永宏PLC在全自动镗孔机床设备的应用

 1 引言

 

全自动镗孔机床设备采用步进电机、步进驱动器、伺服电机、伺服驱动器、限位传感器、气缸系统和振动盘来实现对产品原件的上料，镗孔加工，产品下料以及铁削吹除的加工，采用报警来控制对设备上的工作情况进行提示报警，实现对设备生产过程的更好监控。该设备是客户针对自己的产品开发出来的针对性设备。该设备具有工作效率高、操作简单易学、全自动化的加工流程更加便于操作、可以实现一人多机操作的优点。特别适合用于产能大，质量要求高的企业。减少人工成本，提高了产能效益。

 

2 系统设计方案

全自动镗孔车床外观参见图2-1所示。

 

图2-1 全自动镗孔车床

2.1 方案背景

全自动镗孔车床设备目前市场上使用的控制系统方案PLC+HMI；其中PLC使用最多的品牌是三菱、汇川、台达、丰伟和欧姆龙；HMI使用最多的品牌是威纶通、昆仑通态和台达。由于永宏经济型PLC和HMI的性价比相对于其他品牌较高，所以永宏经济型PLC和HMI在全自动镗孔车床设备的应用前景很好。全自动镗孔车床设备系统方案如表2-1所示。

表2-1 全自动镗孔车床设备系统方案

系统方案	控制器	操作界面
方案1	汇川PLC	汇川HMI
方案2	三菱PLC	威纶通HMI
方案3	台达PLC	台达HMI
方案4	欧姆龙PLC	欧姆龙HMI
方案5	丰伟PLC	昆仑通态HMI
方案6	永宏PLC	永宏 HU
…	…	…

2.2 客户需求

根据客户要求，全自动镗孔车床设备的整体动作稳定可靠，响应速度快，设备可控性强能够根据不同的产品设置相应的参数，使设备操作间单容易上手。设备要注重安全，防止出现意外事故。全自动镗孔车床设备具体功能要求如表2-2所示。

表2-2 全自动镗孔车床设备具体功能要求

2.3 解决方案

全自动镗孔机床设备采用步进电机、步进驱动器、伺服电机、伺服驱动器、限位传感器、气缸系统和振动盘来实现对产品原件的上料，镗孔加工，产品下料以及铁削吹除的加工，采用报警来控制对设备上的工作情况进行提示报警，实现对设备生产过程的更好监控。该方案主要包括系统硬件设计和系统软件设计；其中系统硬件设计包括硬件（产品）配置、机械结构和电气控制等三部分，系统软件设计包括流程控制、I/O配置和程序设计等三部分；全自动镗孔机床设备设计参数如表2-3所示；全自动镗孔机床电控柜参见2-2所示。

设计参数		实物效果图
控制系统	永宏PLC 广告 关闭 极简工业-机床数据采集器EBOX-CNC
操作界面	HU070L
伺服	1.5KW+750W
步进	1KW
工作效率	2min
工作气压	0.6MPa-0.8MPa
工作电源	380VAC 50Hz
工作环境	温度5-70℃
	湿度20-90%

表2-3 全自动镗孔车床设备设计参数             图2-2全自动镗孔车床电控柜

 

基于上述各项技术指标，全自动镗孔机床设备系统方案架构如图2-5所示。本方案控制系统采用永宏经济型FBS系列MA系列控制器，主要控制整体设备的动作流程；振动盘把工件震动到上料槽，分料盘伺服电机按照设定参数动作，推料气缸把到位产品推入分料盘，上料气缸把分度盘模具移动到位，通过顶料气缸把产品顶入夹具中，夹具气缸把产品进行夹紧，旋转头伺服高速运行，进刀步进电机根据触摸屏设置的参数进行动作，完成加工后把产品下料，最后吹气把铁削吹除，设备重新进行循环。上位机采用永宏HU 系列HMI操作界面，提供自动操作、手动调试、监视界面和参数设置等界面，用户可根据自身需求进行各项操作和参数设置。

                       图2-5 全自动镗孔车床设备系统方案架构图

 

3 系统硬件设计

3.1 硬件配置

全自动镗孔机床设备的系统硬件由永宏FBS-40MAT2-AC PLC控制器、永宏FBS-8YT 模块、永宏HU HMI、欧姆龙限位传感器 、雷赛步进电机、雷赛步进驱动器、安川伺服电机、安川伺服驱动器、亚德客气缸及其外围输入输出线路（包括按钮、指示灯和蜂鸣器等）组成。全自动镗孔机床设备系统硬件清单如表3-1所示；全自动镗孔机床设备系统硬件配置如图3-2所示。

硬件明细表		硬件配置图
永宏PLC主机	1台
触摸屏	1台
I/O扩充模块	1台
伺服	2台
步进	1台
传感器	若干
电气部件	若干
机械部件	若干

表3-1 全自动镗孔车床设备硬件明细表  图3-2 全自动镗孔车床设备硬件配置图

3.2 电气控制

本方案控制系统采用永宏经济型FBS系列PLC控制器，主要控制整体设备的动作流程；振动盘机构，把产品按照顺序依次震动入槽；定位机构，把分度转盘机构进行定位，防止出现位置偏移；推料机构，把到位产品推入分度转盘机构；分度转盘机构，通过旋转固定角度一次对产品进行入料排位。送料机构，把分度转盘通过气缸推出到位；顶料气缸，把产品推入旋转机头；锁紧机构，对产品进行压紧防止产品位移；进刀机构，按照设定参数刀头进行动作，完成对产品的加工。

 

4系统软件设计

4.1 工艺流程

全自动镗孔机床设备的工艺流程主要包括9部分：1、振动盘机构：把产品按照顺序依次震动入槽；2、定位机构：把分度转盘机构进行定位，防止出现位置偏移；3、推料机构：把到位产品推入分度转盘机构；4、分度转盘机构：通过旋转固定角度一次对产品进行入料排位；5、送料机构；把分度转盘通过气缸推出到位；6、顶料机构：把产品推入旋转机头；7、锁紧机构：对产品进行压紧防止产品位移；8、旋转机头机构：旋转机头高速旋转运行；9、进刀机构：按照设定参数刀头进行动作，完成对产品的加工。这9个部分的动作为一个动作周期；可以根据触摸屏上设置的参数来控制设备运行的速度，加工的速度，可监控传感器信号的合格不合格等来实现产品自动化流水线的生产。

4.2 控制流程

全自动镗孔车床设备流程如图4-2所示。

 

图4-2 全自动镗孔车床设备控制流程图

5 结束语

通过现场调试，全自动镗孔车床设备的应用大大提高了产品的加工工艺，提高了稳定性，使工作过程更加流畅，减少了人力资源可以实现一人多机同时工作，提高了安全性能，减少了意外事故发生的可能性，从而高性价比的永宏PLC在全自动镗孔车床设备上得到了很好的应用。