引言

　　中國加入世界貿(mào)易組織后，紡織行業(yè)為了拓展國外市場(chǎng)，占領(lǐng)市場(chǎng)份額，必須提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。這些給紡織機(jī)械行業(yè)帶來了新的機(jī)遇，為紡織行業(yè)提供高質(zhì)量、高精度的紡織機(jī)械，已成為紡織機(jī)械行業(yè)一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。紡織錠桿作為紡織機(jī)械中的重要基礎(chǔ)部件，其精度直接影響著紡織機(jī)的加工質(zhì)量。精度的提高關(guān)鍵是降低錠桿的噪聲，提高錠桿的轉(zhuǎn)速。實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的關(guān)鍵就是提高錠桿與錠盤配合面的表面光潔度，用PLC控制實(shí)現(xiàn)錠桿的超精完全解決了因錠桿表面光潔度造成的不良影響，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

　　根據(jù)工藝要求，系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下功能：

　　(1)自動(dòng)、手動(dòng)的轉(zhuǎn)換功能。手動(dòng)狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)通過操作面板上不同的手動(dòng)控制按鈕來完成各個(gè)動(dòng)作，包括油泵起停、工件軸起停、振動(dòng)電機(jī)起停、油石進(jìn)出、往復(fù)電機(jī)的往復(fù)控制。自動(dòng)狀態(tài)時(shí)按下“起動(dòng)”按鈕，PLC則按預(yù)先設(shè)計(jì)的符合工藝要求的程序運(yùn)行。

　　(2)粗、精超次數(shù)可調(diào)，超精行程可調(diào)。

　　(3)超精過程中要實(shí)現(xiàn)超精油石壓力的轉(zhuǎn)換。

　　(4)工件軸電機(jī)、油石振動(dòng)電機(jī)要在超精過程中實(shí)現(xiàn)頻率變換。

控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)要求及所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，主控制單元采用日本三菱公司的FXlN-40MT可編程控制器，該系列PLC體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高，且提供了簡易的定位控制及脈沖輸出功能。主控制系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 主控制原理框圖

　　在圖1的控制電路中，主要由以下幾部分組成：　　

(1)撥碼盤控制電路

　　由于錠桿類型的不同在超精過程中會(huì)有不同的要求，粗精超次數(shù)的可調(diào)整能有效地使工件達(dá)到最佳的超精效果；超精行程的可調(diào)能使該超精機(jī)適應(yīng)更多類型的錠桿，擴(kuò)大了加工范圍。本系統(tǒng)利用8421BCD撥碼盤實(shí)現(xiàn)粗精超次數(shù)以及超精行程的外部調(diào)整。FXlN系列的PLC具有一條數(shù)字開關(guān)指令可直接讀出撥碼盤設(shè)置的數(shù)據(jù)，省去了以往利用程序循環(huán)掃描控制每片撥碼盤公共端的通斷，每一掃描周期讀人一片撥碼盤的BCD數(shù)，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)合并處理等一系列繁瑣的軟件設(shè)計(jì)工作。在圖1中撥碼盤控制電路用到的輸入點(diǎn)是X22、X23、X24和X25，用到的輸出點(diǎn)是Y4、Y5、Y6和Y7。

　　(2)工件軸電機(jī)及油石振動(dòng)電機(jī)的變頻控制工件軸電機(jī)在加工過程中有粗精超兩個(gè)轉(zhuǎn)速，而油石的振蕩磨削也有粗精超兩個(gè)轉(zhuǎn)速，、采用西門子公司的MM420型變頻器來控制工件軸電機(jī)和油石振動(dòng)電機(jī)在超精過程中的頻率變換。在圖1中利用PLC的輸出點(diǎn)Y13和Y14來控制工件軸電機(jī)的變頻器的變頻。利用PLC的輸出點(diǎn)Y15和Y16來控制油石振動(dòng)電機(jī)的變頻器的變頻。

　　(3)超精頭的往復(fù)控制

　　在圖1中，利用PLC的Y0、Y1口的脈沖輸出功能控制步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)超精頭準(zhǔn)確的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其中Y0輸出進(jìn)給脈沖，Y1輸出控制進(jìn)給方向。步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器選用國產(chǎn)產(chǎn)品。

　　(5)其他輸入輸出點(diǎn)

　　除了上述撥碼盤控制電路用到的輸入點(diǎn)之外，本系統(tǒng)的輸入點(diǎn)主要是一些手動(dòng)開關(guān)或按鈕，以及行程開關(guān)。輸出點(diǎn)除了上述撥碼盤控制、工件軸電機(jī)及油石振動(dòng)電機(jī)的變頻器的變頻控制和超精頭的往復(fù)控制這三部分用到的輸出點(diǎn)之外，其余的輸出點(diǎn)用來控制油石進(jìn)出電磁閥、壓力轉(zhuǎn)換電磁閥和用來顯示故障指示。具體分配如表所示。

控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　軟件結(jié)構(gòu)根據(jù)控制要求而設(shè)計(jì)，主要分為手動(dòng)、自動(dòng)及往復(fù)控制過程三大模塊，往復(fù)控制主要是指針對(duì)超精頭的往復(fù)控制，它可通過PLC本身的定位控制及脈沖輸出功能來實(shí)現(xiàn)，即通過對(duì)Y0、Y1口的脈沖輸出功能進(jìn)行編程來實(shí)現(xiàn)。由于整個(gè)軟件結(jié)構(gòu)較多，這里僅給出自動(dòng)過程的流程圖如圖2所示，相關(guān)梯形圖如圖3所示。

圖2自動(dòng)過程流程圖

圖3自動(dòng)過程梯形圖

結(jié)束語

　　該控制系統(tǒng)充分發(fā)揮了FXlN系列PLC使用方便、軟件功能強(qiáng)、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，較好地保證了紡織錠桿的表面光潔度，超精前Ra為0.3μm，超精后Ra為0.1μm，實(shí)際使用效果比較好。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想也可用于其他類型的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，具有較高的推廣價(jià)值。