多工位钻镗组合机床自动控制系统设计.pdf

55 多工位钻镗组合机床自动控制系统设计 李兰忖 邯郸职业技术学院机电系 河北 邯郸056014 摘要 介绍了以PLC控制技术为中心 以触摸屏作为人机界面的多工位钻镗组合机床自动控制系统 根 据该机床的工作原理和控制要求 给出了控制系统的硬件配置及软件设计思想 关键词 触摸屏PLC钻镗组合机床 Autom atic Contro lling System ofMulti station D rilling and Bo ring ModularMachine L ILancun Handan College of Profession and Technology Handan 056014 CHN Abstract This article introduces the automatic control system of multi station drilling and boring modular ma2 chine using PLC control technology as core and Touch Panel as human computer interface gives the hardware configuration and the idea of soft ware design of the control system according to theworking prin2 ciple and control requirement of the machine Keywords Touch Panel PLC Drilling and BoringModularMachine 组合机床一般采用多轴 多刀 多工序 多面或多 工位同时加工的方式 生产效率比通用机床高几倍至 几十倍 组合机床兼有低成本和高效率的优点 在大 批 大量生产中得到广泛应用 并可用以组成自动生产 线 但传统的组合机床采用继电器 接触器控制系统 接线复杂 故障率高 调试和维护困难 社会的发展 企业的竞争使人们对控制系统的可靠性和实时监控提 出了更高的要求 因此 将PLC控制技术应用于机 床 大大提高了自动化程度和工作效率 同时减少了大 量继电器的硬件接线 工作的可靠程度也显著增加 采 用触摸屏作为人机界面 大大减少了输入 输出点数 还可实时监控机床各设备的工作状态 方便了操作与 维修 具有无可比拟的优点 本文以八工位钻镗组合 机床为例 做些说明 1工作原理与控制要求 1 1工作原理 八工位钻镗组合机床主要用于钻孔和镗孔 它有 6个加工位 2 个工位用于立式钻 4个工位用于不同 精度等级要求的镗 1个预留工位 为增加加工工艺 时备用 1 个工位用于人工取放工件 工件传送 通 过回转台旋转来完成 系统全自动工作过程如图1所 示 其中 回转台和两钻床滑台由液压系统驱动 各动 力头及四镗床滑台由电动机驱动 每个滑台都由两台 电动机 快速进退电动机 工进电动机 驱动 液压系 统中各电磁阀的通断电状态及其相应的动作 如表1 所示 表中 标明 者表示电磁阀线圈通电 未标 明者表示电磁阀线圈处于断电状态 1 2控制要求 1 2 1控制方式 控制方式采用手动 半自动和自动3种方式 手动方式 供维修用 由按钮对每一工位加工进 行单独控制 半自动方式 供维修用 每按一次起动按钮 回转 台转一个工位 钻镗同时加工 加工完毕自动停止 1994 2008 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 56 自动方式 正常工作用 当按下起动按钮时 钻镗 组合机床周而复始地执行各步动作 直到按下停车按 钮为止 表1电磁阀通断电状态及其相应动作表 相应动作 卸荷回转工作台钻 位钻 位 KA1 KA2 KA3 KA4 KA5 KA6 KA7 KA8 KA9 KA10KA11 回 转 工 作 台 抬起 旋转 落下 返回 钻 位 滑套 头 快进 工进 快退 1 2 2工艺要求 1 系统工作之前首先启动液压泵 液压泵正常 工作并满足液位要求时系统启动 2 为减少摩擦和磨损 系统定时启动润滑泵对 机器进行润滑 3 各设备启停必须符合生产工艺要求 必须具 备完善的闭锁关系 4 为防止因行程控制的限位开关失效而损坏设 备 设置超行程保护开关 2系统的硬件设计 系统硬件组成如图2所示 2 1PLC PLC是整个控制系统的核心 采用西门子公司的 S7 200系列的主控模块CPU224 