臺達PLC和HMI在油壓車床上的應用

本文概述了基于臺達機電一體化自動化平臺的油壓專用車床的系統構成及電氣控制。給出詳盡的操作界面設計和該機種用于五種不同規格產品的加工的工藝流程描述。其中加工工藝流程描述對于小型或儀表專用車床開發具有參考價值。
關鍵詞：油壓車床 系統構成 操作規程 工藝流程

1 引言

PLC控制油壓車床是表殼等小五金加工開發的機電一體化集成設計專用項目。基于臺達機電自動化平臺的油壓車床以其高剛性、高精度、高品質、高效率、高壽命、性能穩定、結構簡單，操作方便，成本低廉等優點廣泛用于表殼加工行業。項目亦可用于小型軸、套類加工。該機床采用了性能穩定的臺達ES系列PLC和DOP－A57CSTD彩色人機界面做為控制中心，使設備操作簡單、直觀，人機界面人性化的控制程序輸入方式設計，轉換程序簡單快捷，使操作者發揮自如。自動化程度高，大量生產節省人力、物力，能夠實現產品生產的高效化、優質化。自動化油壓車床外形如圖1所示。

圖1 自動化油壓車床外形

2 系統構成及工藝參數

自動化油壓車床主軸軸承采用進口P4級主軸專用軸承，主軸自動油潤滑，保證機床高精度、壽命更長。主軸電機選用雙速帶高性能剎車系統。 程控液壓推動多刀刀架保證加工尺寸準確、穩定。 刀具中心高度可調節，操作方便，效率更高。 精心設計液壓系統，使機床空運轉時，液壓卸荷，節約電力，降低液壓系統溫度上升，延長油泵壽命；并安裝溫度、壓力補償裝置，重復加工時非常穩定、可靠。電控箱、液壓箱、冷卻液箱均置于機箱內，減少占地面積，使機床外觀整體化。 車床技術參數如下表1所示。

表1 車床技術參數

3 油壓車床操作界面設計

基于臺達機電自動化平臺的油壓車床操作界面是本項目區別于傳統油壓車床最明顯的標志，為小型機床運行帶來人性化的透明操作功能。

開機后，在人機界面初始界面圖2上點擊進入主菜單畫面圖3，根據工藝需要按加工工藝選擇手動單步圖4或全自動圖5等進入不同的加工方式，選擇手動單步情況下總共列有五種工藝程序流程，在選擇下一個加工工藝時，前一工藝過程自動運行完成后，才執行下一流程。在單步運行情況下，當選擇完單步程序鎖定圖3設置后，此時程序只能運行鎖定的當前程序，其他四種程序不能運行，若要運行其他程序，請先解除程序鎖定功能。

泵電機具有自動保護功能，機器在30分鐘內無任何動作，泵電機將停止工作，若要繼續使用請先啟動泵。主軸的高低速選擇在全自動人機界面圖5上操作完成。除手動外，其他程序的運行都是以外部啟動按鈕為給定信號的。當設備運行過程中，將主菜單人機界面如圖2畫面上點擊運行監控畫面觸摸按鈕，將畫面切換到運行監控畫面圖6進行運行監控。

圖2 初始界面

圖3 主菜單畫面

圖4 手動單步加工畫面

圖5 全自動加工畫面

圖6 運行監控畫面

4 自動化加工系統設計

4.1 ES系列PLC的I/O接口

（1）行程開關（開關量輸入）定義：SL1—X11下托板前進到位；SL2—X12下托板慢進；SL3—X13下托板回位；SL4—X14上托板前進到位；SL5—X15上托板慢進；SL6—X16上托板回位。

（2）閥件（開關量輸出）定義：YV1—Y14下托板前進閥；YV2—Y15下托板慢進閥；YV3—Y16上托板前進閥；YV4—Y17上托板慢進閥。

4.2 工藝流程設計

該機種具有五種單步固定工藝流程，用于五種不同規格產品的加工。

圖7 托板延時設置畫面

（1）單步工藝流程1描述：開車啟動，恢復原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后開始慢進進行，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后執行下托板延時（圖7）的設定值，時間到后YV1，YV2斷電，下托板回原位。

（2）單步工藝流程2描述：開車啟動，恢復原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后執行下托板延時（圖六）的設定值，時間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進閥YV3得電上托板前進，上托板前進碰到上托板前進到位SL4限位后，下托板前進閥YV1再次得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后執行下托板延時（圖7）的設定值，時間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進閥YV3斷電，上托板回位。

（3）單步工藝流程3描述：開車啟動，恢復原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后閥上托板前進閥YV3得電上托板前進，上托板前進碰到上托板慢進SL5限位后，上托板慢進閥YV4得電，上托板慢前進碰到前進到位限位SL4后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進閥YV3，YV4斷電，上托板回位。

（4）單步工藝流程4描述：開車啟動，恢復原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后閥上托板前進閥YV3得電上托板前進，上托板前進碰到上托板慢進SL5限位后，上托板慢進閥YV4得電，上托板慢前進碰到前進到位限位SL4后執行上托板延時（圖7）的設定值，時間到后閥YV3,YV4斷電上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位SL6信號后下托板前進閥YV1，YV2斷電，下托板回位。

（5）單步工藝流程5描述：開車啟動，恢復原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后閥上托板前進閥YV3得電上托板前進，上托板前進碰到上托板慢進SL5限位后，上托板慢進閥YV4得電，上托板慢前進碰到前進到位限位SL4后執行上托板延時（圖7）的設定值，時間到后閥YV3,YV4斷電上托板回退，下托板前進閥YV1，YV2保持前進位不動。

（6）全自動工藝流程：開車啟動，恢復原點，閥YV1得電，下托板前進碰到下托板慢進限位SL2后閥YV2得電下托板開始慢進，下托板慢進碰到前進到位限位SL1后執行下托板延時（圖六）的設定值，時間到后閥YV1,YV2斷電下托板回退，碰到回退到位限位SL3信號后上托板前進閥YV3得電上托板前進，上托板前進碰到上托板慢進SL5限位后，上托板慢進閥YV4得電，上托板慢前進碰到前進到位限位SL4后執行上托板延時（圖7）的設定值，時間到后閥YV3,YV4斷電上托板回退，上托板回退碰到回退到位限位SL6信號后下托板前進閥YV1再次得電進入下一個循環。

4.3 設備系統保護

在人機界面內通過宏指令讀出系統設定時間，分別賦值給不同的數據寄存器，如圖8所示，運行過程中通過自定義輸入時間年月日和系統本身時間進行監控比較，程序判斷當系統時間超過設定時間時，系統自動停止運行，如圖9所示。

圖8 系統設定時間賦值

圖9 自定義運行時間

5 結束語

本項目已經通過設備調試，各項性能指標達到設計指標。臺達PLC,人機界面在表殼等小五金加工油壓車床設備當中的成功應用，得到客戶的好評