西门子6ES7222-1HD22-0XA0详细资料

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1：前言
　　滚齿机是一种齿轮加工设备，其采用滚刀按展成法，粗、精加工直齿、斜齿、人字齿轮和蜗轮等类型齿轮，其加工范围广，加工精度高同时生产率较高，适用于齿轮的单件或批量生产，在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械等各种机械制造业中应用广泛。

　　plc控制器应用在滚齿机整机的传动控制上，效果显著，其中需要控制的滚齿机的传动部分，主要包括滚齿机工作台和滚刀的旋转以及进给两大动作，旋转动作是由主电机经过一级piv齿轮箱无级变速后经蜗轮蜗杆减速，从而带动滚齿机工作台和滚刀的旋转，而进给动作则是由二级piv齿轮箱无级变速后带动滚齿机进给箱来实现进给量的改变。
　

　　本文介绍了采用和利时公司lm系列plc控制的y3140型滚齿机的电气控制原理以及lmplc在滚齿机中的应用特点和优势。
　　2：滚齿机的控制要求
　　滚齿机控制的功能除了自动控制和手动控制的逻辑控制外，还包括对液压泵、冷却泵、润滑泵以及多个阀门、离合器的各个动作控制，并且需要通过模拟量信号控制piv齿轮箱进行无级调速，piv齿链式无级变速器，是适用于工艺参数多变，转速连续变化并且能够协调多台机器运转的装置。具体的采用模拟量信号控制piv齿轮箱无级调速的工作过程是：先在触摸屏上设定滚刀的速度和进给量，piv齿轮箱带动多圈绕线电阻旋转改变其输出电压，绕线电阻输出的电压信号输入到模拟量模块中，转换后与触摸屏给定信号比较，产生误差信号来控制piv齿轮箱上的调速电机，从而实现piv齿轮箱的无级变速。
　

　　在对整个滚齿机的控制过程中，重要的便是piv齿轮箱无级调速的控制，
　

　　下面是piv齿轮箱控制的电路图。

　　左侧的电路为多圈绕线电阻电路，将其产生的模拟电压信号送入和利时小型plc的模拟量处理模块lm3310进行处理，并且将采样值与在触摸屏上设定的电压值进行比较，再通过plc的数字量输出模块lm3223控制减速电机的启停，其它的数字量输入/输出模块检测各个按钮、开关的状态从而来控制各个泵以及离合器的动作。
　

　　3：滚齿机的控制系统组成及功能
　　滚齿机的电气控制部分的主要设备由触摸屏和plc组成，实现对滚齿机各个部件动作的逻辑控制以及各参数、命令的显示及设定。这些需要控制的部件主要有滚齿机的液压泵，提供液压动力；冷却泵，对加工过程进行冷却的主要装置；润滑泵，起到润滑的作用以及离合器，进行速度的调整。整个滚齿机的控制系统组成如下图所示。

　　4：和利时小型plc在滚齿机中应用的特点
　　本滚齿机的核心控制器件采用了和利时公司的lm系列plc，lmplc是和利时公司自主研发、自主生产的新一代高性能小型一体化plc，它充分融合了计算机技术、通信技术、电子技术和自动控制技术的新发展成果，包括cpu模块、数字量、模拟量扩展模块以及通讯模块等多种模块种类，完全能够满足滚齿机的各种控制需求。同时，plc的编程软件powerpro，其功能强大、界面友好，并且包含有各种丰富的指令与功能块，同时支持自定义库，能够给用户编程带来非常大的便利。在本滚齿机的控制装置选择上，采用了和利时公司的lm3109cpu模块、lm3310模拟量输入模块以及lm3212和lm3223数字量输入、输出模块，其主要特点在于：
　　（1） lm3310模拟量模块的分辨率非常高，达到了16位，能非常jingque的处理从绕线电阻传来的电压信号；
　　（2） lm3109 cpu的运算性能非常优越，程序执行速度非常快，使得整个滚齿机的生产能力得到极大提高；
　　（3） 和利时plc的编程软件powerpro功能非常强大，能够直接进行浮点数运算，为编程带来极大便利。

　　下图是在powerpro中采用ld梯形图语言对模拟量进行处理的程序片段，从此程序片段中能看出，powerpro软件界面清晰明确、功能块指令简单易操作并且只用了三条语句就完成了对piv齿轮箱的启动及速度控制。

　

　　5：结束语
　　可编程序控制器plc在齿轮加工设备上的应用大大提高了各种齿轮加工设备的加工性能及生产效率，而和利时小型plc产品，以自身的快速程序执行速度、强大模拟量处理能力和出色的软件编程环境，使得其在滚齿机上得到了成功应用，这也再次印证了国产plc在齿轮加工设备乃至整个机械加工行业中的成就已经越来越大。

　

1　引言
　　喷砂机是空气输送机械的范畴。是在管道内利用压缩空气将粉状颗粒（直径1~4mm）物料从一处输送到另一处，由动能转化为势能的过程中，使高速运动着的砂粒冲刷物体表面，对工件表面进行微观切削或冲击，达到改善物体表面质量的作用。以实现对工件的除锈、除漆、除表面杂质，表面强化及各种装饰性处理。
　　　

　　喷砂机广泛应用于船舶、飞机、冶金、矿山、铁路、桥梁、化工、车辆及重型机械工业制造中各种金属构件及焊接表面。同时又是对非金属（玻璃、塑料等）表面，装饰、雕刻的理想设备。它大限度地利用了空气输送机械的输送效率高、配置空间广阔、传输距离大、便于集中控制的优点，同时具备了结构简单、操作容易的特点。其缺点是扬尘大，需配置一套空气压缩设备，投资高，动力消耗大。
　