CPU224有14个 输入点 10个输出点 可连接7个扩展模块 最大扩展 到168路输入 输出点或35路模拟输入 输出点 2 2I O模块及接口 根据系统设备数量及其工艺要求 所需输入点数 为41点 输出点数为33点 我们选择2块EM223D I16 1994 2008 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 57 2DO16 24VDC 继电器 16 点输入 16点输出 扩展 模块 输入端连接液位及液压信号 控制回转台 钻及 镗滑台动作的各位置信号和各设备动作的返回信号 接触器的辅助常开触点 输出端连接控制各台电动 机动作的接触器线圈和控制液压系统工作的各电磁阀 线圈 2 3触摸屏 系统采用西门子公司TP27式触摸屏 PLC和触摸 屏之间用RS485接口进行通讯连接 触摸屏软件的 开发使用专用组态工具Protool 3系统软件设计 3 1PLC程序设计 为方便地增加或删减程序模块 同时也便于针对 不同程序模块进行完善 程序设计采用模块化结构 整个程序包括初始化 手动 自动及半自动 润滑和事 故报警等程序 其中 手动程序和自动程序的转换通 过跳转指令来实现 当M0 0 1时 不执行跳转指令 执行手动程序 当M0 0 0时 执行跳转指令 执行自 动程序 3 1 1初始化模块 对所有使用的中间继电器M 定时器T和数据寄 存器D进行初始化处理 对一些需要初值的参量赋 值 3 1 2手动模块 控制每一步动作按钮的常开触点与工艺上执行该 动作的条件相串联 驱动与执行该动作的接触器线圈 或电磁阀线圈 相连的PLC输出端继电器线圈 如图 3所示 图中 I6 0 I6 1 I6 2 I6 3 I6 4 I615及I616 分别为触摸屏上控制回转台 钻 位 钻 位 镗 位 镗 位 镗 位及镗 位的按钮所对应的PLC元件 I7 0 I7 1 I7 2 I7 3分别为触摸屏上控制回转台 钻 镗各位前进 后退及主轴启动按钮所对应的PLC元 件 3 1 3自动及半自动模块 鉴于钻 镗各工位机床均为顺序控制 梯形图中用 顺序控制指令来实现 如图4所示 处于半自动时 M0 1 1 用M0 1的常闭触点控制下个周期工作 循环的初始位的状态 由图可知 当M0 1 1时 下 个周期工作循环的初始位S0 0不置位 S0 0 0 不 进行下个周期工作循环 系统工作在半自动方式下 当M0 1 0 M0 2 1 系统工作在自动方式下 且 I8 1 0时 系统工作在自动方式下未发出停车命 令 下个周期工作循环的初始位S0 0置位 S0 0 1 进行下个周期工作循环 当系统工作在自动方式 下 一旦检测到有停车命令时 I8 1 1 下个周期工 作循环的初始位S0 0不置位 S0 0 0 也不进行下 个周期工作循环 图中 M0 0 M0 1及M0 2分别为 手动 半自动 自动控制方式的标志位 与触摸屏上控 制方式按钮相对应 I8 0 I8 1分别为触摸屏上自动控 制方式下系统工作启动按钮 停车按钮所对应的PLC 元件 M1 0为各机床及回转台均处于原位的信号标 志 M3 0为液压泵启动液位正常 润滑电动机间歇启 停次数满足要求时发出的信号 S1 3 S2 3 S6 3 分别为钻 位 钻 位 镗 位及镗 位机床工作 返回到原位的标志信号 3 1 4润滑模块 通过定时器和计数器来控制润滑电动机间歇启 停 系统工作时 液压泵启动 接着启动润滑电动机 由定时器控制其运行时间 时间长短根据实践经验 定 电动机启停次数由计数器来计数 启停次数根 据实践经验定 3 1 5事故报警模块 PLC的输入端联接各设备接触器的辅助常开触 点 通过检测PLC输入端的状态来判断设备是否出现 故障 比如 钻 位主轴电动机工作时 Q0 3 1 PLC输入端I4 1 1 程序中 通过Q0 3的常开触点 与I4 1的常闭触点串联 驱动V1 0 V1 0 1使触摸 屏上的灯闪烁 显示故障设备 3 2触摸屏软件设计 使用Protool软件做好人机界面 鉴于系统实际 工作的特点 配置主 副画面 主画面用于自动 半自动 控制方式 副画面用于手动控制方式 在主画面上配 置各种部件 画面选择开关 各种按钮 自动控制方式 按钮 半自动控制方式按钮 启动按钮 停车按钮 紧急 停车按钮 指示灯 控制方式显示 液位显示 故障显 示 等 副画面上配置各种部件 画面选择开关 钻镗 各位控制按钮及钻镗各位每一步动作按钮 滑台向 前 向后 主轴起动 回转台起动按钮 冷却及润滑起 动按钮 冷却停车按钮等 