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、設(she)定(ding)以(yi)及(ji)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)顯(xian)示(shi)監(jian)控(kong)
，可(ke)編(bian)程(cheng)設(she)置(zhi)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)的(de)內(nei)容(rong)。圓(yuan)形(xing)轉(zhuan)盤(pan)為(wei)全(quan)數(shu)字(zi)交(jiao)流(liu)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)，伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)帶(dai)動(dong)減(jian)速(su)機(ji)
，減(jian)速(su)機(ji)帶(dai)動(dong)轉(zhuan)盤(pan)，以(yi)移(yi)動(dong)轉(zhuan)盤(pan)使(shi)其(qi)轉(zhuan)過(guo)一(yi)定(ding)的(de)角(jiao)度(du)，然(ran)後(hou)鑽(zuan)頭(tou)開(kai)始(shi)鑽(zuan)設(she)定(ding)的(de)孔(kong)，伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)定(ding)位(wei)準(zhun)確(que)，速(su)度(du)快(kuai)。根(gen)據(ju)鑽(zuan)頭(tou)及(ji)刹(sha)車(che)片(pian)和(he)進(jin)給(gei)量(liang)，來(lai)設(she)置(zhi)伺(si)服(fu)合(he)理(li)的(de)轉(zhuan)速(su)，並(bing)在(zai)操(cao)作(zuo)中(zhong)設(she)定(ding)它(ta)的(de)啟(qi)動(dong)停(ting)止(zhi)。轉(zhuan)盤(pan)設(she)有(you)原(yuan)點(dian)限(xian)位(wei)器(qi)，伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)有(you)異(yi)常(chang)檢(jian)測(ce)，在(zai)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)中(zhong)能(neng)夠(gou)顯(xian)示(shi)報(bao)警(jing)信(xin)息(xi)。為(wei)便(bian)於(yu)調(tiao)試(shi)和(he)檢(jian)修(xiu)，各(ge)項(xiang)操(cao)作(zuo)均(jun)設(she)手(shou)動(dong)功(gong)能(neng)，如(ru)手(shou)動(dong)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)正(zheng)轉(zhuan)和(he)反(fan)轉(zhuan)，鑽(zuan)頭(tou)電(dian)機(ji)的(de)啟(qi)停(ting)，鑽(zuan)頭(tou)的(de)前(qian)進(jin)和(he)後(hou)退(tui)等(deng)。在(zai)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，不(bu)斷(duan)加(jia)新(xin)片(pian)，還(hai)可(ke)以(yi)自(zi)動(dong)連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)。

    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

    根(gen)據(ju)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)，刹(sha)車(che)片(pian)鑽(zuan)孔(kong)的(de)控(kong)製(zhi)過(guo)程(cheng)分(fen)為(wei)手(shou)動(dong)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)和(he)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)
，在(zai)手(shou)動(dong)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)時(shi)
，每(mei)個(ge)設(she)備(bei)可(ke)通(tong)過(guo)麵(mian)板(ban)和(he)觸(chu)摸(mo)屏(ping)操(cao)作(zuo)進(jin)行(xing)單(dan)獨(du)運(yun)行(xing)
，相(xiang)互(hu)之(zhi)間(jian)沒(mei)有(you)順(shun)序(xu)，互(hu)不(bu)幹(gan)擾(rao)，模(mo)式(shi)流(liu)程(cheng)如(ru)圖(tu)1-2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(tu)1-5-2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(xing)PLSR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。

zaijixieshejifangmian，zaikongzhiguochengzhongxuyaocaiyongyougang，yinciduiyuyeyayouyouyidingdeyaoqiu，yaoqiujuyouyidingyalihefeichanggaodejiejingchengdu。zaixiatianshiyouyuzuankongpinfan
，changshijianhuizaochengyeyayouwendushenggao，yingxiangyougangdesudu
，tongguozengjiaxunhuanshuihuojialengquefengjidebanfalaijinxinggaishan。zuankongguochengzhong，shachepianzuankongfeichudefenmohenduo，tongguojiafanghuwanghexichenqijiayigaishan。zhuanpanshitongguojiansujidaidongyunzhuan
，bimianbulekuangweidecunzai，yincizaizidongguochengzhong，zhinengzhengzhuan。zheyangjiudadajianxiaolewucha，tigaolejingdu。

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。