信捷伺服在自动金属圆锯机的使用.pdf

信捷伺服系统在自动金属圆锯机的使用 济南济南 李兴庆 摘要 摘要 本公司受客户委托 将其四年前销售给客户的一台 MC325FA 型自动 金属圆锯机由改造成数控伺服送料系统的机器 笔者根据客户的要求 对一些 零部件重新设计 制造 以及对电控系统进行重新设计 布线 经试机及正式 投入使用 其速度及精度完全达到且超过客户的要求 关键词 关键词 信倢伺服 台达 PLC 数控改造 人机界面 引言 引言 随着我国工业自动化进程步伐加快及劳动力成本的加大 和客户对工件的 要求提高 企业对一些老旧设备进行自动化改造以提高加工精度及效率 从而 降低成本及提升利润空间 就成了首选 MC325FA 型自动金属圆锯机是一种具有气缸送料送料机构 由人工设定工 件长度 人为计算送料次数 自动送料及切断的金属切割设备 本次改造是在 客户正在使用的机台基础上 改造成数控伺服送料系统 工件长度由人工设定 改为数值输入 送料改造成完成后其送料精度 速度以及效率将得到很大的提 高 如下图如示 本机改造成之前的整机 图 1 及送料机构 图 2 如下 图 1 改造前机器 图 2 改适前送料机构 本机出厂的送料精度为 0 1mm 一次最大送料长度为 750mm 最多可连续送料 三次 但随着使用时间的逐渐的延长 以及气动元器件的老化 特别是送料气 缸密封件的磨损及老化 其送料精度将得不到保证 且会出现送料时长时短的 问题 为此该机将做如下改造 一 电器系统 原电路图见下页如示 见图 3 图 3 原电路原理图 由于该使用的 PLC 型号为 FX0S 20MR 为继电器输出形式 不适用于伺服 控制使用 在经过功能与价格比较后 最后选择了性价比较高的台达公司生产 的 DVP EH3 系列的 PLC 该款 PLC 具有以下特点 高速脉冲输出 支持 4 组 200KHz 的硬件高速计数器 多种运动控制指令 以达到高速精确定位控制功能 具有 直线 圆弧运动控制功能 我们选用了这一系列的一款 DVP20EH00T3 型 PLC 这 是一款具有 12 个输入及 8 个输出 且内建了两轴运动控制功能正好适用于本机 的改造 人机界面选用了台湾威纶公司生产 TK6070 7 型触摸屏 伺服电机我们选用了由无锡信捷电气股份有限公司生产的一款伺服系统 其电机型号为 MS 110ST M04030 21P2 驱动器型号为 DS2 21P5 此伺服额定功 率 1 2KW 额定输出转矩 4N m 峰值转矩可达 12N m 额定转速 3000 转 分 支持位置控制 速度控制 转矩控制 具有高性能 配置灵活 高响应频率 接口简单 高精度定位等优点 且价格适中 应用于这种开环控制的数控设备 中具有比较高的性价比 选择好了 PLC 便可以定义输入输出点的功能 然后绘制电气控制原理图 选择好元器件后 绘制电气安装图 同时需改造的机械部件经设计完成后 便 可以进行安装了 1 PLC 的 I O 定义 X1 紧急停止 Y0 送料轴 PLS X2 自动启动 停止 Y1 送料轴 DIR 注 1 X3 机头下限 进刀限 Y2 锯片电机运行 X4 机头上限 退刀限 Y3 主夹模松开 注 2 X5 送料前限 Y4 送料模松开 注 3 X6 送料后限 Y6 机头下降 注 4 X7 无料停机信号 X10 送料轴原点 X11 锯片电机过载信号 X12 伺服电机报警信号 2 绘制电气原理图 见图 4 后附 3 编写 PLC 程序及人机界面程序 客户的控制要求为 送料值输入精度为 0 01mm 送料长度最长在 4 米以内 每一根工件最多可设定 5 段不同送料长度 且 5 段长度可自动转换 即第一段 完成后可自动时行第二段的工作 每一段送料长度及数量可单独设定 且每段 锯切数量即可单独计数又要累计总数 每段的累计数量可以单独清零 应客户的要求 编写 PLC 