　　目前国内广泛采用开放式的喷砂作业, 在喷砂作业的同时, 砂粒冲击金属表面后与锈蚀物或废旧涂料一起扬入周围环境,既浪费大量砂料又会造成环境污染, 粉尘大大超标，严重损害了操作人员的身体;而本文介绍的喷砂机采用循环式喷砂设备既克服了开放式喷砂工艺扬尘的缺点,又使砂料可循环使用降低了作业成本。同时本文介绍喷砂机通过和利时公司的lm系列plc控制步进电机、伺服电机和各个阀门等设备，喷砂参数可以通过触摸屏进行设定，实现了全自动喷砂，整个系统具有生产效率高，节约能源，降低成本以及表面处理均质性好等特点。
　

　　2　喷砂机原理和结构
　　喷砂机是磨料射流的中应用广泛的产品，喷砂机一般分为干喷砂机和液体喷砂机两大类，干喷砂机又可分为吸入式和压入式两类。
　

　　吸入式干喷砂机一般由六个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、除尘系统、控制系统和辅助系统。吸入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷枪内形成的负压，将磨料通过输砂管吸入喷枪并经喷嘴射出，喷射到被加工表面，达到预期的加工目的。
　

　　压入式干喷砂机一般由四个系统组成，即压力罐、介质动力系统、管路系统、控制系统。压入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过压缩空气在压力罐内建立的工作压力，将磨料通过出砂阀压入输砂管并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目的。
　

　　液体喷砂机相对于干式喷砂机来说，大的特点就是很好地控制了喷砂加工过程中粉尘污染，改善了喷砂操作的工作环境。一个完整的液体喷砂机一般由五个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、控制系统和辅助系统。液体喷砂机是以磨液泵作为磨液的供料动力，通过磨液泵将搅拌均匀的磨液（磨料和水的混合液）输送到喷枪内。压缩空气作为磨液的加速动力，通过输气管进入喷枪，在喷枪内，压缩空气对进入喷枪的磨液加速，并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目的。在液体喷砂机中，磨液泵为供料动力，压缩空气为加速动力。

　　本文介绍的喷砂机是全自动吸入式干喷砂机，喷砂机原理图如图1：

图1  吸入式喷砂机原理图

　　3　系统介绍
　　喷砂机通过电气控制系统实现全自动喷砂，可以自动调节喷砂角度、喷砂时间、喷砂距离、反吹时间、喷枪的运动、工作台的转速等。电气控制系统主要有x轴横移组件、y轴纵移组件、工作台转动组件、喷砂组件、吹净组件、除尘组件等几个部分组成，所有的组件都是由lm系列plc根据触摸屏事先设定的参数统一协调控制，高效可靠完成喷砂工艺过程。
　

　　x轴横移组件由一个步进电机、丝杠、导轨、滑块、限位开关 、一个增量式编码器组成。步进电机接收lm系列plc高速脉冲信号，按照一定的速度带动丝杠旋转，使滑块在导轨上左右移动，编码器采集丝杠转的圈数，形成一个x轴运动的闭环控制系统，两个限位开关安装在左右滑块运动的极限位置，确保滑块运动的安全性，不会出现飞车的事故。
　

　　y轴纵移组件与x轴组件一样，由一个步进电机、丝杠、导轨、滑块、限位开关、一个增量式编码器组成。步进电机接收lm系列plc高速脉冲信号，按照一定的速度带动丝杠旋转，使滑块在导轨上上下移动，编码器采集丝杠转的圈数，形成一个y轴运动的闭环控制系统，两个限位开关安装在滑块上下运动的极限位置，确保滑块运动的安全性，不会出现飞车的事故。
　

　　工作台转动组件由一个伺服电机、工作台、减速器组成。伺服电机设置为速度控制模式，采用lm系列plc模拟量输出控制，通过减速器减速后带动工作台面以恒定转速转动，通过触摸屏可以改变其转速，由于工作台转动惯量比较大，伺服电机设置加速启动和减速停止，以减少过冲对伺服电机的损坏。
　

　　喷砂组件和吹净组件主要由喷枪、、出砂阀、出气阀、气源、过滤器等组成。控制管路中的压力，以保证喷砂的强度，压力值越大，喷射流的速度越高，喷砂效率亦越高，被加工件表面越粗糙，反之，表面相对较光滑。调节出砂阀和出气阀的接通时间可以控制喷砂时间和吹净时间，以保证喷砂处理的效果，喷砂时间和吹净时间可以在触摸屏上设定。
　　

　　除尘组件由除尘机组、反吹电磁阀、滤芯等组成。设备配置的滤芯式除尘单元集二级除尘于一体,配合调节不同的反吹间隔时间，可用于高含尘浓度的气体处理。对于015μm级以上的粉尘颗粒,除尘效率高达99199 % ,净化后的空气实现了近于零排放的状态,比传统的布袋除尘器过滤精度提高100倍以上,大大减少了除尘空气排放对大气造成的污染。

　　控制系统结构图见图2。

图2  喷砂机控制系统结构图

　　4结论
　　在整个项目解决综合问题上看，喷砂机各个部件能够很好的协调运转，能够高效、节能的全自动完成喷砂工艺过程，比较突出的显现和利时产品在系统整合上的优势。
　

　　本文介绍的全自动吸入式喷砂机采用和利时plc作为控制器,利用本品伺服定位功能、丰富的内部数据资源、强大通讯功能，使得控制与驱动紧密结合，使系统控制的更好。