【導(dǎo)讀】物，具有中國企業(yè)智能化發(fā)展的典型特征。運(yùn)用數(shù)控技術(shù)，將具有控制功能的PLC. 利的齒型，并減少人工和時(shí)間上的浪費(fèi)，大大提高了工作效率。根據(jù)此分類鋸片研磨機(jī)可分為前角磨齒機(jī)、后角磨齒機(jī)和側(cè)角磨齒機(jī)。文章介紹了合金圓鋸片研磨機(jī)及其數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)外的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì),詳細(xì)的論述了鋸片側(cè)角研磨機(jī)的工作原理和鋸齒刃磨技術(shù)。機(jī)系統(tǒng)的分析，了解了單齒磨削工藝流程和自動(dòng)磨削工藝流程。的通訊，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)介紹了整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)造和電氣連接。件設(shè)計(jì)部分介紹了PLC關(guān)鍵程序和人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 資料、歷史記錄、趨勢(shì)圖、簡(jiǎn)易報(bào)表等。 本控制系統(tǒng)選用了 Hitech 公司 的 PWS500 系統(tǒng) 人機(jī)界面， 是 Hitech 的 PWS500 系統(tǒng)人機(jī)界面與 SoftPanel 的應(yīng)用開發(fā)程序。具有使用簡(jiǎn)單、組態(tài)方便 、 交互性 好 ， 抗干擾能力強(qiáng) ， 通信可靠性高 、 自動(dòng)化程度高 ， 操作簡(jiǎn)單方便 ， 故障率低 ， 壽命長 ， 維修量少 等 優(yōu)點(diǎn)。 Hitech_ADP 具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能，只要在組態(tài)時(shí) 選擇好 PLC 類型和通信參數(shù)，并在監(jiān)控畫面的控件屬性中設(shè)置正確的 PLC 位地址或字地址，人機(jī)界面工作時(shí)就能 通過 不同 PLC 的通信協(xié)議 與 大學(xué)本科畢業(yè)論文 24 PLC 建立 連接。 圖 46 是該人機(jī)界面的主要參數(shù)： 顯 示屏 類型 單色 STN LCD 顏色 黑白 背光 黃 綠 LED 點(diǎn)陣 160x80 尺寸 3— (對(duì)角線 ) 顯示調(diào)整 對(duì)比度 (背面 VR 調(diào)整 ) CPU Intel 80188 FLASH 存儲(chǔ)器 (全部 /用戶 ) 1024K/640K 電池備份存儲(chǔ)器 (全部 /用戶 ) 無 觸摸屏 16 鍵按鍵 。壽命 1 百萬次 I/O 通訊接口 COM2 (RS232,RS422,RS485) 打印口 X 電氣 電源 24VDC∮10% 功耗 小于 12W RF 輻射 CISPR 22, Class A 圖 46 人機(jī)界面主要參數(shù) 人機(jī)界面功能 需求 分析 根據(jù) 前面對(duì) 工藝流程 的分析，以及用戶的需要，鋸片側(cè)角研磨機(jī)的人機(jī)界面要解決以下幾個(gè)方面的需求： （ 1） 能夠完成設(shè)定、手動(dòng) 和自動(dòng)三種狀態(tài)的選擇； （ 2） 能夠在設(shè)定里完成以下磨削參數(shù)的設(shè)定： AB 距離 、 OA 距離 、 磨削次數(shù) 、 撥齒時(shí)間 、 AO 退速度 、 AB 退速度 、 BA 速度磨進(jìn) 、 OA 速度進(jìn) 、 AC 距離 、 消音槽數(shù) 、 總齒數(shù) ； （ 3） 在手動(dòng)狀態(tài)里完成 撥齒、夾片、進(jìn)刀、 退刀、 砂輪 、水泵、磨進(jìn)、磨退 動(dòng)作的調(diào)試 ，看 PLC 是否按設(shè)定好的動(dòng)作進(jìn)行 ； （ 4） 能夠在選擇自動(dòng)的狀態(tài)下讓 PLC 自動(dòng)完成整個(gè)磨削過程； （ 5） 顯示各種參數(shù)，包括設(shè)定參數(shù)和 實(shí)時(shí)參數(shù)； （ 6） 報(bào)警顯示。 