程序 人机界面程序的大概思路如下 1 使用绝对位置控制伺服电机 这样只要在调试时设置好伺服原点及原点 至后限的最大长度后 客户无需再进行下一步的设定 减少操作者的输 入错误及操作失误 2 最大送料长度为 9999 99mm 操作者只需输入送料长度 其它的将由 PLC 自动计算出来 无需操作者计算选择送料次数 3 计数到达及检测至无料时 在进行最后一次完成后自动停机 4 锯切时间可在人机界面上显示 便于操作者确定进刀速度 以减少锯片 因锯切速度调节不当造成锯片的损坏 5 当操作者输入错误及操作没有按照操作流程进行操作时 能够自动判断 错误并在人机界面上显示出来 6 人机界面设置手动模式 自动模式 仅能进行自动运行监控 不能进行 数据输入 定尺长度 I O 检测 便于维修人员根据 PLC 的 I O 的信 号进行故障判断 以及只有技术人员才能进入的机器参数设定页面 7 定尺长度可两位小数输入 8 完成客户要求的其它事项 4 威纶人机界面的编写 各个控制画面如下如示 图 5 至图 15 为了调试 PLC 程序的方便 特意人机界面与 PLC 之间采用 RS 485 2W 的通 讯方式 而台达 PLC 本身自带此通讯口 PLC 本身的 8 孔母头的通讯口就可以空 出来调试程序使用了 而人机界面及 PLC 的 RS 485 2W 通讯设置也非常简单 具体过程如下 启动 EB8000 Project Manager 软件后 单击工菜单栏中的 编辑 出 现下拉式菜单后单击 系统参数设置 在跳出对话框中单击 新增 按钮 出现 设备属性 对话框后 在 PLC 类型 右边的小三角处单击 在跳出的对 话框中选择 DELTA Electronics ins 再选择 DELTA DVP 接口类型选择 RS4 85 2W PLC 预设站号改为 1 后 点击确定就可以了 图 5 操控主界面 图 6 手动操作模式 图 7 自动监控画面 图 8 定尺长度设定画面 图 9 I O 接口监视 画面 图 10 机器参数设定 图 11 紧急停止 报警 图 12 伺服电机故障 报警画面 图 13 锯片电机过载 报警画面 图 14 工作完成停机 画面 图 15 无料停机 报警画面 5 PLC 程序的编写 为了人机界面与 PLC 之间的 RS 485 2W 通讯 PLC 需编写以下程序 如图 图 16 所示 图 16 PLC485 通讯设置 根据预先设定好的工作流程 就可以编写 PLC 的控制程序了 本机的工作 流程如图 17 后附 所示 二 送料机构的改造 由于采用伺服电机 滚珠丝杆的机构 如图 18 及图 19 所示 而原机是气 缸的机构 图 20 所示 这样就造成了尾座及送料座的结构要发生一些改变 尾座必须经过重新设计 用于固定伺服电机及滚珠丝杆的轴承 而送料座则是 在原基础上稍加改造就可继续使用 轴承我们选用了成对安装角接触球轴承 这种轴承能承受以径向为主的径向 轴向联合载荷 也可承受纯径向载荷和任 一方向的轴向载荷 同时为防止灰尘及金属屑进入滚珠丝杆内部 特意加装了 钢带螺旋保护套 这样就能更好的保护滚珠丝杆 从而延长使用寿命及保正精 度 图 18 图 19 图 20 三 零部件安装及整机联合调试 所有的零部件加工完毕或采购入库后 便可以进行安装了 安装完毕 电 器控制系统也重新配线安装完毕 上电 写入 PLC 及人机界面程序 就进入整 机联调阶段 PLC 程序经过认真修改 并经试机及送料精度检测 其送料精度可 达 0 05mm 送料最快可达 30 米 分钟 已经超过客户的预期 后续 据了解该设备在客户处使用数月后 性能仍十分可靠 送料精度仍 在 0 05mm 以内 班产可达 8000 多件 一次上料 4 支 工作时间按 7 小时算 该客户非常满意 下页所示为改造成完成的机器全景 图 21 及电气箱 图 22 图 21 改造