基于台达PLC的钻孔加工中心

摘  要：主要讨论台达28SV11T型PLC在钻孔中心机中的应用。工艺主要分为中心站流程、深孔钻流程、铰/镗刀加工流程以及自动换刀流程等。

关键词：28SV PLC  VFD-V变频器  PG05  定位功能 

1 引言

近年台达推出多款PLC及通讯模块，其中28SV型晶体管输出PLC以其强大的脉冲采集、脉冲输出功能，以及对丰富的位置控制指令的支持受到极大的关注，表现出了广阔的应用前景。

28SV11T主机在钻孔中心机上的应用，使用到内建的四路200K高速脉冲输出控制3台V系列变频器（通过扩展PG卡）的速度以及一台三菱伺服的定位，使其在不同的工序中方便的切换不同的加工速度，保证在不同的加工工序中，如钻孔、镗孔中的加工精度。

2 钻孔加工中心工艺流程

2.1 自动加工流程

 自动加工流程又分为三个工艺流程，分别为中心钻加工流程、深孔钻加工流程以及铰刀&镗刀加工流程，具体如下：

（1）中心钻加工流程

启动信号
 
 Y20=OUT Y30=OUT Y40=OUT
X63=1 X64=0 中心钻
 
伺服往工件方向快速移动，到设定工件坐标零点(中心钻)
Y0 Y1
 
伺服进给速度,深度 加工(用户可调整)
主轴转速中心钻 Y60=1
切削液 Y55=1
 
进给动作完成，退到工件坐标零点，①②③油压回转盘执行回转动作流程
 
回转动作完成 伺服进给速度,深度 加工
 
进给动作完成，退到工件坐标零点，①②③油压回转盘执行回转动作流程
 
回转动作完成 伺服进给速度,深度 加工
 
执行自动模式下换刀流程

（2）深孔钻加工流程

启动信号
 
 Y20=OUT Y30=OUT Y40=OUT
X63=0 X64=1 深孔钻
 
伺服往工件方向快速移动，到设定工件坐标零点(深孔钻) Y0  Y1
 
伺服进给速度,深度 啄式钻孔加工
(用户可调整)
主轴转速深孔钻 Y61=1
切削液 Y55=1
钻把手孔动力头动作
 
进给动作完成，退到工件坐标零点，①②③油压回转盘执行回转动作流程
 
回转动作完成 伺服进给速度,深度 啄式钻孔加工
钻把手孔动力头动作
 
进给动作完成，退到工件坐标零点，①②③油压回转盘执行回转动作流程
 
回转动作完成 伺服进给速度,深度 啄式钻孔加工
钻把手孔动力头动作
 
执行自动模式下换刀流程

(3)铰刀&镗刀加工流程

启动信号
 
 Y20=OUT Y30=OUT Y40=OUT
X63=1 X64=1 铰刀&镗刀
 
伺服往工件方向快速移动，到设定工件坐标零点(铰刀&镗刀)
 