现以一个起动按钮为例 说 明部件的配置过程 1 点击作图软件中的部件选择工具条 在部件 库中点击开关图标 从多种开关类型中点击所要选择 的开关 选择手指按上时ON 手指离开时OFF 开关 属性设置窗口随即打开 在打开的开关属性设置窗口 中 输人与此开关相连的PLC功能存储器的名称 I810 2 点击窗口中的放置按钮 再点击一下欲放置 1994 2008 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 58 开关的位置 开关就被放置在当前位置 3 双击已放置好的开关 可以编辑开关上所显 示的字符 例如把字符编辑为 启动 把 启动 拖放 到开关上的合适位置后关闭编辑窗口 完成 启动 按 钮的配置 这个启动按钮的功能为 手指按上时 PLC 中的I8 0被设置为ON 手指离开时 I8 0则被设置为 OFF 采用相同的方法可配置画面上各种元件 通过配 置画面每个元件和PLC中的对应元件建立了一一对 应关系 根据此关系方便地编制程序 4结语 组合机床的工作过程 无论工位多少都大致相同 即 旋转台旋转到位 旋转台抬起 旋转 落下 回转 1994 2008 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 59 嵌入式图像处理系统在工件表面缺陷检测中的应用 朱正德 周龙 上海大众汽车有限公司 上海201805 赛德尔自动化 上海 有限公司 上海200030 摘要 阐述了嵌入式图像处理系统用于工件表面缺陷检测的原理 并以汽车发动机连杆破口缺陷检测为 例 讨论了所研制的检测设备的系统设计 参照物标定法和测量流程 显现了嵌入式图像处理系统 方案较之于传统基于PC的图像处理方案 在特定生产现场环境条件下具有更广泛的灵活性 关键词 表面缺陷图像检测嵌入式系统阈值标定 S tudy on PartDetection Based on Em bedded I m age P rocessing System ZHU Zhengde ZHOU Long ShanghaiVolkswagen Shanghai 201805 CHN Shanghai SAR Automation Ltd Shanghai 200030 CHN Abstract This article introduces the theory of detection of part s surface disfigurement which was based on em2 bedded image processing system and discusses the system design method of calibration with reference film and detection processing according to the detection project of engine rod s surface disfigurement This application shows move flexibilities of the embedded image processing system on certain product line comparingwith traditional PC based solution of image processing Keywords Surface Disfigurement I mage Detection Embedded System Threshold Calibration 1问题的提出 在以批量生产方式为特征的汽车 摩托车 内燃机 等行业 识别和检测重要工件关键部位的表面缺陷直 接关系产品质量 若不及时剔除不合格品 将会带来严 重的质量隐患 连杆大小头结合面的破口 就是一个 典型例子 尤其在采用了先进的分离大小头的胀断工 艺后 对结合面产生的破口缺损 必须进行100 的检 测 具体的质量评定标准为 破口区域的面积不能 大于310 mm 2 破口区域边界拟合成的矩形框的对 角线最大线性长度不能大于215 mm 只要不满足上述任一个条件 工件就将判定为不 合格品而被剔除 根据工件的特点 破口位置可能出现的区域在结 合面 线 上 图1 且分布范围呈 八 字形 在此情 况下 以往一直采取的人工目测 估算及利用常规量具 然后各位机床动力滑台由原位快进 快进到位转换为 工进 同时启动主轴电动机 工进到