LM在滾齒機(jī)中的應(yīng)用方案
1：前言
滾齒機(jī)是一種齒輪加工設(shè)備，其采用滾刀按展成法，粗、精加工直齒、斜齒、人字齒輪和蝸輪等類型齒輪，其加工范圍廣，加工精度高同時(shí)生產(chǎn)率較高，適用于齒輪的單件或批量生產(chǎn)，在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械等各種機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。
PLC控制器應(yīng)用在滾齒機(jī)整機(jī)的傳動控制上，效果顯著，其中需要控制的滾齒機(jī)的傳動部分，主要包括滾齒機(jī)工作臺和滾刀的旋轉(zhuǎn)以及進(jìn)給兩大動作，旋轉(zhuǎn)動作是由主電機(jī)經(jīng)過一級PIV齒輪箱無級變速后經(jīng)蝸輪蝸桿減速，從而帶動滾齒機(jī)工作臺和滾刀的旋轉(zhuǎn)，而進(jìn)給動作則是由二級PIV齒輪箱無級變速后帶動滾齒機(jī)進(jìn)給箱來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給量的改變。
滾齒機(jī)是一種齒輪加工設(shè)備，其采用滾刀按展成法，粗、精加工直齒、斜齒、人字齒輪和蝸輪等類型齒輪，其加工范圍廣，加工精度高同時(shí)生產(chǎn)率較高，適用于齒輪的單件或批量生產(chǎn)，在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械等各種機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。
PLC控制器應(yīng)用在滾齒機(jī)整機(jī)的傳動控制上，效果顯著，其中需要控制的滾齒機(jī)的傳動部分，主要包括滾齒機(jī)工作臺和滾刀的旋轉(zhuǎn)以及進(jìn)給兩大動作，旋轉(zhuǎn)動作是由主電機(jī)經(jīng)過一級PIV齒輪箱無級變速后經(jīng)蝸輪蝸桿減速，從而帶動滾齒機(jī)工作臺和滾刀的旋轉(zhuǎn)，而進(jìn)給動作則是由二級PIV齒輪箱無級變速后帶動滾齒機(jī)進(jìn)給箱來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給量的改變。
本文介紹了采用和利時(shí)公司LM系列PLC控制的Y3140型滾齒機(jī)的電氣控制原理以及LM PLC在滾齒機(jī)中的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)勢。
2：滾齒機(jī)的控制要求
滾齒機(jī)控制的功能除了自動控制和手動控制的邏輯控制外，還包括對液壓泵、冷卻泵、潤滑泵以及多個(gè)閥門、離合器的各個(gè)動作控制，并且需要通過模擬量信號控制PIV齒輪箱進(jìn)行無級調(diào)速，PIV齒鏈?zhǔn)綗o級變速器，是適用于工藝參數(shù)多變，轉(zhuǎn)速連續(xù)變化并且能夠協(xié)調(diào)多臺機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置。具體的采用模擬量信號控制PIV齒輪箱無級調(diào)速的工作過程是：先在觸摸屏上設(shè)定滾刀的速度和進(jìn)給量，PIV齒輪箱帶動多圈繞線電阻旋轉(zhuǎn)改變其輸出電壓，繞線電阻輸出的電壓信號輸入到模擬量模塊中，轉(zhuǎn)換后與觸摸屏給定信號比較，產(chǎn)生誤差信號來控制PIV齒輪箱上的調(diào)速電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)PIV齒輪箱的無級變速。
2：滾齒機(jī)的控制要求
