6ES7 217-1AG40-0XB0技术参数

  1 上辊式卷板机简介
　　上辊式三辊卷板机，用于在常温下弯卷一定厚度的金属板成筒状、弧形或有一定锥度的零件。其工作原理是旋转式弯曲变形。因上辊可上下移动、也可水平移动，所以不需另加压力机和等附加设备，可一次上料，不需调头就可完成板材两端部的预弯及成型弯曲功能，以及用于成型工件的校正。借助辅助装置，可使板料端部对正，且剩余直边较少。是石油、化工、水泥、造船、锅炉、航空、水利、输变电铁塔等机器设备制造行业的必备设备。
　

　　本机床结构形式为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过液压缸内的液压油作用于活塞而获得，为液压传动；两下辊作旋转运动，通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮噘合，为卷制板材提供扭矩。
　

　　2 设备结构及工作原理
　　上辊式三辊卷板机同时具备预弯及卷圆双重功能，其结构主要有整体底座，翻倒侧机架，固定侧机架、工作辊、支撑辊装置、主传动装置、上辊移动装置、翻倒装置、液压泵站、电控系统等部件组成。

图1 设备结构图

图2 上、下辊位图

　　上辊的上下移动及上辊的水平移动均设有数字显示装置，因而操作方便，控制准确。上辊倒头的翻转、复位均由油缸来执行，上辊的平衡通过卸料装置来完成，从而使卸料更为方便。 本机两下辊为主动辊，位置固定，由主电机经主减速器减速后，经输出轴齿轮传动至设在下辊两端的齿轮使下辊转动，减速机输入轴伸出端设有制动装置，当板料被上下辊夹住，板料与工作辊之间产生磨擦力，使板料运动，通过三辊与金属板相接触的三个切点构成弧度，使平板弯曲，调整上辊的压下量，可达到所需弧形或圆形工件的曲率半径。本机上辊为从动辊，依靠工作辊面与钢板间的磨擦力，使其旋转，其上下移动由两端顶部液压缸驱动。上辊前后水平移动则是由制动电机经一对V型带轮传动至副减速机输入轴再由减速机两侧输出轴经联轴器传动至轴承座中蜗轮副，通过蜗轮中的螺母旋转，使丝杆及与之相连接的水平移动轴向前或向后作水平移动，从而带动固定侧及翻倒侧机架同上辊一起向前或向后水平移动。在机器的翻倒侧机架一端，设有一个翻倒油缸，当卷制工作结束后，上辊移动至中间位置并上下爬升到预定高度，翻倒油缸动作，使翻倒侧机架翻倒，卸下工件后，双级油缸再动作使翻倒侧机架恢复，到此一个工作循环结束。

　　3 上辊的同步控制
　　卷板设备固定侧和翻倒侧驱动上辊进、退同步是协调上、下辊和板料压力一致保证卷板精度的决定性因素。上辊两端的位移差受一定的精度范围限制，在固定侧和翻倒侧分别装有光栅尺，上辊同进、同退运行过程根据光栅尺采集信号及时反映上辊两端位置，当两端位移差超过精度范围上限时，行走快的一端将自动停下等待慢的一端跟上，达到同步范围下限时又自行启动，如此保证上辊两端达到同步进、退。
 　

　　LM系列PLC提供两路100KHz的高速计数输入端，可外接两个采集高频信号的光栅尺满足同步信号的采集和处理，实现上辊的进、退同步控制。

　　4 系统介绍
　　上辊式卷板机全自动控制系统由控制部分、驱动部分和监控部分组成。系统结构图见图3。

图3 控制系统结构图

　　4.1 控制部分
　　本系统采用 LM系列PLC控制，配置1个CPU模块LM3107、1个8路数字量输入模块LM3210和一个4入/4出数字量模块LM3231。
　　1）CPU模块：LM3107，本体集成14 DI / 10 继电器DO，其输出有3个公共端，其中AC220V 输出占用2个公共端，DC24V的输出占用1个公共端，具有两路100KHz高速计数输入功能，另外，还可以通过RS-232通讯口与触摸屏进行通讯。
　　2）开关量输入模块：LM3210，8路数字量输入，输入电压为24VDC。
　　3）开关量输入/输出模块：LM3231，4DI/4继电器DO，输入电压24VDC，输出电压24VDC或24VAC-230VAC。
　

　　表1为控制系统的I/O配置。
　

　　表1 系统I/O分配表
 

　　4.2 驱动部分
　　上辊式三辊卷板机卷板过程的运动部件主要包括翻倒侧机架、上辊和下辊。上辊和下辊合称工作辊。上辊执行升降和平移动作，升降动作由安装在固定侧和翻倒侧的液压缸内的液压油作用于活塞而获得，为液压传动，前后平移动作由电机带动圆弧齿圆柱蜗杆减速机执行。下辊又称卷板电机，左右转动作由三相交流电机正反转实现。翻倒装置装于翻倒机架一侧，用于翻倒机架的翻转及恢复，由油缸来执行。
　

　　4.3 监控部分
　　上位监控部份由一台和利时触摸屏，配以监控软件来完成，触摸屏上可以进行卷板动作操作，数字显示上辊的上下移动及上辊的水平移动，以及显示PLC的输入输出点工作状态。图4-图7为触摸屏部分监控画面。

