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　　摘要  上輥萬能式三輥卷板機電氣控制系統采用LM系列PLC做控制器，可以實現兩路高速計數輸入，輔以觸摸屏進行設備控制和數據顯示。該系統是一個實用的控制系統，能保證設備運行達到好的控制效果。

　　關鍵詞  卷板機；PLC控制系統；觸摸屏

　　1 上輥萬能式卷板機簡介

　　上輥萬能式三輥卷板機，用于在常溫下彎卷一定厚度的金屬板成筒狀、弧形或有一定錐度的零件。其工作原理是旋轉式彎曲變形。因上輥可上下移動、也可水平移動，所以不需另加壓力機和等附加設備，可一次上料，不需調頭就可完成板材兩端部的預彎及成型彎曲功能，以及用于成型工件的校正。借助輔助裝置，可使板料端部對正，且剩余直邊較少。是石油、化工、水泥、造船、鍋爐、航空、水利、輸變電鐵塔等機器設備制造行業的必備設備。

　　本機床結構形式為三輥對稱式，上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動，通過液壓缸內的液壓油作用于活塞而獲得，為液壓傳動；兩下輥作旋轉運動，通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪噘合，為卷制板材提供扭矩。

　　2 設備結構及工作原理

　　上輥萬能式三輥卷板機同時具備預彎及卷圓雙重功能，其結構主要有整體底座，翻倒側機架，固定側機架、工作輥、支撐輥裝置、主傳動裝置、上輥移動裝置、翻倒裝置、液壓泵站、電控系統等部件組成。

圖1 設備結構圖



圖2 上、下輥位圖

　　上輥的上下移動及上輥的水平移動均設有數字顯示裝置，因而操作方便，控制準確。上輥倒頭的翻轉、復位均由油缸來執行，上輥的平衡通過卸料裝置來完成，從而使卸料更為方便。 本機兩下輥為主動輥，位置固定，由主電機經主減速器減速后，經輸出軸齒輪傳動至設在下輥兩端的齒輪使下輥轉動，減速機輸入軸伸出端設有制動裝置，當板料被上下輥夾住，板料與工作輥之間產生磨擦力，使板料運動，通過三輥與金屬板相接觸的三個切點構成弧度，使平板彎曲，調整上輥的壓下量，可達到所需弧形或圓形工件的曲率半徑。本機上輥為從動輥，依靠工作輥面與鋼板間的磨擦力，使其旋轉，其上下移動由兩端頂部液壓缸驅動。上輥前后水平移動則是由制動電機經一對V型帶輪傳動至副減速機輸入軸再由減速機兩側輸出軸經聯軸器傳動至軸承座中蝸輪副，通過蝸輪中的螺母旋轉，使絲桿及與之相連接的水平移動軸向前或向后作水平移動，從而帶動固定側及翻倒側機架同上輥一起向前或向后水平移動。在機器的翻倒側機架一端，設有一個翻倒油缸，當卷制工作結束后，上輥移動至中間位置并上下爬升到預定高度，翻倒油缸動作，使翻倒側機架翻倒，卸下工件后，雙級油缸再動作使翻倒側機架恢復，到此一個工作循環結束。

　　3 上輥的同步控制

　　卷板設備固定側和翻倒側驅動上輥進、退同步是協調上、下輥和板料壓力一致保證卷板精度的決定性因素。上輥兩端的位移差受一定的精度范圍限制，在固定側和翻倒側分別裝有光柵尺，上輥同進、同退運行過程根據光柵尺采集信號及時反映上輥兩端位置，當兩端位移差超過精度范圍上限時，行走快的一端將自動停下等待慢的一端跟上，達到同步范圍下限時又自行啟動，如此保證上輥兩端達到同步進、退。

　　LM系列PLC提供兩路100KHz的高速計數輸入端，可外接兩個采集高頻信號的光柵尺滿足同步信號的采集和處理，實現上輥的進、退同步控制。

　　4 系統介紹

　　上輥萬能式卷板機全自動控制系統由控制部分、驅動部分和監控部分組成。系統結構圖見圖3。

 
圖3 控制系統結構圖

　　4.1 控制部分

　　本系統采用LM系列PLC控制，配置1個CPU模塊LM3107、1個8路數字量輸入模塊LM3210和一個4入/4出數字量模塊LM3231。

　　1）CPU模塊：LM3107，本體集成14 DI / 10 繼電器DO，其輸出有3個公共端，其中AC220V 輸出占用2個公共端，DC24V的輸出占用1個公共端，具有兩路100KHz高速計數輸入功能，另外，還可以通過RS-232通訊口與觸摸屏進行通訊。

　　2）開關量輸入模塊：LM3210，8路數字量輸入，輸入電壓為24VDC。

　　3）開關量輸入/輸出模塊：LM3231，4DI/4繼電器DO，輸入電壓24VDC，輸出電壓24VDC或24VAC-230VAC。

　　表1為控制系統的I/O配置。

　　表1 系統I/O分配表

　　4.2 驅動部分

　　上輥萬能式三輥卷板機卷板過程的運動部件主要包括翻倒側機架、上輥和下輥。上輥和下輥合稱工作輥。上輥執行升降和平移動作，升降動作由安裝在固定側和翻倒側的液壓缸內的液壓油作用于活塞而獲得，為液壓傳動，前后平移動作由電機帶動圓弧齒圓柱蝸桿減速機執行。下輥又稱卷板電機，左右轉動作由三相交流電機正反轉實現。翻倒裝置裝于翻倒機架一側，用于翻倒機架的翻轉及恢復，由油缸來執行。

　　4.3 監控部分

　　上位監控部份由一臺和利時觸摸屏，配以監控軟件來完成，觸摸屏上可以進行卷板動作操作，數字顯示上輥的上下移動及上輥的水平移動，以及顯示PLC的輸入輸出點工作狀態。圖4-圖7為觸摸屏部分監控畫面。

圖4 主操作畫面



圖5 卷板電機控制畫面



圖6 精度調整畫面



圖7 運行狀態顯示畫面

　　5 總結提高

　　設備采用性價比極高的和利時PLC提供了整體解決方案，保證設備運行達到好的控制效果。設備對上輥同步精度要求較高，目前設備采用的是光柵尺采集信號協調控制上輥兩端達到同步，但外界的干擾導致存在高頻信號丟失現象。油封可以屏蔽掉外界的干擾，考慮到系統采用的是液壓驅動，HOLLiAS LM系列PLC提供了豐富的模擬量擴展模塊，具備模擬量信號處理能力，可利用油封裝置采集模擬量信號實現同步控制，降低外界干擾對工藝精度的影響。

　　參 考 文 獻

　　[1] 《LM系列PLC硬件手冊》，杭州和利時自動化有限公司，2008.1

　　[2] 《LM系列PLC軟件手冊》，杭州和利時自動化有限公司，2008.1

　　[3] 《lM系列PLC指令手冊》，杭州和利時自動化有限公司，2008.1