人機(jī)界面在人和機(jī)器間起著一種橋梁作用，人能很直觀的通過人機(jī)界面設(shè)定好系統(tǒng)各種參數(shù)，而設(shè)定好的參數(shù)會(huì)通過人機(jī)界面和 PLC 間的通信線傳遞給 PLC，之后 PLC 作出相應(yīng)的動(dòng)作，并且給人機(jī)界面反饋，反饋 能通過液晶顯示器顯現(xiàn)在用戶前面。 人機(jī)界面詳細(xì)設(shè)計(jì) 人機(jī)界面 要能夠與 PLC 進(jìn)行正常通信，我們需要在聯(lián)機(jī)前對(duì)人機(jī)界面以及PLC 進(jìn)行通信參數(shù)做如 圖 47 的設(shè)定。 PWS 系列 人機(jī)界面與 PLC 通過 RS232 接口 大學(xué)本科畢業(yè)論文 25 連接， 可使用一條 DELTA 提供 8pin male 圓接頭通訊線或如下圖自行接線。 通訊格式 PLC設(shè)定 PWS設(shè)定 /方式 RS232C COM1 or COM2=RS232 (STATION No) 01 由 ADP軟件系統(tǒng)通訊設(shè)定 9600 bps PLC站號(hào) =01 7位 ,EVEN,2位 圖 47 PLC 與人機(jī)界面通信參數(shù)設(shè)定 在人機(jī)界面上，我們進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，如圖 48 所示： 圖 48 人機(jī)界面參數(shù)設(shè)定 參數(shù)設(shè)定里面可以選擇人機(jī)界面的型號(hào)， PLC 型號(hào)，一旦 PLC 型號(hào)選定，人機(jī)界面將進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，使用能與該類型 PLC 通信的通信協(xié)議。而控制區(qū)地址則是 PLC 上面指定的人機(jī)界面的地址， PLC 從該地址輸出一個(gè)值，則人機(jī)界面顯示相應(yīng)的界面，例如在 PLC 的 程序里面從 D500 口輸出 10 進(jìn)制的 1，則人機(jī)界面顯示“ 1歡迎畫面”即“歡迎使用遠(yuǎn)大機(jī)器”的界面。于是用戶可以進(jìn)行相應(yīng)的操作了。預(yù)設(shè)起始畫面是人機(jī)界面開始時(shí)出現(xiàn)的界面。 我們還需要在通訊設(shè)定頁面上做設(shè)定，如圖 49 所示： 大學(xué)本科畢業(yè)論文 26 圖 49 通訊設(shè)定 通訊設(shè)定是根據(jù)圖 47 進(jìn)行設(shè)定的，這里都是默認(rèn)即可。我們還可以根據(jù)需要在密碼表上設(shè)定不同用戶的密碼，這樣可以避免非專業(yè)人員的誤操作，讓系統(tǒng)更加有保障性。 通訊設(shè)置完成后，我們就可以對(duì) 手動(dòng)、設(shè)定和自動(dòng)功能的界面進(jìn)行編輯了。首先我們畫一個(gè)歡迎界面作為預(yù)設(shè)畫面，如圖 410 所示： 圖 410 歡迎界面 然后， 再 畫一個(gè)手動(dòng)界面，用于調(diào)試磨進(jìn) 和 磨退等動(dòng)作，如圖 411 所示： 圖 411 手動(dòng)界面 大學(xué)本科畢業(yè)論文 27 （ 1） F1 功能鍵：用來調(diào)試撥齒機(jī)構(gòu)的啟停。 按一下 F1 就撥一次齒。 （ 2） F2 功能鍵：用來調(diào)試夾片機(jī)構(gòu)的啟停。 按一下 F2 就把鋸片固定，再按一下 F2 就釋放鋸片。 （ 3） F3 功能鍵：用來調(diào)試砂輪的進(jìn)刀性能。 按一下 F3 就按 進(jìn)刀量進(jìn)刀一次。再按 一次 再 按 進(jìn)刀量進(jìn)刀一次。 （ 4） F4 功能鍵：用來調(diào)試砂輪的退刀性能。 按一下 F4 就安退刀量退刀一次。再按再安退刀量退刀一次。 （ 5） F5 功能鍵：用來調(diào)試砂輪的啟停。 按一下 F5 使砂輪打開，再按一下關(guān)閉砂輪。 （ 6） F6 功能鍵：用來調(diào)試水泵的啟停。 按一下 F6 使水泵打開，再按一下關(guān)閉水泵。 （ 7） F7 功能鍵：用來調(diào)試砂輪的磨進(jìn)性能。 按一下 F7 使砂輪前進(jìn)一定的距離，再按一下使砂輪前進(jìn)一定的距離。 （ 8） F8 功能鍵：用來調(diào)試砂輪的磨退性能。 按一下使砂輪后退一定的距離，再按一下使砂輪后退一定的距離。 設(shè)置完手動(dòng)界面后，我們對(duì) 設(shè)定界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先把要顯示的畫面設(shè)計(jì)出來，包括 7 個(gè)界面，如圖 412 所示 ： 圖 412 設(shè)定界面 在第一次按“手動(dòng) \設(shè)定”按鈕顯示的是設(shè)定狀態(tài)此時(shí)人機(jī)界面顯示 10 號(hào)界面，也就是 界面 編號(hào)界面 ， 這樣用戶就可以根據(jù)需要 很方便的 在人機(jī)界面上按下 大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 F1,F2,F3,F4,F5,F6 進(jìn)入相應(yīng)界面設(shè)定參數(shù)了。 （ 1） 按 F1 顯示 3 號(hào)界面，即 設(shè)定 齒數(shù) 、 水口槽數(shù) 的 界面 。 其中 ： 總齒數(shù)：指圓鋸片要磨的鋸齒數(shù)。 水口槽數(shù)：指在圓鋸片開的水口槽的個(gè)數(shù)，均勻分布。注意水口槽兩邊的齒要多磨一次，安裝鋸片時(shí)要注意水口槽。 （ 2） 按 F2 顯示 7 號(hào)界面，即設(shè)定撥齒時(shí)間、 磨削次數(shù) 的界面。 其中 ： 磨削次數(shù)：指磨一個(gè)鋸齒的次數(shù)。 撥齒時(shí)間：指撥動(dòng)鋸齒的時(shí)間 ， 一般比實(shí)際時(shí)間長一點(diǎn)。 （ 3） 按 F3 顯示 4 號(hào)界面，即 磨退距離 AC 設(shè) 定 界面。 其中 ： AC 距離：指砂輪磨退時(shí)后退的距離 ， 一般不退回原點(diǎn)。 （ 4） 按 F4 顯示 8 號(hào)界面，即 磨進(jìn)距離 OA、 OB 設(shè)定。 其中 ： OA 距離：指原點(diǎn)到合金里面的距離。 AB 距離：指要磨合金的距離。 （ 5） 按 F5 顯示 5 號(hào)界面，即 磨進(jìn)速度 OA、 BA 設(shè)定 界面。 其中 ： OA 速度：指砂輪磨進(jìn)時(shí)的速度 (還沒有到合金的速度 )。 BA 速度：指砂輪磨合金時(shí)的進(jìn)的速度。 （ 6） 按 F6 顯示 6 號(hào)界面，即 磨退速度 AB、 AO 設(shè)定 界面。 其中 ： AB 退速度：指砂輪磨合金時(shí)的退的速度。 AO 退速度：指砂輪磨退時(shí)的速度 (退出合金后的速度 )。 “自動(dòng)”按鈕是 用來自動(dòng)完成整 個(gè)圓鋸片的鋸齒研磨過程。在自動(dòng)狀態(tài)下按其他按鈕無效，只有按“急?！卑?鈕才有效。按“自動(dòng)”按鈕就可以進(jìn)入“自動(dòng)”顯示界面，如圖 413 所示： 圖 413 “自動(dòng)”界面 大學(xué)本科畢業(yè)論文 29 其中 ： 齒數(shù)：前面的數(shù)值表示砂輪已磨的齒數(shù)，后面的數(shù)值表示要磨的總齒數(shù)。 磨削次數(shù)：前面的數(shù)值表示砂輪已磨的次數(shù)，后面的數(shù)值表示要磨削的次數(shù)。 