。

4 上位機(jī)監(jiān)控畫面
　　4.1 主監(jiān)控界面
　　多功能旋壓機(jī)主監(jiān)控界面有手動(dòng)模式參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)模式參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)模式、運(yùn)行模式、溫度顯示、報(bào)警查看、幫助等功能，用戶可以點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕進(jìn)入其畫面。如圖4所示。
　　
　　圖4 主監(jiān)控界面
　　4.2 手動(dòng)模式
　　手動(dòng)模式下，主油缸、左側(cè)缸、右側(cè)缸執(zhí)行進(jìn)給/后退均分為三段位置。
　　A：設(shè)置進(jìn)給位置參數(shù)時(shí)，快進(jìn)位置、慢進(jìn)1位置、慢進(jìn)2位置的設(shè)定值應(yīng)逐漸增大，相應(yīng)的壓力和流量應(yīng)逐漸增大。如圖5所示。
　　
　　圖5 設(shè)置進(jìn)給位置參數(shù)的運(yùn)行畫面
　　B：設(shè)置退刀位置參數(shù)時(shí)，快進(jìn)位置、慢進(jìn)1位置、慢進(jìn)2位置的設(shè)定值應(yīng)逐漸減小，相應(yīng)的壓力和流量應(yīng)逐漸減小。如圖6所示。
　　
　　圖6 設(shè)置退刀位置參數(shù)的運(yùn)行畫面
　　注意為防止因設(shè)備振動(dòng)導(dǎo)致油缸誤動(dòng)作，可適當(dāng)調(diào)節(jié)終點(diǎn)誤差的設(shè)定值，確保系統(tǒng)切換平穩(wěn)進(jìn)行。
　　4.3 自動(dòng)模式
　　自動(dòng)模式運(yùn)行包含1#缸第一次進(jìn)刀、2#缸第一次進(jìn)刀、1#缸第二次進(jìn)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(jìn)刀/退刀、2#缸進(jìn)刀/退刀可由用戶根據(jù)實(shí)際工況自行選擇。默認(rèn)情況下為，表示不執(zhí)行該步驟，如需執(zhí)行該步驟，只需點(diǎn)擊將按鈕切換為即可。如圖7所示。
　　
　　圖7 自動(dòng)運(yùn)行模式
　　4.4報(bào)警模式
　　點(diǎn)擊警報(bào)查看按鈕，進(jìn)入報(bào)警模式，如圖8所示：此模式可以查看四項(xiàng)內(nèi)容：
　　（1）04PT、04DA、06XA的運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。
　　（2）潤滑泵、冷卻水泵的工作狀態(tài)。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。
　　（3）1#、2#以及3#液壓泵的工作狀態(tài)。發(fā)表論文，VFD-B變頻器。
　　（4）變頻器的工作狀態(tài)。
　　
　　圖8 報(bào)警模式
　　5 應(yīng)用總結(jié)
　　與傳統(tǒng)的旋壓機(jī)相比，基于臺達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品的多功能旋壓機(jī)具有以下特點(diǎn)：
　　（1）進(jìn)刀/退刀分三段進(jìn)行
　　此系統(tǒng)的進(jìn)刀/退刀均分為三段位置，每段位置的目標(biāo)點(diǎn)可根據(jù)加工工件的尺寸任意調(diào)整。每段位置的壓力和流量可通過觸摸屏任意調(diào)整。
　　（2）可靠性高
　　該系統(tǒng)通過PLC程序?qū)崿F(xiàn)『提前通知』和『自動(dòng)補(bǔ)償』功能。由于采用油壓/液壓控制，所以設(shè)備的運(yùn)行慣性較大，容易沖過目標(biāo)位置，這里采用『提前通知』功能，可以有效避免左側(cè)缸和右側(cè)缸過沖的現(xiàn)象；當(dāng)左側(cè)缸或右側(cè)缸沖過目標(biāo)位置時(shí)，執(zhí)行『自動(dòng)補(bǔ)償』功能，使左側(cè)缸以及右側(cè)缸能夠返回其目標(biāo)位置。
　　（3）人性化
　　該系統(tǒng)采用直觀的畫面實(shí)時(shí)顯示旋壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，便于工作人員迅速查看旋壓機(jī)的狀態(tài)以及警報(bào)信息。并提供『原點(diǎn)校正』功能，當(dāng)設(shè)備硬件發(fā)生故障時(shí)，可以通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)原點(diǎn)的校正功能，大大節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)時(shí)間。
　　6 結(jié)語
　　根據(jù)客戶設(shè)備技術(shù)要求，本多功能旋壓機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)合臺達(dá)HMI、PLC、變頻器等自動(dòng)化產(chǎn)品，為客戶開發(fā)了一套穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)線系統(tǒng)，受到了客戶和使用單位的充分認(rèn)可，再次證明中達(dá)電通是客戶值得信賴的合作伙伴。運(yùn)行實(shí)踐表明，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，安全可靠，性價(jià)比高，值得業(yè)界同行借鑒和推廣。

【參考文獻(xiàn)】
[1]臺達(dá)全系列可編程序控制器臺達(dá)內(nèi)部資料2008
[2]郭宗仁等.可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù).人民郵電出版社，2002
[3]變頻器在工業(yè)中的選擇與應(yīng)用劉繼黨等科技信息2009年第23期