羅升橫河PLC在溝槽研磨機上的應用

摘 要：本文介紹了羅升企業電氣產品中具有強大功能的橫河PLC在溝槽研磨機上的應用情況，經過改造后的系統，在性價比方面大大提升，為用戶提供了一個良好的解決方案。
關鍵詞：橫河PLC 溝槽研磨機 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

溝槽研磨機是一類精密的產業機械，生產鉆針和銑刀，用于精密PCB和BGA。要求高精度以及低速度下的穩定性。改造前昆豪的溝槽研磨機構架為PC-Based， 2塊軸卡＋5臺東方馬達步進電機驅動器,上位機是工控機＋人機界面構架。改造后昆豪的溝槽研磨機構架為羅升HITECH的HMI 3261 10.5寸+羅升橫河PLC＋東方步進5臺。

X 、Y 、Z三軸是用作加工 Z軸為旋轉軸，刀料夾在Z軸做旋轉， X、Y軸為刀料坐，每次加工中通過X、Y軸的反復運動，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處于不同位置。X1左右，Y1上下。通過X1，Y1的移動，保證取料的順序。各個軸使用的電機 驅動器為東方馬達,各軸要求轉速不高。

二、系統設計

1.基本構架:

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5臺 構架。其中在橫河PLC控制器上擴展高機能脈沖位控模塊為 （F3NC34-0N）和（F3NC32-0N）。

2 系統控制部分

　　系統關鍵的控制器PLC,選用的是日本橫河電機的橫河FA—M3系列中大型PLC。橫河通過自身先進的DCS系統和技術優良位控技術，開發集成了專業化較高的具有插補功能的位置控制模塊NC系列。

1）橫河PLC作為控制中心，配以數字量輸入/輸出板，高機能脈沖位控模塊 （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%應用指令）；循環時間短，最短掃描時間200us，支持主程序與高速定時程序并行處理；達到快速響應，基本單步指令執行時間0.017us，內含通訊處理CPU，與外設通訊不占用主CPU資源與處理時間。

2）高機能脈沖位控模塊 （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, 連續定位, 圓周控制, 直線/圓弧/螺旋插補；電子齒輪, 示教功能, 手輪輸入, 運行中速度變更；最快啟動時間0.09ms最小解析精度0.001mm。

二、工藝要求和精度要求

分度要求，當加工時分度軸旋轉分度主要有兩個工藝要求，一是在加工過程中不允許改變分度方向，只能單向旋轉用以消除機械設備的反線誤差；二是分度加工時對溝槽加工的順序有特殊要求，而且刃數為偶數或奇數還有不同。

　　偶數以一個4個刃數的銑刀為例，每個溝槽的加工順序是1，3，2，4，其表達式是:

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，第一刃的起刀點與下一刃起刀點角度差為A，下一刃加工完成后這一刃的起刀點與后一刃的起刀點角度差為B，以此類推直到加工到最后一刃完成。

奇數以一個3個刃數的銑刀為例，每個溝槽的加工順序是1，3，2，其表達式是:
分度C：B= （N-1）/2（360°/N）

即每刃起刀點之間的角度差為C。

機械臂運動要求，以最左下方的料口為零點，每次放入加工完畢的銑刀的同時取走上方的棒料，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，如此運動直到將全部500個棒料都加工完畢，停止等待換料盤。

　　精度要求：徑向0.005mm，軸向0.03mm，機械臂0.01mm，料盤0.01mm。

三、 控制系統主要工藝流程

利用羅升橫河PLC指令對用戶自設定的參數進行計算來得到X，Y，Z三軸運動的必要數據，再通過位控模塊NC34等定位及插補指令來實現加工銑刀鉆頭的功能。同時將左旋和右旋分成一個程序，只是選擇調用不同的系統參數，兩者之間的區別只是在與分度方向不同。

四、 系統軟件設計與實現

　 這種配置可通過編程的方法，達到以下優點：　　　

　?。?）操作員界面透明、友好：設備各狀態及報警不僅在操作臺上用指示燈顯示出來，同時在羅升HITECH的HMI 3261 10.5寸畫面中以中文文字顯示并存檔報警數據，最終以報警燈進行綜合顯示?！?br /> 　　
　　（2）羅升橫河PLC實現了分散式省配線，提高了整個機臺電控系統的可靠性、穩定性，大大降低了維修率，最為方便的是克服了工控機沒法做大鉆的遺憾?！　　　?br /> 　　（3）在橫河NC系列位控模塊的控制下，各軸各動作間能很好地聯鎖，各軸方便的進行所需的各種插補動作，并且各動作的操作條件、順序都能用HMI畫面顯示出來?！　　　?/p>

　?。?）由于采用全數字化的控制系統、驅動系統，使系統響應速度、控制精度大大提高?！?/p>

五、結束語

基于以上架構的這套控制方案具有控制精度高、系統穩定性高的優點，這也是羅升電氣在項目中熟練運用橫河PLC系統在項目中獨有的一個典型應用。

利用橫河PLC系統中自有的一些豐富功能配以功能強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，可代替進口設備中昂貴的電控系統，達到節約制造成本的目的。