台达PLC和伺服在轴承超精机上的应用ApplicationofDeltaPLCand.docVIP

台达PLC和伺服在轴承超精机上的应用Delta PLC and Servo-Driver in Bearing Ultra-Precision Machine 北京中科恒业中自技术有限公司 赵培庆 Zhao Peiqing 摘 要：本文应用PLC的SFC指令对超精机的控制程序进行优化，使PLC的编程实现了模块化、简单化、可读性强、更改方便；采用了台达伺服电机驱动滚珠丝杠带动油石工作台移动，保证了油石头准确定位。可以使轴承的直母线超精后变为有凸度母线，使轴承的寿命增长，减少了噪音。 关键词：超精机 SFC指令 定位指令目前，国内轴承行业对轴承的内套、外套的超精技术日趋完善，因而对影响轴承运转的球面滚子的超精加工提出了更高的要求。为此我公司针对内外套超精对传统PLC梯形图编程方式进行改进，采用台达PLC的SFC指令来控制每个超精动作。内外套超精机主轴和振荡电机均采用台达变频器无级调速。粗精超时间和变频器频率可通过台达触摸屏由操作者任意调整。为了满足圆柱滚子轴承加工的要求，采用了台达伺服电机驱动滚珠丝杠带动油石工作台移动，保证了油石头准确定位。调整方便、迅速、准确。这样可以使轴承的直母线超精后变为有凸度母线，使轴承的寿命增长，减少噪音。超精机电气控制部分包括：DVP-32EH2系列PLC、DOP-B系列触摸屏、VFD-M系列变频器、ASDA-AB系列伺服。控制系统组成图： 图1 控制系统组成图 3 软件设计 超精机是以较低的压力，把油石压向旋转着的工件上，形成面接触状态，同时，油石作较高频率的轴向振动。其主要特点：在短时间内极大地改善粗糙度；由于在低压下加工，所以工件的表面组织不产生异常变化，并可去除或大部分去除工序（磨加工或切削加工）产生的表面变质层；由于油石与工件是面接触方式，自动仿行，所以能够去除磨加工中易出现的表面波纹（棱圆），从而提高圆度。 超精机加工工艺：上料→上料到位→下料→下料到位→压轮压→压轮压到位→主轴启动、支撑架进→支撑架进到位→油石压→摆头启动、伺服往复启动、粗超计时开始→粗超计时到→精超开始计时→精超计时到→伺服往复回退到原位→油石抬、主轴停、摆头停→支撑架退并到位→压轮退并到位→下一个循环 根据该工艺特点利用台达PLC的SFC图编程功能，在SFC中，将每个状态看作一个微控工序，将输入条件与输出控制按顺序编程，这种控制最大的特点是在当前工序运行时，前一工序不接通，各道工序顺次运行，达到步进控制的目的。另外PLC的IST指令，可进行手动模式、自动模式（周模式、连续运转）的选择，可以很方便的手动、自动模式的切换。通过利用PLC的SFC图，该系统控制部分PLC的编程实现了模块化、简单化、可读性强、更改方便等。当转换开关旋至“手动”状态时，自动不起作用，系统通过操作面板上不同的手动控制按钮来完成各道工序的调试以及参数设定；当转换开关旋至“自动”状态时，按下启动信号，PLC则按预先设计的符合工艺要求的程序连续运行；当转换开关旋至“预停”状态时，按下启动信号，PLC则按预先设计的符合工艺要求的程序运行一次。 台达PLC定位指令：台达DVP-EH2型PLC共有四路高速脉冲输出，其中两组为AB相脉冲，两点为单脉冲输出端。四路脉冲输出端口分别为：CH0（Y0，Y1），CH1（Y2，Y3），CH2（Y4），CH3（Y6），输出频率都达到200KHz。脉冲定位速度为：V=Fmax×δ×60 （1） 如果采用0.001mm/P脉冲当量进行控制，那么，根据式1，PLC的定位速度最快为：即定位的最高速度为12米每分钟。完全可以达到控制要求。超精机在定位控制中，需要用到单步方式、连续方式、自动加工定位。单步方式主要用于调试超精机时的精确定位，即按动一次正向定位或反向定位的控制按钮，即进给一定量值（PLC发出指令数量的脉冲值）。单步方式一般采用脉冲相对定位指令[D]DRVI，脉冲定位数量可以在触摸屏人机界面中设置。 故障处理：当系统在加工过程中，按下“程序复位”按钮或者转换开关旋至“手动”状态，或者按下“急停”按钮再启动油泵时，系统会按照加工完成时的工艺顺序复位。当在系统在运行的过程中，某个阀未到位，系统会在设定的时间内停止等待并报警提示，当超过该设定的时间时，系统会自动复位。 台达伺服：为了提高伺服的定位精度，需要将伺服参数中跟增益有关的2-00(位置控制增益)，2-02(位置前馈增益)，2-03(位置前馈增益平滑常量)，2-04(速度控制增益)，2-06(速度积分补偿)，以及跟共振有关的2-25(共振抑制低通滤波)，2-23(共振抑制Notchfilter)，2-24(共振抑制Notchfilter衰减率)进行试验设置和运行测试，2-00主要作用是保持