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    1 前言

    滾齒機是一種齒輪加工設(shè)備，其采用滾刀按展成法，粗、精加工直齒、斜齒、人字齒輪和蝸輪等類型齒輪，其加工范圍廣，加工精度高同時生產(chǎn)率較高，適用于齒輪的單件或批量生產(chǎn)，在汽車、拖拉機、機床、工程機械、礦山機械、冶金機械等各種機械制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。

    PLC控制器應(yīng)用在滾齒機整機的傳動控制上，效果顯著，其中需要控制的滾齒機的傳動部分，主要包括滾齒機工作臺和滾刀的旋轉(zhuǎn)以及進給兩大動作，旋轉(zhuǎn)動作是由主電機經(jīng)過一級PIV齒輪箱無級變速后經(jīng)蝸輪蝸桿減速，從而帶動滾齒機工作臺和滾刀的旋轉(zhuǎn)，而進給動作則是由二級PIV齒輪箱無級變速后帶動滾齒機進給箱來實現(xiàn)進給量的改變。

    本文介紹了采用和利時公司LM系列PLC控制的Y3140型滾齒機的電氣控制原理以及LM PLC在滾齒機中的應(yīng)用特點和優(yōu)勢。

    2 滾齒機的控制要求

    滾齒機控制的功能除了自動控制和手動控制的邏輯控制外，還包括對液壓泵、冷卻泵、潤滑泵以及多個閥門、離合器的各個動作控制，并且需要通過模擬量信號控制PIV齒輪箱進行無級調(diào)速，PIV齒鏈式無級變速器，是適用于工藝參數(shù)多變，轉(zhuǎn)速連續(xù)變化并且能夠協(xié)調(diào)多臺機器運轉(zhuǎn)的裝置。具體的采用模擬量信號控制PIV齒輪箱無級調(diào)速的工作過程是：先在觸摸屏上設(shè)定滾刀的速度和進給量，PIV齒輪箱帶動多圈繞線電阻旋轉(zhuǎn)改變其輸出電壓，繞線電阻輸出的電壓信號輸入到模擬量模塊中，轉(zhuǎn)換后與觸摸屏給定信號比較，產(chǎn)生誤差信號來控制PIV齒輪箱上的調(diào)速電機，從而實現(xiàn)PIV齒輪箱的無級變速。

    在對整個滾齒機的控制過程中，最重要的便是PIV齒輪箱無級調(diào)速的控制，下面是PIV齒輪箱控制的電路圖。

        

    左側(cè)的電路為多圈繞線電阻電路，將其產(chǎn)生的模擬電壓信號送入和利時小型PLC的模擬量處理模塊LM3310進行處理，并且將采樣值與在觸摸屏上設(shè)定的電壓值進行比較，再通過PLC的數(shù)字量輸出模塊LM3223控制減速電機的啟停，其它的數(shù)字量輸入/輸出模塊檢測各個按鈕、開關(guān)的狀態(tài)從而來控制各個泵以及離合器的動作。

    3 滾齒機的控制系統(tǒng)組成及功能

    滾齒機的電氣控制部分的主要設(shè)備由觸摸屏和PLC組成，實現(xiàn)對滾齒機各個部件動作的邏輯控制以及各參數(shù)、命令的顯示及設(shè)定。這些需要控制的部件主要有滾齒機的液壓泵，提供液壓動力；冷卻泵，對加工過程進行冷卻的主要裝置；潤滑泵，起到潤滑的作用以及離合器，進行速度的調(diào)整。整個滾齒機的控制系統(tǒng)組成如下圖所示。

        

    4 和利時小型PLC在滾齒機中應(yīng)用的特點

    本滾齒機的核心控制器件采用了和利時公司的LM系列PLC，LM PLC是和利時公司自主研發(fā)、自主生產(chǎn)的新一代高性能小型一體化PLC，它充分融合了計算機技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的最新發(fā)展成果，包括CPU模塊、數(shù)字量、模擬量擴展模塊以及通訊模塊等多種模塊種類，完全能夠滿足滾齒機的各種控制需求。同時，PLC的編程軟件PowerPro，其功能強大、界面友好，并且包含有各種豐富的指令與功能塊，同時支持自定義庫，能夠給用戶編程帶來非常大的便利。在本滾齒機的控制裝置選擇上，采用了和利時公司的LM3109 CPU模塊、LM3310模擬量輸入模塊以及LM3212和LM3223數(shù)字量輸入、輸出模塊，其主要特點在于：

    （1） LM3310模擬量模塊的分辨率非常高，達到了16位，能非常精確的處理從繞線電阻傳來的電壓信號；

    （2） LM3109 CPU的運算性能非常優(yōu)越，程序執(zhí)行速度非常快，使得整個滾齒機的生產(chǎn)能力得到極大提高；

    （3） 和利時 PLC的編程軟件PowerPro功能非常強大，能夠直接進行浮點數(shù)運算，為編程帶來極大便利。
下圖是在PowerPro中采用LD梯形圖語言對模擬量進行處理的程序片段，從此程序片段中能看出，PowerPro軟件界面清晰明確、功能塊指令簡單易操作并且只用了三條語句就完成了對PIV齒輪箱的啟動及速度控制。

           

            

            

    5 結(jié)束語

    可編程序控制器PLC在齒輪加工設(shè)備上的應(yīng)用大大提高了各種齒輪加工設(shè)備的加工性能及生產(chǎn)效率，而和利時小型PLC產(chǎn)品，以自身的快速程序執(zhí)行速度、強大模擬量處理能力和出色的軟件編程環(huán)境，使得其在滾齒機上得到了成功應(yīng)用，這也再次印證了國產(chǎn)PLC在齒輪加工設(shè)備乃至整個機械加工行業(yè)中的成就已經(jīng)越來越大。

    參考文獻

    [1] HOLLiAS-PLC LM PLC指令與功能塊手冊

    [2] LM PLC硬件手冊

    [3] HOLLiAS-PLC LM PLC軟件手冊

    [4] 齒輪制造手冊. 齒輪制造手冊編輯委員會.北京:機械工業(yè)出版社. 1997