摘要：本文主要介紹台達PLC與交流伺服驅動器（ESDA）在數控四頭鑽床上設計和成功運用,以及維倫觸摸屏在全伺服數控四頭鑽床控製係統的運用。對鑽床PLC係統的配置、輸入/輸出接線圖、梯形圖作了具體的闡述。 
    關鍵詞：台達EH32-DVP PLC; 維倫觸摸屏；交流伺服驅動器（ESDA）

；數控四頭鑽床控製係統
；梯形圖 

  1 引言 

 傳統的刹車片鑽孔工藝流程包括放片、移動定位、鑽孔、再移動定位、再鑽孔等多次操作後，最後取片等組成。 
  我(wo)國(guo)的(de)刹(sha)車(che)片(pian)鑽(zuan)孔(kong)技(ji)術(shu)經(jing)過(guo)幾(ji)十(shi)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)，不(bu)斷(duan)的(de)改(gai)進(jin)創(chuang)新(xin)，特(te)別(bie)是(shi)近(jin)幾(ji)年(nian)高(gao)校(xiao)和(he)科(ke)研(yan)單(dan)位(wei)科(ke)研(yan)力(li)量(liang)的(de)注(zhu)入(ru)，以(yi)及(ji)產(chan)學(xue)研(yan)的(de)結(jie)合(he)使(shi)我(wo)國(guo)的(de)刹(sha)車(che)片(pian)鑽(zuan)孔(kong)技(ji)術(shu)得(de)到(dao)了(le)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan)
，正(zheng)逐(zhu)步(bu)走(zou)向(xiang)自(zi)動(dong)化(hua)。 

  傳統的鑽孔鑽床多為手動鑽床，由於其為人工主軸傳動結構，沒有導入電氣傳動，造成其以下缺點：鑽孔速度慢，效率低，工人勞動量大
；  由於鑽孔排列的多樣化
，在快速準確可靠的情況下，傳統的手工鑽孔鑽床不能滿足越來越高的要求

， 
  目mu前qian全quan伺si服fu數shu控kong鑽zuan床chuang機ji已yi在zai刹sha車che片pian企qi業ye中zhong漸jian漸jian得de到dao應ying用yong。現xian在zai全quan伺si服fu的de鑽zuan床chuang在zai產chan量liang，效xiao率lv，勞lao動dong強qiang度du，產chan品pin質zhi量liang上shang都dou有you很hen好hao的de優you勢shi，因yin此ci將jiang成cheng為wei未wei來lai刹sha車che片pian鑽zuan孔kong的de主zhu流liu。在zai眾zhong多duo新xin開kai發fa的de產chan品pin中zhong四si頭tou數shu控kong鑽zuan床chuang


，精jing度du高gao，批pi量liang大da，而er且qie能neng夠gou自zi動dong送song片pian，自zi動dong下xia片pian功gong能neng，一yi次ci同tong時shi加jia工gong兩liang片pian，可ke以yi連lian續xu鑽zuan孔kong
，大da大da降jiang低di了le勞lao動dong強qiang度du。在zai同tong類lei產chan品pin中zhong可ke數shu姣jiao姣jiao者zhe
，將jiang來lai在zai刹sha車che片pian行xing業ye中zhong必bi受shou青qing睞lai，有you著zhe廣guang闊kuo的de發fa展zhan前qian景jing，在zai市shi場chang中zhong將jiang穩wen占zhan一yi席xi之zhi地di。

2。四頭數控鑽床係統 

 2.1係統構成：控製部分采用PLC，並配以人機界麵進行程序參數修改、shedingyijiyunxingzhuangtaixianshijiankong，kebianchengshezhirenjijiemiandeneirong。yuanxingzhuanpanweiquanshuzijiaoliusifuxitong，sifudianjidaidongjiansuji
，jiansujidaidongzhuanpan，yiyidongzhuanpanshiqizhuanguoyidingdejiaodu，ranhouzuantoukaishizuanshedingdekong，sifudianjidingweizhunque，sudukuai。genjuzuantoujishachepianhejingeiliang
，laishezhisifuhelidezhuansu，bingzaicaozuozhongshedingtadeqidongtingzhi。zhuanpansheyouyuandianxianweiqi，sifuqudongqiyouyichangjiance，zairenjijiemianzhongnenggouxianshibaojingxinxi。weibianyutiaoshihejianxiu，gexiangcaozuojunsheshoudonggongneng，rushoudongsifudianjizhengzhuanhefanzhuan，zuantoudianjideqiting

，zuantoudeqianjinhehoutuideng。zaishengchanguochengzhong，buduanjiaxinpian
，haikeyizidonglianxushengchan。

