摘 要：本文介紹了羅升企業(yè)電氣產(chǎn)品中具有強(qiáng)大功能的橫河PLC在溝槽研磨機(jī)上的應(yīng)用情況，經(jīng)過(guò)改造后的系統(tǒng)，在性價(jià)比方面大大提升，為用戶提供了一個(gè)良好的解決方案。 關(guān)鍵詞：橫河PLC 溝槽研磨機(jī) 高精度 Abstract: The application of YOKOGAWA PLC on the Race-way grinding machine is introduced.The new system can give the more valueble, which can be used and matched easily. Key words: YOKOGAWA PLC, Race-way grinding machine，high accuracy. 一、引言 溝槽研磨機(jī)是一類(lèi)精密的產(chǎn)業(yè)機(jī)械，生產(chǎn)鉆針和銑刀，用于精密PCB和BGA。要求高精度以及低速度下的穩(wěn)定性。改造前昆豪的溝槽研磨機(jī)構(gòu)架為PC-Based， 2塊軸卡＋5臺(tái)東方馬達(dá)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,上位機(jī)是工控機(jī)＋人機(jī)界面構(gòu)架。改造后昆豪的溝槽研磨機(jī)構(gòu)架為羅升HITECH的HMI 3261 10.5寸+羅升橫河PLC＋東方步進(jìn)5臺(tái)。 X 、Y 、Z三軸是用作加工 Z軸為旋轉(zhuǎn)軸，刀料夾在Z軸做旋轉(zhuǎn)， X、Y軸為刀料坐，每次加工中通過(guò)X、Y軸的反復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成刀料在不同的位置被砂輪研磨，以使刀具成型。X1、 Y1軸的作用是控制料盤(pán)處于不同位置。X1左右，Y1上下。通過(guò)X1，Y1的移動(dòng)，保證取料的順序。各個(gè)軸使用的電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器為東方馬達(dá),各軸要求轉(zhuǎn)速不高。 [align=center] 圖1[/align] 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.基本構(gòu)架: [align=center] 圖2[/align] 如圖2所示 新電氣方案使用羅升HITECH的HMI 3261 10.5寸+羅升橫河PLC＋東方步進(jìn)5臺(tái) 構(gòu)架。其中在橫河PLC控制器上擴(kuò)展高機(jī)能脈沖位控模塊為 （F3NC34-0N）和（F3NC32-0N）。 2 系統(tǒng)控制部分 　　系統(tǒng)關(guān)鍵的控制器PLC,選用的是日本橫河電機(jī)的橫河FA—M3系列中大型PLC。橫河通過(guò)自身先進(jìn)的DCS系統(tǒng)和技術(shù)優(yōu)良位控技術(shù)，開(kāi)發(fā)集成了專(zhuān)業(yè)化較高的具有插補(bǔ)功能的位置控制模塊NC系列。 1）橫河PLC作為控制中心，配以數(shù)字量輸入/輸出板，高機(jī)能脈沖位控模塊 （F3NC34-0N）和（F3NC32-0N）。由于F3SP28-3S CPU處理速度快，平均20000step/ms掃描速度（45%基本指令/55%應(yīng)用指令）；循環(huán)時(shí)間短，最短掃描時(shí)間200us，支持主程序與高速定時(shí)程序并行處理；達(dá)到快速響應(yīng)，基本單步指令執(zhí)行時(shí)間0.017us，內(nèi)含通訊處理CPU，與外設(shè)通訊不占用主CPU資源與處理時(shí)間。 2）高機(jī)能脈沖位控模塊 （F3NC34-0N）和（F3NC32-0N），脈沖 control （5Mpps）,4 通道編碼器輸入（5Mpps）,；PTP 方式, 位置/速度模式, PTP模式⇔速度模式切換, 連續(xù)定位, 圓周控制, 直線/圓弧/螺旋插補(bǔ)；電子齒輪, 示教功能, 手輪輸入, 運(yùn)行中速度變更；最快啟動(dòng)時(shí)間0.09ms最小解析精度0.001mm。 二、工藝要求和精度要求 分度要求，當(dāng)加工時(shí)分度軸旋轉(zhuǎn)分度主要有兩個(gè)工藝要求，一是在加工過(guò)程中不允許改變分度方向，只能單向旋轉(zhuǎn)用以消除機(jī)械設(shè)備的反線誤差；二是分度加工時(shí)對(duì)溝槽加工的順序有特殊要求，而且刃數(shù)為偶數(shù)或奇數(shù)還有不同。 [align=center] 圖3棒料的橫切圖（單數(shù)分刃） 圖4棒料的橫切圖（雙數(shù)分刃）[/align] 　　偶數(shù)以一個(gè)4個(gè)刃數(shù)的銑刀為例，每個(gè)溝槽的加工順序是1，3，2，4，其表達(dá)式是: 首先分刃A：A=N/2（360°/N） 下次分刃B：B= （N+1）/2（360°/N） N：為需要加工刃 即第一刃加工完成后，第一刃的起刀點(diǎn)與下一刃起刀點(diǎn)角度差為A，下一刃加工完成后這一刃的起刀點(diǎn)與后一刃的起刀點(diǎn)角度差為B，以此類(lèi)推直到加工到最后一刃完成。 奇數(shù)以一個(gè)3個(gè)刃數(shù)的銑刀為例，每個(gè)溝槽的加工順序是1，3，2，其表達(dá)式是: 分度C：B= （N-1）/2（360°/N） 即每刃起刀點(diǎn)之間的角度差為C。 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)要求，以最左下方的料口為零點(diǎn)，每次放入加工完畢的銑刀的同時(shí)取走上方的棒料，依次上升直到放入最上端的料口后換列，取走另一列最下端的棒料，如此運(yùn)動(dòng)直到將全部500個(gè)棒料都加工完畢，停止等待換料盤(pán)。 　　精度要求：徑向0.005mm，軸向0.03mm，機(jī)械臂0.01mm，料盤(pán)0.01mm。 三、 控制系統(tǒng)主要工藝流程 利用羅升橫河PLC指令對(duì)用戶自設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算來(lái)得到X，Y，Z三軸運(yùn)動(dòng)的必要數(shù)據(jù)，再通過(guò)位控模塊NC34等定位及插補(bǔ)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)加工銑刀鉆頭的功能。同時(shí)將左旋和右旋分成一個(gè)程序，只是選擇調(diào)用不同的系統(tǒng)參數(shù)，兩者之間的區(qū)別只是在與分度方向不同。 [align=center] 圖5 區(qū)分左右旋，單雙刃[/align] 四、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 　 這種配置可通過(guò)編程的方法，達(dá)到以下優(yōu)點(diǎn)：　　　 　?。?）操作員界面透明、友好：設(shè)備各狀態(tài)及報(bào)警不僅在操作臺(tái)上用指示燈顯示出來(lái)，同時(shí)在羅升HITECH的HMI 3261 10.5寸畫(huà)面中以中文文字顯示并存檔報(bào)警數(shù)據(jù)，最終以報(bào)警燈進(jìn)行綜合顯示?！? 　　 　　（2）羅升橫河PLC實(shí)現(xiàn)了分散式省配線，提高了整個(gè)機(jī)臺(tái)電控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，大大降低了維修率，最為方便的是克服了工控機(jī)沒(méi)法做大鉆的遺憾。　　　　 　?。?）在橫河NC系列位控模塊的控制下，各軸各動(dòng)作間能很好地聯(lián)鎖，各軸方便的進(jìn)行所需的各種插補(bǔ)動(dòng)作，并且各動(dòng)作的操作條件、順序都能用HMI畫(huà)面顯示出來(lái)?！　　　? 　　（4）由于采用全數(shù)字化的控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)響應(yīng)速度、控制精度大大提高?！? 五、結(jié)束語(yǔ) 基于以上架構(gòu)的這套控制方案具有控制精度高、系統(tǒng)穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，這也是羅升電氣在項(xiàng)目中熟練運(yùn)用橫河PLC系統(tǒng)在項(xiàng)目中獨(dú)有的一個(gè)典型應(yīng)用。 利用橫河PLC系統(tǒng)中自有的一些豐富功能配以功能強(qiáng)大的位控模塊或則溫控模塊，配以較完善合理的編程和選用合適的硬件，可代替進(jìn)口設(shè)備中昂貴的電控系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)約制造成本的目的。