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　　摘要  上輥萬能式三輥卷板機(jī)電氣控制系統(tǒng)采用LM系列PLC做控制器，可以實現(xiàn)兩路高速計數(shù)輸入，輔以觸摸屏進(jìn)行設(shè)備控制和數(shù)據(jù)顯示。該系統(tǒng)是一個實用的控制系統(tǒng)，能保證設(shè)備運行達(dá)到好的控制效果。

　　關(guān)鍵詞  卷板機(jī)；PLC控制系統(tǒng)；觸摸屏

　　1 上輥萬能式卷板機(jī)簡介

　　上輥萬能式三輥卷板機(jī)，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(zhuǎn)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(jī)和等附加設(shè)備，可一次上料，不需調(diào)頭就可完成板材兩端部的預(yù)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(jī)器設(shè)備制造行業(yè)的必備設(shè)備。

　　本機(jī)床結(jié)構(gòu)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(nèi)的液壓油作用于活塞而獲得，為液壓傳動；兩下輥作旋轉(zhuǎn)運動，通過減速機(jī)的輸出齒輪與下輥齒輪噘合，為卷制板材提供扭矩。

　　2 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

　　上輥萬能式三輥卷板機(jī)同時具備預(yù)彎及卷圓雙重功能，其結(jié)構(gòu)主要有整體底座，翻倒側(cè)機(jī)架，固定側(cè)機(jī)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(tǒng)等部件組成。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)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(shè)有數(shù)字顯示裝置，因而操作方便，控制準(zhǔn)確。上輥倒頭的翻轉(zhuǎn)、復(fù)位均由油缸來執(zhí)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(jī)兩下輥為主動輥，位置固定，由主電機(jī)經(jīng)主減速器減速后，經(jīng)輸出軸齒輪傳動至設(shè)在下輥兩端的齒輪使下輥轉(zhuǎn)動，減速機(jī)輸入軸伸出端設(shè)有制動裝置，當(dāng)板料被上下輥夾住，板料與工作輥之間產(chǎn)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(gòu)成弧度，使平板彎曲，調(diào)整上輥的壓下量，可達(dá)到所需弧形或圓形工件的曲率半徑。本機(jī)上輥為從動輥，依靠工作輥面與鋼板間的磨擦力，使其旋轉(zhuǎn)，其上下移動由兩端頂部液壓缸驅(qū)動。上輥前后水平移動則是由制動電機(jī)經(jīng)一對V型帶輪傳動至副減速機(jī)輸入軸再由減速機(jī)兩側(cè)輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器傳動至軸承座中蝸輪副，通過蝸輪中的螺母旋轉(zhuǎn)，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(cè)及翻倒側(cè)機(jī)架同上輥一起向前或向后水平移動。在機(jī)器的翻倒側(cè)機(jī)架一端，設(shè)有一個翻倒油缸，當(dāng)卷制工作結(jié)束后，上輥移動至中間位置并上下爬升到預(yù)定高度，翻倒油缸動作，使翻倒側(cè)機(jī)架翻倒，卸下工件后，雙級油缸再動作使翻倒側(cè)機(jī)架恢復(fù)，到此一個工作循環(huán)結(jié)束。

　　3 上輥的同步控制

　　卷板設(shè)備固定側(cè)和翻倒側(cè)驅(qū)動上輥進(jìn)、退同步是協(xié)調(diào)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(cè)和翻倒側(cè)分別裝有光柵尺，上輥同進(jìn)、同退運行過程根據(jù)光柵尺采集信號及時反映上輥兩端位置，當(dāng)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(dá)到同步范圍下限時又自行啟動，如此保證上輥兩端達(dá)到同步進(jìn)、退。

　　LM系列PLC提供兩路100KHz的高速計數(shù)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(xiàn)上輥的進(jìn)、退同步控制。

　　4 系統(tǒng)介紹

　　上輥萬能式卷板機(jī)全自動控制系統(tǒng)由控制部分、驅(qū)動部分和監(jiān)控部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖3。

 
圖3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　4.1 控制部分

　　本系統(tǒng)采用LM系列PLC控制，配置1個CPU模塊LM3107、1個8路數(shù)字量輸入模塊LM3210和一個4入/4出數(shù)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(shù)輸入功能，另外，還可以通過RS-232通訊口與觸摸屏進(jìn)行通訊。

　　2）開關(guān)量輸入模塊：LM3210，8路數(shù)字量輸入，輸入電壓為24VDC。

　　3）開關(guān)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(tǒng)的I/O配置。

　　表1 系統(tǒng)I/O分配表

　　4.2 驅(qū)動部分

　　上輥萬能式三輥卷板機(jī)卷板過程的運動部件主要包括翻倒側(cè)機(jī)架、上輥和下輥。上輥和下輥合稱工作輥。上輥執(zhí)行升降和平移動作，升降動作由安裝在固定側(cè)和翻倒側(cè)的液壓缸內(nèi)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(jī)帶動圓弧齒圓柱蝸桿減速機(jī)執(zhí)行。下輥又稱卷板電機(jī)，左右轉(zhuǎn)動作由三相交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)。翻倒裝置裝于翻倒機(jī)架一側(cè)，用于翻倒機(jī)架的翻轉(zhuǎn)及恢復(fù)，由油缸來執(zhí)行。

　　4.3 監(jiān)控部分

　　上位監(jiān)控部份由一臺和利時觸摸屏，配以監(jiān)控軟件來完成，觸摸屏上可以進(jìn)行卷板動作操作，數(shù)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(tài)。圖4-圖7為觸摸屏部分監(jiān)控畫面。

圖4 主操作畫面



圖5 卷板電機(jī)控制畫面



圖6 精度調(diào)整畫面



圖7 運行狀態(tài)顯示畫面

　　5 總結(jié)提高

　　設(shè)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(shè)備運行達(dá)到好的控制效果。設(shè)備對上輥同步精度要求較高，目前設(shè)備采用的是光柵尺采集信號協(xié)調(diào)控制上輥兩端達(dá)到同步，但外界的干擾導(dǎo)致存在高頻信號丟失現(xiàn)象。油封可以屏蔽掉外界的干擾，考慮到系統(tǒng)采用的是液壓驅(qū)動，HOLLiAS LM系列PLC提供了豐富的模擬量擴(kuò)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(xiàn)同步控制，降低外界干擾對工藝精度的影響。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　[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