台达自动化产品在多功能旋压机的应用

摘  要：本文主要论述台达变频器、PLC、HMI产品在多功能旋压机控制系统的应用原理， 在该系统中，变频器驱动主轴电机的旋转；PLC以RS-485通讯方式调节主轴（变频器）的转速，PLC模拟量扩展模块用于控制液压缸的压力和流量，编码器获取左侧液压缸以及右侧液压缸的当前位置信号，HMI监控旋压机的运行状态以及警报信息，展示了台达自动化产品的系统集成优势。

关键词：VFD-B变频器 DVP80EH2主机　DVP04PT温度模块  DVP04DA模块  DVP06XA模块　DOP-B  HMI　

Abstract: This article mainly explains the application theory of Delta’s inverter、PLC、HMI products in Multi-function Spinning Machine. In this system, the inverter is used for realizing the actions of revolution, and the PLC modules adjust the rotate speed by the way of RS-485 communication protocol; The Analog Expansion Modules of PLC control the pressure and flow rate of the fluid cylinder; The current position signals of both sides of fluid cylinder are obtained by the encoder; The HMI can monitor the operation state and the alarm message. Thus, the whole network displays the system integration advantages of Delta’s industrial automation products.

Key words: VFD-B series inverter, DVP80EH2 Host, DVP04PT Temperature Module, DVP04DA Module, DVP06XA Module, DOP-B ,HMI

1 引言

     旋压技术，也叫金属旋压成形技术，通过旋转使之受力点由点到线由线到面，同时在某个方向给予一定的压力使金属材料沿着这一方向变形和流动而成型某一形状的技术。这里，金属材料必须具有塑性变形或流动性能，旋压成形不等同塑性变形，它是集塑性变形和流动变形的复杂过程，特别需要指出的是，我们所说的旋压成形技术不是单一的强力旋压和普通旋压，它是两者的结合。

     旋压是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料随机床主轴转动的同时，用旋轮或赶棒加压于坯料，使之产生局部的塑性变形。在旋轮的进给运动和坯料的旋转运动共同作用下，使局部的塑性变形逐步地扩展到坯料的全部表面，并紧贴于模具，完成零件的旋压加工。

     旋压皮带轮与铸铁皮带轮相比的优点是采用旋压工艺制成的(无屑加工)，结构轻、省材料，因而转动惯量小，是一种节料、节能的新产品。生产效率高(每分钟加工2～4件)，平衡性能好，一般无需平衡处理。由于材料流线不被切断，表面生产冷作硬化，组织密度提高，使轮槽表面的强度和硬度提高，并且尺寸精度高，三角带与轮槽的滑差小，皮带寿命长。

2 工艺控制要求

     本文介绍的是多功能旋压机用于生产、加工各种型号的汽车皮带轮，并通过在触摸屏中调整工艺流程、改变设备运行参数加工不同规格的汽车皮带轮。图1是多功能旋压机的控制实景图。
 

图1 多功能旋压机控制实景图
 

A 自动模式：

     (1)当模式开关拨至『Auto』时，设备切换至自动模式，此时可通过触摸屏配置自动模式参数。
     (2)进入自动模式后，通过控制面板上的『启动』按钮启动，每按一次『启动』按钮，设备按照预先设置的步骤执行。
     (3)当发生紧急情况需要停车时，按下『停止』按钮，可终止当前所有动作。
     (4)设备有三种状态，运行状态、待机状态、故障状态。当设备为运行状态时， 指示灯点亮；当设备为待机状态时， 指示灯点亮；当设备为故障状态时， 指示灯点亮。

B手动模式：

     当模式开关拨至『Manu』，设备工作于手动模式。此时可通过控制面板的进刀/退刀按钮分别控制主缸、1#缸、2#缸、3#缸、4#缸、顶出缸的进刀/退刀动作。

3控制系统

3.1 硬件配置

     本系统的硬件配置如表1所示。
 

表1 系统硬件配置图
 

3.2 系统框架

     多功能旋压机控制系统采用台达人机界面作为主站监控设备，利用人机界面DOP-B07S201的RS232通讯口。PLC主机DVP80EH00R2采用RS232通讯口与HMI设备连接，同时利用RS485通讯口与变频器VFD370B23A相连，PLC通讯写入变频器给定频率、变频器启动停止命令，读取实际输出频率；人机界面设定电机目标转速，读取电机实际转速。PLC主机同时通过4通道模拟量输出模块、温度模块及输入输出混合模块来控制编码器、电子尺和热电偶传感器等外围测量设备。
 

图2 控制系统框架图
 

3.3 部分产品介绍

     （1）LTM-400S5K电子尺
 

电子尺又称位移传感器，运动传感器的功能是把一个机械位移转换成电气信号，并且该信号能够与机械运动成正比。电刷装配连接到机械激励器，继而使塑料阻轨产生一个电压分配器。电阻计的阻轨（1、3）连接到稳定的输入直流电压。当在电刷和修正阻轨之间测量时，信号电压是电压分配器的主要部分，并且与阻轨上的电刷位置成正比。
图片
内阻	5K欧姆
测量范围	0～400mm
精度	0.07%
用途	广泛应用于注塑机、压铸机、吹瓶机、制鞋机、木工机械、印刷机械等需要进行线性位移控制的自动控制机械

项目	内容/说明
功能模型	交流输入型
交流电源输入	AC220V
最大输出电流	5A
响应时间	0.1～5S
控制信号	0～10V
负载阻抗	5/40欧姆

参数	设置值	说明
02-00	04	主频率由RS-485通讯界面控制
02-01	03	运转指令由RS-485通讯界面控制，键盘STOP有效
09-00	01	设置VFD-B系列变频器的通讯地址为K1
09-01	02	设置VFD-B系列变频器的通讯速率为19200bps
09-04	03	设置VFD-B系列变频器的通讯格式为<8,N,2,RTU>
注意：当出现变频器因参数错乱而导致不能正常运行时，可先设置P00-02=10(回归出厂值)，再按照上述表格设置参数。

图4  主监控界面
 

图5  设置进给位置参数的运行画面
 

图6 设置退刀位置参数的运行画面
 

     注意为防止因设备振动导致油缸误动作，可适当调节终点误差的设定值，确保系统切换平稳进行。

4.3 自动模式

     自动模式运行包含1#缸第一次进刀、2#缸第一次进刀、1#缸第二次进刀、1#缸第一次退刀、1#缸第二次退刀、2#缸第一次退刀等步骤。2.1#缸进刀/退刀、2#缸进刀/退刀可由用户根据实际工况自行选择。默认情况下为 ，表示不执行该步骤，如需执行该步骤，只需点击将按钮切换为 即可。如图7所示。
 

图7  自动运行模式
 

图8  报警模式