所以畫面畫好了之后要對(duì)每個(gè)畫面屬性進(jìn)行設(shè)置，如圖 414 所示： 圖 414 畫面屬性設(shè)置界面 在該界面的“一般”頁面上我們可以修改畫面名稱，圖號(hào)，在畫面背景里面可以設(shè)置畫面的 背景，還可以設(shè)定讀取區(qū)，而輔助鍵頁面上則可以對(duì) F1 到 F7 的功能鍵進(jìn)行設(shè)定，在按下不同功能鍵后轉(zhuǎn)入 相應(yīng) 界面進(jìn)行其他參數(shù)設(shè)置，或者設(shè)定 ON/OFF 按鈕等等，如圖 415 是在按下“功能”后出現(xiàn)的設(shè)定界面： 大學(xué)本科畢業(yè)論文 30 圖 41 功能鍵功能設(shè)定 在參數(shù)設(shè)置里，我們需要輸入數(shù)值，然后傳給 PLC，所以該人機(jī)界面還有數(shù)值 輸入 功能，我們要用到數(shù)值輸入元件，并設(shè)定其屬性，如圖 416 所示： 圖 416 數(shù)值輸入 元件參數(shù)設(shè)置 界面 大學(xué)本科畢業(yè)論文 31 在“自動(dòng)”界面上，我們需要顯示齒數(shù)和磨削次數(shù)，這就需要用到數(shù)值顯示元件，當(dāng)然，我們也需要設(shè)置他的屬 性，指定從哪里讀數(shù)據(jù)，如圖 417 所示： 圖 417 數(shù)值顯示元件參數(shù)設(shè)置界面 完成所有的設(shè)置之后 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)就結(jié)束了，具體的調(diào)試放在下一章介紹。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 32 5 鋸片側(cè)角研磨機(jī)控制系統(tǒng)總體調(diào)試 一個(gè)控制系統(tǒng)如果沒有經(jīng)過調(diào)試直接投入運(yùn)行，有可能造成直接的經(jīng)濟(jì)損失，比如直接把設(shè)備燒掉，更嚴(yán)重的甚至可能危及人身安全。所以一個(gè)控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)完成之后都要通過調(diào)試，測(cè)試系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行，是否滿足控制要求，是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于我們的鋸片側(cè)角研磨機(jī)控制系統(tǒng)，調(diào)試分為硬件部分調(diào)試和軟件部分調(diào)試。 下面分別進(jìn)行敘述： 硬件部分調(diào)試 鋸片側(cè)角研磨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件部分包括：控制核心 PLC、步進(jìn)電機(jī)、 繼電器、交流接觸器、電源、變壓器、人機(jī)界面和接線端子等。 硬件連接 按照 由 低到高、由左至右的原則 對(duì) 照電氣連接圖紙進(jìn)行 ，并且要通過萬用表 檢查接線 是否 準(zhǔn)確 ，避免因接線錯(cuò)誤導(dǎo)致短路和局部電壓或電流過大而燒壞元器件，還要盡量避免接線不牢，這種錯(cuò)誤導(dǎo)致的結(jié)果就是相當(dāng)難以排查。 接線 完畢后，對(duì)照電氣接線圖一一核對(duì)器件，電源正負(fù)極是否接線正確，之后再 將 PLC 與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接。在正式調(diào)試前 還 要再次全面檢查整個(gè) PLC 控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、 設(shè)備連接線、 I/O 連線等。在保證整個(gè)硬件連接的正確無誤的情況下 方 可送電。把 PLC 控制單元的工作方式置為“ RUN”開始 調(diào)試 。反復(fù)調(diào)試消除可能出現(xiàn)的各種問題 ，并 進(jìn)行相關(guān)的系統(tǒng)性能測(cè)試。