摘要  上輥萬(wàn)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(shí)現兩路高速計數輸入，輔以觸摸屏進(jìn)行設備控制和數據顯示。該系統是一個(gè)實(shí)用的控制系統，能保證設備運行達到好的控制效果。

　　關(guān)鍵詞  卷板機；PLC控制系統；觸摸屏

　　1 上輥萬(wàn)能式卷板機簡(jiǎn)介

　　上輥萬(wàn)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(dòng)、也可水平移動(dòng)，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(yè)的必備設備。

　　本機床結構形式為三輥對稱(chēng)式，上輥在兩下輥中央對稱(chēng)位置作垂直升降運動(dòng)，通過(guò)液壓缸內的液壓油作用于活塞而獲得，為液壓傳動(dòng)；兩下輥作旋轉運動(dòng)，通過(guò)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(wàn)能式三輥卷板機同時(shí)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(dòng)裝置、上輥移動(dòng)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(dòng)及上輥的水平移動(dòng)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(lái)執行，上輥的平衡通過(guò)卸料裝置來(lái)完成，從而使卸料更為方便。 本機兩下輥為主動(dòng)輥，位置固定，由主電機經(jīng)主減速器減速后，經(jīng)輸出軸齒輪傳動(dòng)至設在下輥兩端的齒輪使下輥轉動(dòng)，減速機輸入軸伸出端設有制動(dòng)裝置，當板料被上下輥夾住，板料與工作輥之間產(chǎn)生磨擦力，使板料運動(dòng)，通過(guò)三輥與金屬板相接觸的三個(gè)切點(diǎn)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(dòng)輥，依靠工作輥面與鋼板間的磨擦力，使其旋轉，其上下移動(dòng)由兩端頂部液壓缸驅動(dòng)。上輥前后水平移動(dòng)則是由制動(dòng)電機經(jīng)一對V型帶輪傳動(dòng)至副減速機輸入軸再由減速機兩側輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器傳動(dòng)至軸承座中蝸輪副，通過(guò)蝸輪中的螺母旋轉，使絲桿及與之相連接的水平移動(dòng)軸向前或向后作水平移動(dòng)，從而帶動(dòng)固定側及翻倒側機架同上輥一起向前或向后水平移動(dòng)。在機器的翻倒側機架一端，設有一個(gè)翻倒油缸，當卷制工作結束后，上輥移動(dòng)至中間位置并上下爬升到預定高度，翻倒油缸動(dòng)作，使翻倒側機架翻倒，卸下工件后，雙級油缸再動(dòng)作使翻倒側機架恢復，到此一個(gè)工作循環(huán)結束。

　　3 上輥的同步控制

　　卷板設備固定側和翻倒側驅動(dòng)上輥進(jìn)、退同步是協(xié)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(jìn)、同退運行過(guò)程根據光柵尺采集信號及時(shí)反映上輥兩端位置，當兩端位移差超過(guò)精度范圍上限時(shí)，行走快的一端將自動(dòng)停下等待慢的一端跟上，達到同步范圍下限時(shí)又自行啟動(dòng)，如此保證上輥兩端達到同步進(jìn)、退。

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

　　4 系統介紹

　　上輥萬(wàn)能式卷板機全自動(dòng)控制系統由控制部分、驅動(dòng)部分和監控部分組成。系統結構圖見(jiàn)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(gè)CPU模塊LM3107、1個(gè)8路數字量輸入模塊LM3210和一個(gè)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(gè)公共端，其中AC220V 輸出占用2個(gè)公共端，DC24V的輸出占用1個(gè)公共端，具有兩路100KHz高速計數輸入功能，另外，還可以通過(guò)RS-232通訊口與觸摸屏進(jìn)行通訊。

　　2）開(kāi)關(guān)量輸入模塊：LM3210，8路數字量輸入，輸入電壓為24VDC。

　　3）開(kāi)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為控制系統的I/O配置。

　　表1 系統I/O分配表

　　4.2 驅動(dòng)部分

　　上輥萬(wàn)能式三輥卷板機卷板過(guò)程的運動(dòng)部件主要包括翻倒側機架、上輥和下輥。上輥和下輥合稱(chēng)工作輥。上輥執行升降和平移動(dòng)作，升降動(dòng)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(dòng)，前后平移動(dòng)作由電機帶動(dòng)圓弧齒圓柱蝸桿減速機執行。下輥又稱(chēng)卷板電機，左右轉動(dòng)作由三相交流電機正反轉實(shí)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(lái)執行。

　　4.3 監控部分

　　上位監控部份由一臺和利時(shí)觸摸屏，配以監控軟件來(lái)完成，觸摸屏上可以進(jìn)行卷板動(dòng)作操作，數字顯示上輥的上下移動(dòng)及上輥的水平移動(dòng)，以及顯示PLC的輸入輸出點(diǎn)工作狀態(tài)。圖4-圖7為觸摸屏部分監控畫(huà)面。

圖4 主操作畫(huà)面



圖5 卷板電機控制畫(huà)面



圖6 精度調整畫(huà)面



圖7 運行狀態(tài)顯示畫(huà)面

　　5 總結提高

　　設備采用性?xún)r(jià)比極高的和利時(shí)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(xié)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(dòng)，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(shí)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(shí)自動(dòng)化有限公司，2008.1

　　[2] 《LM系列PLC軟件手冊》，杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，2008.1

　　[3] 《lM系列PLC指令手冊》，杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，2008.1