    2.2   PLC控製接線圖
根據控製係統的功能要求，設計出四頭數控伺服鑽床控製係統PLC控製部分硬件接線圖，如圖1-1所示
，此控製麵板上的手動控製部分主要在調試係統時使用，調試完成後基本處於閑置狀態。

圖1-1  數控四頭伺服鑽床係統PLC控製部分硬件接線圖

 2.3總體流程設計

        圖1-2 模式選擇流程圖

    genjukongzhixitongdegongnengyaoqiu，shachepianzuankongdekongzhiguochengfenweishoudongkongzhimoshihezidongkongzhimoshi，zaishoudongkongzhimoshishi，meigeshebeiketongguomianbanhechumopingcaozuojinxingdanduyunxing，xianghuzhijianmeiyoushunxu
，hubuganrao，moshiliuchengrutu1-2所示。

1. 手動控製模式

在手動控製模式下，可單獨控製每個設備的運行
，手動控製模式流程圖如圖1-3所示。

  圖1-3   手動控製模式流程圖

     在此模式下
，轉盤的正反運行可通過觸摸屏上的按鈕進行正轉和反轉（有片時禁止反轉）的控製
，對於鑽頭和送片缸則可以隨意進行前進和後退的移動。通過對電磁閥的單獨操作
，可以檢測鑽頭及缸的性能是否良好。
2.   自動控製模式

處於自動狀態時，按下自動開按鈕
，係統開始自動運行，其工作過程包括以下幾個方麵。

1、 手動/自動旋鈕旋到自動位置
，轉盤先回到原點

，到原點後按下自動開按鈕。

2、 轉盤開始轉過一設定的角度後到達送片位置後停止。

3
、 送片缸開始送片，達到一定的壓力後

，由前進變為後退，送片計數並後退一定時間後停止。送
片計數到

，跳至步驟5、
4、 轉盤轉過60度（一周分為6等分）後停止，然後跳至步驟3
、

5、 轉盤繼續轉過一設定角度後停止。
6、 頭開始前進鑽孔，鑽完後後
7、經過一段時間後
，檢測一片是否鑽完，沒鑽完跳至步驟5、；鑽完後轉盤轉過一定角度後，檢測自動停按鈕是否被按下，沒按下跳至步驟3
、
，按下則停止。

自動控製模式工作流程圖如圖1-4所示

3.各個模塊梯形圖設計
3.1  手動程序 在係統上電後，將手動/自動旋鈕置於手動狀態
，可通過麵板上的觸摸屏上的按鈕控製每個設備的運行。觸摸屏上的手動設計 如圖1-5-1所suo示shi
，手shou動dong控kong製zhi係xi統tong主zhu要yao是shi便bian於yu在zai生sheng產chan初chu裝zhuang時shi和he換huan不bu同tong類lei型xing刹sha車che片pian時shi進jin行xing調tiao試shi，檢jian測ce各ge個ge設she備bei是shi否fou能neng正zheng常chang運yun行xing，手shou動dong控kong製zhi梯ti形xing圖tu程cheng序xu如ru圖tu1-5-2所示。

     圖1-5-1  手動操作畫麵

    
圖1-5-2   手動控製梯形圖程序

手(shou)動(dong)模(mo)式(shi)的(de)設(she)置(zhi)主(zhu)要(yao)是(shi)為(wei)了(le)方(fang)便(bian)係(xi)統(tong)調(tiao)試(shi)和(he)維(wei)修(xiu)工(gong)作(zuo)。調(tiao)試(shi)時(shi)，可(ke)以(yi)對(dui)不(bu)同(tong)的(de)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)調(tiao)試(shi)
，最(zui)後(hou)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)一(yi)起(qi)調(tiao)試(shi)，在(zai)出(chu)現(xian)錯(cuo)誤(wu)時(shi)也(ye)能(neng)快(kuai)速(su)查(zha)出(chu)問(wen)題(ti)出(chu)在(zai)哪(na)個(ge)設(she)備(bei)上(shang)；如果四頭伺服數控鑽床係統在運行過程中出現問題，也可采用手動方式進行檢查，便於維修。圖1-5-2   隻列出了手動的一部分程序， 其他操作類同。而在四頭伺服數控鑽床鑽孔過程中，主要采用自動方式進行控製，下麵就介紹一下自動控製過程。
3.2  自動程序
在生產中
，四頭伺服數控鑽床係統大多處於自動運行狀態。係統通過PLC檢測各種狀態
，控製設備運行
，按照設定的參數順序啟動後自動運行。參數設置如圖1-6-1所示
，自動控製部分梯形圖如圖1-6所示。