伺服进给速度,深度 加工
(用户可调整)
主轴转速铰刀&镗刀 Y62=1
切削液 Y55=1
 
进给动作完成，退到工件坐标零点，①②③油压回转盘执行回转动作流程
 
回转动作完成 伺服进给速度,深度 加工
 
进给动作完成，退到工件坐标零点，①②③油压回转盘执行回转动作流程
 
回转动作完成 伺服进给速度,深度 加工
 
执行自动模式下换刀流程
 
加工完成

2.2 换刀流程

换刀流程分为自动模式下换刀流程以及手动模式下换刀流程两种。

(1)自动模式下换刀流程

伺服执行回原点动作 （如在原点则跳过）X15 原点回复标志
 
中途换刀缓冲点X16 ON 则停止回原点动作 转为慢速下至换刀点X17 ON
 
中途没有检测到换刀缓冲点则回原点后 转快速下，检测到

换刀缓冲点X16 ON 转为慢速下至换刀点X17 ON
 
变频器执行主轴定角度动作 定角度标志X51
 
刀库前进 X57 ON
 
主轴上方打刀缸松刀动作 X20 X30 X40 ON
 
伺服执行回原点动作 X15
 
刀库旋转一工位  执行完成 X52 X55 ON
 
刀库旋转完成，确认定角度正常，打刀缸松刀状态正常
X20 X30 X40 仍为ON
 
伺服快速下，检测到换刀缓冲点 X16 ON 转为慢速下至换刀点 X17 ON
 
打刀缸返回 X50 ON
 
刀库回退 X57 ON

(2)手动模式下换刀流程

原点：刀库前进、刀库后退、刀库旋转、刀库定位
硬按键X21 X31 X41单个打刀缸松刀动作、主轴定角度 X15 回原点标志
 
换刀点及主轴定角度完成：刀库前进、刀库后退，X17 ON  定角度标志              
 
换刀点及主轴定角度完成及刀库前进到位：交替式软按键（人机界面上）所有打刀缸松刀动作（交替式），X17 ON  定角度标志 X57 ON
 
换刀点及主轴定角度完成及刀库前进到位及松刀状态正常：伺服可执行慢速上下                       
 
任意点（刀库后退原位）：硬按键单个打刀缸松刀动作
伺服可执行给定速度上下
 
双手操作可执行 自动模式下换刀流程

3 变频调速及定位控制

3.1 变频调速

使用台达V系列变频器，选配PG05编码器卡，通过PLC主机发送脉冲的频率来控制变频器的转速。设置参数时需要设置变频器频率指令来源为脉冲输入。这里，需要将变频器【00-20】参数设为4或者6，本应用中，变频器转向不需要改变，因而设定为4。其他必要的参数，不是本文档说明的重点，在这里不作详述。

3.2 定位功能

在换刀流程中，换刀前需要先将刀具转到一个合适的角度，以便于刀库准确的抓取。换刀流程的位置参数来源于编码器PG，编码器定位控制原理如下图所示，主要参数如表所示。

编码器定位控制原理图

表  编码器PG参数

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-00

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>PG点数

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>1024

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>编码器一转之脉冲量(很重要)

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-01

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>PG输入设定

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>0

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>本控制器为AB相4倍频且A超前B

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>A、B edge trigger（*4）

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-02

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>PG回授错误讯号处理

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>1

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”> 

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-05

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>PG转差范围

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>20%

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>设小易跳PG Error

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-06

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>PG失速位准

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>115%

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>设小易跳PG Error

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-09

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>PG位置控制点数

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>1000

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>以1024*4=4096点一圈 , 看要定哪里

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-10

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>PG位置到达范围

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>5

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>5个点数内才会发定位完成

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-12

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>Clock方向

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>4

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>脉冲+方向

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>05-21

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>ASR P增益1自动速度调整(SR)增益(P)1

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>设定范围

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>0～500%

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>65

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>此参数是设定主轴7HZ以下及HOLDDING之速度增益(低速的P Gain)

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>05-22

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>ASR I积分时间1积分( I )时间1

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>设定范围

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>0～10s

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>0.01

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>此参数是设定主轴7HZ以下及HOLDDING之速度增益(低速的I Gain)

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-16

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>位置控制第一段減速頻率

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>3

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>搜尋定位點速度

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-17

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>自定位點位置控制切入第二頻率COUNTER數

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>300

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”> 

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-18

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>位置控制第二段減速頻率

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>1

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>搜尋定位點速度

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>10-19

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>据定位点前零速counter数

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center” align=center>20

normal style=”MARGIN: 0cm 0cm 0pt”>此參數是設定主軸7HZ以上及高速時之位置增益(高速的P Gain)

4 结束语

随着台达28SV型PLC各种功能扩展模块的推出，其在网络连接、现场总线方面的应用都有了更好的表现，连同定位功能，所有这些优异性能都预示其广阔的应用前景。