滾齒機(jī)控制的功能除了自動控制和手動控制的邏輯控制外，還包括對液壓泵、冷卻泵、潤滑泵以及多個(gè)閥門、離合器的各個(gè)動作控制，并且需要通過模擬量信號控制PIV齒輪箱進(jìn)行無級調(diào)速，PIV齒鏈?zhǔn)綗o級變速器，是適用于工藝參數(shù)多變，轉(zhuǎn)速連續(xù)變化并且能夠協(xié)調(diào)多臺機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置。具體的采用模擬量信號控制PIV齒輪箱無級調(diào)速的工作過程是：先在觸摸屏上設(shè)定滾刀的速度和進(jìn)給量，PIV齒輪箱帶動多圈繞線電阻旋轉(zhuǎn)改變其輸出電壓，繞線電阻輸出的電壓信號輸入到模擬量模塊中，轉(zhuǎn)換后與觸摸屏給定信號比較，產(chǎn)生誤差信號來控制PIV齒輪箱上的調(diào)速電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)PIV齒輪箱的無級變速。
在對整個(gè)滾齒機(jī)的控制過程中，最重要的便是PIV齒輪箱無級調(diào)速的控制，
下面是PIV齒輪箱控制的電路圖。
左側(cè)的電路為多圈繞線電阻電路，將其產(chǎn)生的模擬電壓信號送入和利時(shí)小型PLC的模擬量處理模塊LM3310進(jìn)行處理，并且將采樣值與在觸摸屏上設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，再通過PLC的數(shù)字量輸出模塊LM3223控制減速電機(jī)的啟停，其它的數(shù)字量輸入/輸出模塊檢測各個(gè)按鈕、開關(guān)的狀態(tài)從而來控制各個(gè)泵以及離合器的動作。
3：滾齒機(jī)的控制系統(tǒng)組成及功能
滾齒機(jī)的電氣控制部分的主要設(shè)備由觸摸屏和PLC組成，實(shí)現(xiàn)對滾齒機(jī)各個(gè)部件動作的邏輯控制以及各參數(shù)、命令的顯示及設(shè)定。這些需要控制的部件主要有滾齒機(jī)的液壓泵，提供液壓動力；冷卻泵，對加工過程進(jìn)行冷卻的主要裝置；潤滑泵，起到潤滑的作用以及離合器，進(jìn)行速度的調(diào)整。整個(gè)滾齒機(jī)的控制系統(tǒng)組成如下圖所示。
滾齒機(jī)的電氣控制部分的主要設(shè)備由觸摸屏和PLC組成，實(shí)現(xiàn)對滾齒機(jī)各個(gè)部件動作的邏輯控制以及各參數(shù)、命令的顯示及設(shè)定。這些需要控制的部件主要有滾齒機(jī)的液壓泵，提供液壓動力；冷卻泵，對加工過程進(jìn)行冷卻的主要裝置；潤滑泵，起到潤滑的作用以及離合器，進(jìn)行速度的調(diào)整。整個(gè)滾齒機(jī)的控制系統(tǒng)組成如下圖所示。
4：和利時(shí)小型PLC在滾齒機(jī)中應(yīng)用的特點(diǎn)
本滾齒機(jī)的核心控制器件采用了和利時(shí)公司的LM系列PLC，LM PLC是和利時(shí)公司自主研發(fā)、自主生產(chǎn)的新一代高性能小型一體化PLC，它充分融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的最新發(fā)展成果，包括CPU模塊、數(shù)字量、模擬量擴(kuò)展模塊以及通訊模塊等多種模塊種類，完全能夠滿足滾齒機(jī)的各種控制需求。同時(shí)，PLC的編程軟件PowerPro，其功能強(qiáng)大、界面友好，并且包含有各種豐富的指令與功能塊，同時(shí)支持自定義庫，能夠給用戶編程帶來非常大的便利。在本滾齒機(jī)的控制裝置選擇上，采用了和利時(shí)公司的LM3109 CPU模塊、LM3310模擬量輸入模塊以及LM3212和LM3223數(shù)字量輸入、輸出模塊，其主要特點(diǎn)在于：
?。?） LM3310模擬量模塊的分辨率非常高，達(dá)到了16位，能非常精確的處理從繞線電阻傳來的電壓信號；
?。?） LM3109 CPU的運(yùn)算性能非常優(yōu)越，程序執(zhí)行速度非?？欤沟谜麄€(gè)滾齒機(jī)的生產(chǎn)能力得到極大提高；
