雙軸珩磨機控制系統應用探析

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摘要：以富士雙軸珩磨機控制系統為例，研究闡述三菱Q系列PLC、GOT觸摸屏，發那科35I-MB數控系統，東京精密測量系統和上位機的組成，網絡通訊配置，交互信號和缸孔珩磨工作原理等方面，提高珩磨機控制系統技能掌握水平和系統設計能力，縮短設備故障處理時間保障生產。

關鍵詞：三菱Q系列PLC、GOT；發那科35I-MB數控系統；PMC軸；CC-Link總線網絡；TCP/IP以太網通訊；通訊配置

0引言

珩磨機是汽車制造業發動機生產線上用于缸孔珩磨的設備。珩磨機國外廠家有德國格林和納格爾，日本富士和善能，國內有北京第一機床集團第三機床廠和寧夏大河機床集團。上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司引進了格林、納格爾和富士三種珩磨機，前兩者屬于單軸珩磨，只有富士珩磨機引進雙軸珩磨機，兼容5種三四缸機型，生產效率高，控制復雜。本文重點把富士雙軸珩磨機作為典型，分析其控制系統組成部分，通訊設計和工作原理。對于提高雙軸珩磨機的技能水平，縮短故障處理時間，同時提高設備改造能力和新項目設計能力等等方面都有很大必要性。

1硬件組成富士雙軸珩磨機控制系統

主要由三菱Q系列PLC硬件組態相關產品，發那科35I-MB數控系統和東京精密測量儀，上位機等組成。

1.1三菱Q系列

PLC硬件組態CPU型號Q13UDEH，內置1個以太網接口，1張Flash存儲卡。配置兩個CC-Link總線主站模塊QJ61BT11N，一個以太網模塊QJ71E71。輸入模塊配置11個32位QX81，1個16位QX80；輸出模塊配置14個32位QY81P，4個16位QY80。主底板Q312B，兩個擴展底板Q612B，每個底板都配有Q63P的電源模塊為底板和其他模塊供電。3個操作面板GT1685M-STBD，屬于GOT1000系列。

1.2數控系統硬件組成

如表1所示，各工位裝置單獨配備35I-MB分離型數控系統，共9個NCU控制器，每個NCU控制器控制不超過3個PMC軸。漲刀軸功率小，選用Fanuc的βi伺服放大器和伺服電機，其他PMC軸采用αi伺服放大器和伺服電機。伺服電機均有絕對式編碼器作為全閉環系統位置反饋，位置控制更為精確。

2網絡通訊

2.1CC-Link現場總線通訊

三菱PLC硬件組態中使用到兩個CC-Link主站模塊構成兩個CC-Link現場總線網絡，如圖1所示。①主站模塊1連接NCU的CC-Link插槽上，各控制器作為遠程設備站通過CC-Link現場總線相連。每個控制器占4個站，共占36個子站。遠程設備站控制器在PLC和數控系統中地址對應情況如下：遠程設備站寄存器讀取RWr和寫入RWw分別映射對應PLC中的首地址D14000和D14500，如圖2所示。也映射對應數控系統中CC-Link遠程設備設定讀取RWr首地址R5400和寫入RWw首地址R5300。遠程設備站輸入RX和遠程輸出RY分別映射對應PLC中首地址X1000和Y1000。也映射對應數控系統中CC-Link遠程設備設定輸出RY首地址R5100和輸出RX首地址R5200。②主站模塊2連接64個子站，由于CC-Link通信距離長和分支多，通過中繼器ReapterHub與各現場輸入輸出等子站模塊相連。在PLC編程軟件GX-Works2中，設置的遠程輸入RX和遠程輸出RY分別為X600和Y600，總站數設置64。如圖1所示，由于CC-Link采用的是CC-Link專用通訊線纜，總線最后一個子站和CC-Link主站模塊的兩端要各連接一個110歐的終端電阻以形成閉環。

2.2TCP/IP以太網通訊

以太網通訊網絡應用兩處，一是Fanuc數控系統內部，二是三菱PLC應用。①數控系統每3個控制器通過1個Hub集線器相連，再通過網線連接1個操作面板。通過旋鈕切換選擇NCU控制器。以第2個面板為例，旋鈕觸發輸入信號，在PLC中經過邏輯運算賦值D14500，通過CC-Link總線，映射寫入數控系統PMC的R5300中。再通過CSD系統軟件切換顯示3個NCU數控系統界面，以便對相應控制器操作。②在三菱PLC以太網通訊中，以太網模塊通過1個Hub連接3個GOT操作面板，Hub連接到工廠網絡層，可遠程連接三菱PLC以監控現場機床設備狀態。PLC的CPU內置以太網口，通過1個Hub連接兩臺上位機電腦。