性能的測(cè)試是對(duì)整機(jī)進(jìn)行的，測(cè)試系統(tǒng)是否滿足設(shè)計(jì)要求。 軟 件部分調(diào)試 PLC 程序調(diào)試 PLC 程序的調(diào)試 有好幾種方法，一種是編程軟件自帶仿真器，可以給指定地址輸入值，然后觀察輸出是否符合設(shè)計(jì)要求，如果不符合，檢查程序，排解錯(cuò)誤。這種方法不用和 PLC 進(jìn)行實(shí)際連接進(jìn)行，直接在 PC 上完成調(diào)試，相當(dāng)方便，也可以避免出錯(cuò) ，調(diào)試好以后下載到 PLC 上再執(zhí)行，如果沒有得到正確結(jié)果，那就要仔細(xì)檢查硬件了，這個(gè)時(shí)候硬件的可疑性比較大。另外一種方法是先仔細(xì)檢查程序，沒問題之后進(jìn)行編譯，修正語言錯(cuò)誤，完成之后下載到 PLC， PLC 不直接和各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，而是在輸入處連接開關(guān)，輸出處可以連接發(fā)光二極管，當(dāng)然電路上要注意，不要燒 掉 設(shè)備。這種調(diào)試方法主要應(yīng)用在開關(guān)量為主的系統(tǒng)，否則的話就不怎么實(shí)用了。而我們的鋸片側(cè)角研磨機(jī)控制系統(tǒng)正符合這樣的條件，進(jìn)刀，退刀，開關(guān)砂輪，水泵都是開關(guān)量，所以我們先把 通過 編寫，編譯過的程序 下載到 PLC 上面，連接開關(guān)，顯示輸出狀態(tài)的發(fā)光二極管進(jìn)行調(diào)試， 大學(xué)本科畢業(yè)論文 33 不斷修正程序直到符合設(shè)計(jì)要求。 最后再把機(jī)械裝置連接上進(jìn)行調(diào)試，這樣可以很好的保護(hù)設(shè)備。 人機(jī)界面調(diào)試 人機(jī)界面有在線模擬和離線模擬兩 種 調(diào)試方法，我們可以先離線模擬，然后不斷調(diào)整，直到符合設(shè)計(jì)要求。要注意的是在調(diào)試前要進(jìn)行編譯， 編譯 能檢查出不少錯(cuò)誤，比如某元件屬性里的讀取 PLC 的地址 沒定義 之類的錯(cuò)誤。圖 51 是離線模擬的界面： 圖 51 離線模擬界面 我們也能夠在模擬中模擬輸入設(shè)置參數(shù)，如圖 52 和圖 53 是模擬設(shè)置 AC 距離： 圖 52 AC距離設(shè)置界面 大學(xué)本科畢業(yè)論文 34 圖 53 AC距離輸入界面 離線調(diào)試結(jié)束之后，我們就可以和 PLC 進(jìn)行連接進(jìn)行在線調(diào)試，實(shí)現(xiàn) 實(shí)際 的控制。 至此，調(diào)試過程結(jié)束。 大學(xué)本科畢業(yè)論文 35 6 總結(jié) 系統(tǒng) 總結(jié) 鋸片側(cè)角研磨機(jī)控制系統(tǒng)是 基于 PLC 的專用控制系統(tǒng) ， 實(shí)現(xiàn) 了合金鋸片側(cè)角研磨過程的自動(dòng)控制。由于工藝的優(yōu)化處理 ， 機(jī)構(gòu)復(fù)雜度的降低 ， 減少了機(jī)械與控制系統(tǒng)成本 。 實(shí)際應(yīng)用表明 ， 控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定 ， 對(duì)操作人員的技術(shù)要求低 ，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ， 具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與推廣價(jià)值。 目前國外的鋸片研磨機(jī)都考慮在同一臺(tái)機(jī)器上完成對(duì)鋸齒的前角、后 角、側(cè)角進(jìn)行研磨 ， 由于必需完成加工平面的轉(zhuǎn)換與控制 ， 機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高。因此根據(jù)國內(nèi)的實(shí)際情況 ，