1-6-1參數設置畫麵（1） 

1-6-1    參數設置畫麵（2）

圖1-6    自動控製部分梯形圖

   在zai自zi動dong控kong製zhi部bu分fen梯ti形xing圖tu中zhong
，可ke以yi看kan出chu自zi動dong模mo式shi采cai用yong步bu進jin程cheng序xu，簡jian單dan明ming了le。部bu分fen的de梯ti形xing圖tu重zhong點dian說shuo明ming了le一yi次ci送song片pian數shu量liang的de控kong製zhi和he伺si服fu定ding位wei預yu先xian設she置zhi速su度du和he轉zhuan過guo的de角jiao度du，然ran後hou再zai執zhi行xingPLSR或 PLSY指令
，脈衝發完後伺服會停止。其他讀者可以根據需要自已編寫。

3.3  伺服定位程序
伺服電機在啟動時，需要先設置好頻率和要走的脈衝數，通過伺服驅動器來控製伺服電機的定位。PLC 通過PLSY或PLSR指令發脈衝和方向給伺服驅動器，伺服驅動器再讓伺服電機運行或停止。關於伺服需要的程序如圖1-7所示。

圖1-7    伺服程序梯形圖

3.4 部分主程序
主程序主要用於各種數據的初始化，包括了伺服定位程序的大部分，用於手動和自動的共用部分，和手動、自動程序密不可分。其梯形圖如圖 1-8所示。

圖 1-8      主程序梯形圖
4 係統設計中的問題及解決方法
在四頭數控鑽床係統中，遇到的主要問題集中在設備選擇
、安放位置、調試和生產過程的控製等情況中。
4.1 硬件方麵的問題
    在該係統中，各種設備的選擇、擺放位置，以及接近開關的位置選擇、PLC外圍電路和接線處的
設置、送片位置

、鑽孔電機位置的選擇
，是該控製係統的主要硬件問題。

在zai機ji械xie設she計ji方fang麵mian，在zai控kong製zhi過guo程cheng中zhong需xu要yao采cai用yong油you缸gang，因yin此ci對dui於yu液ye壓ya油you有you一yi定ding的de要yao求qiu
，要yao求qiu具ju有you一yi定ding壓ya力li和he非fei常chang高gao的de潔jie淨jing程cheng度du。在zai夏xia天tian時shi由you於yu鑽zuan孔kong頻pin繁fan，長chang時shi間jian會hui造zao成cheng液ye壓ya油you溫wen度du升sheng高gao
，影ying響xiang油you缸gang的de速su度du
，通tong過guo增zeng加jia循xun環huan水shui或huo加jia冷leng確que風feng機ji的de辦ban法fa來lai進jin行xing改gai善shan。鑽zuan孔kong過guo程cheng中zhong，刹sha車che片pian鑽zuan孔kong飛fei出chu的de粉fen末mo很hen多duo，通tong過guo加jia防fang護hu網wang和he吸xi塵chen器qi加jia以yi改gai善shan。轉zhuan盤pan是shi通tong過guo減jian速su機ji帶dai動dong運yun轉zhuan

，避bi免mian不bu了le框kuang位wei的de存cun在zai，因yin此ci在zai自zi動dong過guo程cheng中zhong
，隻zhi能neng正zheng轉zhuan。這zhe樣yang就jiu大da大da減jian小xiao了le誤wu差cha，提ti高gao了le精jing度du。

在PLC 的de外wai圍wei硬ying件jian連lian接jie方fang麵mian
，由you於yu伺si服fu驅qu動dong器qi外wai表biao有you極ji輕qing微wei的de帶dai電dian現xian象xiang，因yin此ci伺si服fu驅qu動dong器qi的de外wai殼ke一yi定ding接jie地di。操cao作zuo時shi工gong人ren要yao來lai回hui的de放fang片pian和he取qu片pian
，麵mian板ban做zuo成cheng可ke以yi轉zhuan動dong的de。平ping時shi轉zhuan到dao最zui佳jia位wei置zhi，便bian於yu工gong人ren操cao作zuo。

4.2 軟件方麵的問題
軟件方麵主要問題在於邏輯錯誤和書寫錯誤。程序編寫完畢後
，對於 PLC程序需要先在計算機上對程序加上批注檢查，對於觸摸屏程序可以通過仿真軟件進行檢查，然後在調試中加以改進。

5 設計小結
上述詳細說明了四頭數控鑽床係統的設計過程
，該控製係統采用台達EH係列的PLC作為控製主機，通過維倫觸摸屏、按鈕
、旋鈕、限位開關、伺服驅動器等，對電動機、伺服電機
、中繼、接觸器和油缸等設備和其他相關的機械結構進行控製，實現了各種設備的功能控製，達到了係統的控製 要求。