2.3交互信號

由于珩磨程序是廠家核心技術，廠家用Fanuc宏執行器編輯珩磨源程序完成后再封裝寫入FROM導致無法查看程序。研究Fanuc數控系統與三菱PLC的交互信號有助于理解珩磨程序和整機運行原理。Fanuc數控系統與三菱PLC信號交互主要采取兩種形式。一種是Fanuc系統中I/OLink數字輸入輸出單元24VDC普通線纜連接對應三菱PLC的數字輸出輸入模塊，例如三菱PLC發送數控系統JOG模式、程序號、手動移動孔位置號和轉發東京精密測量儀氣檢SZ信號等等數字信號，而數控系統發送三菱PLC自動運行、軸移動中、加工步驟切換等信號。另一種是通過CC-Link通訊。PLC輸入信號包括缸孔的位置，缸孔的位置/速度顯示，NC選擇程序號和報警號等等。PLC輸出信號包括工位3、4、8軸通信數據，GOT上工位1缸孔預檢位置、工位6缸孔各檢測及校零位置、工位9曲軸孔檢測位置和輸送帶各位置速度參數等等。

3缸孔珩磨控制系統應用原理

1個珩磨程序里，粗珩工位有3個步序step1-3，而在半精、精珩工位，有5個步序step1-5，半精對應步序step1-3，精珩對應step4-5。步序正常結束信號主要兩種，一種往復運動行程次數達到設定值，一種氣電轉換器檢測缸孔加工余量達到設定值。自動運行工件到位落座好后，PLC控制油缸夾緊工件，據工件類型輸出信號發送3位二進制缸孔位置號、6位二進制珩磨程序號和自動啟動等信號給NC控制器，NC控制器調用相應珩磨程序。如圖3所示，珩磨程序調用后，NC指令Z軸移動到缸孔內部，再控制機械漲刀C軸漲刀到貼靠值。NC控制器輸出0-10V電壓信號控制變頻器珩磨主軸轉速。珩磨主軸在缸孔內部切削上下限往復珩磨缸孔，在切削下限時，C軸定量機械漲刀。氣電傳感器把檢測到的珩磨軸與缸壁的氣壓轉換為模擬電信號，反饋東京精密測量儀。當該模擬信號到達測量儀設定值（根據缸孔加工余量設定）時輸出信號SZ1-4，通過PLC轉發給NC，該歩序結束。如未使用SZ信號，當珩磨軸上下往復行程次數CNT達到時，該步序結束。當到達步序4和5精珩時，機械漲刀回零點，輸出0-10V模擬量電壓信號控制液壓比例閥控制器，從而控制輸出液壓壓力。珩磨主軸在液壓漲刀下珩磨缸孔，在主軸回轉速度和往復速度同時作用下，珩磨出缸孔網紋角。步序的結束標志，粗珩和半精珩為SZ信號，精珩為CNT行程次數。粗珩步序3或者精珩步序5結束，機械漲刀和液壓漲刀均收刀，往復Z軸上升到參考位置，代表整個珩磨程序結束。當#1和#3號孔珩磨完，松開夾具，NC控制器PMC軸指令橫移X軸伺服電機，把左右雙軸機械結構移動分別對應#2號孔和#4號孔，再調用珩磨程序重復跟#1和#3號孔相同加工內容。注：珩磨到達切削上下限時，PMC中的F10-F13譯碼M60和M61，再通過Y3.7輸出給PLC往復軸換向切換信號，作為報警防錯用。左右軸橫移均通過PMC軸命令實現。

4結束語

富士雙軸珩磨機應用技術復雜且有封裝，部分程序設置了密碼，結合作者豐富的設備維護改造經驗，對富士雙軸珩磨機控制系統進行了比較全面的研究分析，這對機床操作者、維護人員和設計人員都有一定參考意義。

參考文獻：

[1]朱朋.內孔珩磨機數字控制系統的研究[D].杭州電子科技大學.

[2]劉烈炎.GEHRING珩磨機的功能及運用技巧[J].組合機床與自動化加工技術，2001（3）.

[3]畢海軍.FANUC宏編譯器的應用[J].精密制造與自動化，2008（4）.

作者:于海峰 李虎 董志恒 單位:上汽通用五菱汽車股份有限公司重慶分公司