?。?） 和利時(shí) PLC的編程軟件PowerPro功能非常強(qiáng)大，能夠直接進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，為編程帶來極大便利。
本滾齒機(jī)的核心控制器件采用了和利時(shí)公司的LM系列PLC，LM PLC是和利時(shí)公司自主研發(fā)、自主生產(chǎn)的新一代高性能小型一體化PLC，它充分融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的最新發(fā)展成果，包括CPU模塊、數(shù)字量、模擬量擴(kuò)展模塊以及通訊模塊等多種模塊種類，完全能夠滿足滾齒機(jī)的各種控制需求。同時(shí)，PLC的編程軟件PowerPro，其功能強(qiáng)大、界面友好，并且包含有各種豐富的指令與功能塊，同時(shí)支持自定義庫，能夠給用戶編程帶來非常大的便利。在本滾齒機(jī)的控制裝置選擇上，采用了和利時(shí)公司的LM3109 CPU模塊、LM3310模擬量輸入模塊以及LM3212和LM3223數(shù)字量輸入、輸出模塊，其主要特點(diǎn)在于：
?。?） LM3310模擬量模塊的分辨率非常高，達(dá)到了16位，能非常精確的處理從繞線電阻傳來的電壓信號；
?。?） LM3109 CPU的運(yùn)算性能非常優(yōu)越，程序執(zhí)行速度非?？欤沟谜麄€(gè)滾齒機(jī)的生產(chǎn)能力得到極大提高；
?。?） 和利時(shí) PLC的編程軟件PowerPro功能非常強(qiáng)大，能夠直接進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，為編程帶來極大便利。
下圖是在PowerPro中采用LD梯形圖語言對模擬量進(jìn)行處理的程序片段，從此程序片段中能看出，PowerPro軟件界面清晰明確、功能塊指令簡單易操作并且只用了三條語句就完成了對PIV齒輪箱的啟動及速度控制。
5：結(jié)束語
可編程序控制器PLC在齒輪加工設(shè)備上的應(yīng)用大大提高了各種齒輪加工設(shè)備的加工性能及生產(chǎn)效率，而和利時(shí)小型PLC產(chǎn)品，以自身的快速程序執(zhí)行速度、強(qiáng)大模擬量處理能力和出色的軟件編程環(huán)境，使得其在滾齒機(jī)上得到了成功應(yīng)用，這也再次印證了國產(chǎn)PLC在齒輪加工設(shè)備乃至整個(gè)機(jī)械加工行業(yè)中的成就已經(jīng)越來越大。
可編程序控制器PLC在齒輪加工設(shè)備上的應(yīng)用大大提高了各種齒輪加工設(shè)備的加工性能及生產(chǎn)效率，而和利時(shí)小型PLC產(chǎn)品，以自身的快速程序執(zhí)行速度、強(qiáng)大模擬量處理能力和出色的軟件編程環(huán)境，使得其在滾齒機(jī)上得到了成功應(yīng)用，這也再次印證了國產(chǎn)PLC在齒輪加工設(shè)備乃至整個(gè)機(jī)械加工行業(yè)中的成就已經(jīng)越來越大。
參考文獻(xiàn)
[1] HOLLiAS-PLC LM PLC指令與功能塊手冊
[2] LM PLC硬件手冊
[3] HOLLiAS-PLC LM PLC軟件手冊
[4] 齒輪制造手冊. 齒輪制造手冊編輯委員會.北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 1997
[1] HOLLiAS-PLC LM PLC指令與功能塊手冊
[2] LM PLC硬件手冊
[3] HOLLiAS-PLC LM PLC軟件手冊
[4] 齒輪制造手冊. 齒輪制造手冊編輯委員會.北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 1997
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