　　5 总结提高
　　设备采用性价比极高的和利时PLC提供了整体解决方案，保证设备运行达到好的控制效果。设备对上辊同步精度要求较高，目前设备采用的是光栅尺采集信号协调控制上辊两端达到同步，但外界的干扰导致存在高频信号丢失现象。油封可以屏蔽掉外界的干扰，考虑到系统采用的是液压驱动， LM系列PLC提供了丰富的模拟量扩展模块，具备模拟量信号处理能力，可利用油封装置采集模拟量信号实现同步控制，降低外界干扰对工艺精度的影响。

　1：前言
　　滚齿机是一种齿轮加工设备，其采用滚刀按展成法，粗、精加工直齿、斜齿、人字齿轮和蜗轮等类型齿轮，其加工范围广，加工精度高同时生产率较高，适用于齿轮的单件或批量生产，在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械等各种机械制造业中应用广泛。

　　PLC控制器应用在滚齿机整机的传动控制上，效果显著，其中需要控制的滚齿机的传动部分，主要包括滚齿机工作台和滚刀的旋转以及进给两大动作，旋转动作是由主电机经过一级PIV齿轮箱无级变速后经蜗轮蜗杆减速，从而带动滚齿机工作台和滚刀的旋转，而进给动作则是由二级PIV齿轮箱无级变速后带动滚齿机进给箱来实现进给量的改变。
　

　　本文介绍了采用和利时公司LM系列PLC控制的Y3140型滚齿机的电气控制原理以及LM PLC在滚齿机中的应用特点和优势。

　　2：滚齿机的控制要求
　　滚齿机控制的功能除了自动控制和手动控制的逻辑控制外，还包括对液压泵、冷却泵、润滑泵以及多个阀门、离合器的各个动作控制，并且需要通过模拟量信号控制PIV齿轮箱进行无级调速，PIV齿链式无级变速器，是适用于工艺参数多变，转速连续变化并且能够协调多台机器运转的装置。具体的采用模拟量信号控制PIV齿轮箱无级调速的工作过程是：先在触摸屏上设定滚刀的速度和进给量，PIV齿轮箱带动多圈绕线电阻旋转改变其输出电压，绕线电阻输出的电压信号输入到模拟量模块中，转换后与触摸屏给定信号比较，产生误差信号来控制PIV齿轮箱上的调速电机，从而实现PIV齿轮箱的无级变速。
　

　　在对整个滚齿机的控制过程中，重要的便是PIV齿轮箱无级调速的控制，
　

　　下面是PIV齿轮箱控制的电路图。

　　左侧的电路为多圈绕线电阻电路，将其产生的模拟电压信号送入和利时小型PLC的模拟量处理模块LM3310进行处理，并且将采样值与在触摸屏上设定的电压值进行比较，再通过PLC的数字量输出模块LM3223控制减速电机的启停，其它的数字量输入/输出模块检测各个按钮、开关的状态从而来控制各个泵以及离合器的动作。
　

　　3：滚齿机的控制系统组成及功能
　　滚齿机的电气控制部分的主要设备由触摸屏和PLC组成，实现对滚齿机各个部件动作的逻辑控制以及各参数、命令的显示及设定。这些需要控制的部件主要有滚齿机的液压泵，提供液压动力；冷却泵，对加工过程进行冷却的主要装置；润滑泵，起到润滑的作用以及离合器，进行速度的调整。整个滚齿机的控制系统组成如下图所示。

　　4：和利时小型PLC在滚齿机中应用的特点
　　本滚齿机的核心控制器件采用了和利时公司的LM系列PLC，LM PLC是和利时公司自主研发、自主生产的新一代高性能小型一体化PLC，它充分融合了计算机技术、通信技术、电子技术和自动控制技术的新发展成果，包括CPU模块、数字量、模拟量扩展模块以及通讯模块等多种模块种类，完全能够满足滚齿机的各种控制需求。同时，PLC的编程软件PowerPro，其功能强大、界面友好，并且包含有各种丰富的指令与功能块，同时支持自定义库，能够给用户编程带来非常大的便利。在本滚齿机的控制装置选择上，采用了和利时公司的LM3109 CPU模块、LM3310模拟量输入模块以及LM3212和LM3223数字量输入、输出模块，其主要特点在于：
　　（1） LM3310模拟量模块的分辨率非常高，达到了16位，能非常**的处理从绕线电阻传来的电压信号；
　　（2） LM3109 CPU的运算性能非常优越，程序执行速度非常快，使得整个滚齿机的生产能力得到极大提高；
　　（3） 和利时 PLC的编程软件PowerPro功能非常强大，能够直接进行浮点数运算，为编程带来极大便利。

　　下图是在PowerPro中采用LD梯形图语言对模拟量进行处理的程序片段，从此程序片段中能看出，PowerPro软件界面清晰明确、功能块指令简单易操作并且只用了三条语句就完成了对PIV齿轮箱的启动及速度控制。

　　5：结束语
　　可编程序控制器PLC在齿轮加工设备上的应用大大提高了各种齿轮加工设备的加工性能及生产效率，而和利时小型PLC产品，以自身的快速程序执行速度、强大模拟量处理能力和出色的软件编程环境，使得其在滚齿机上得到了成功应用，这也再次印证了国产PLC在齿轮加工设备乃至整个机械加工行业中的成就已经越来越大。