摘要：本文主要介紹了臺(tái)達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品在雙柱式立式車床電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中的完美整合應(yīng)用。著重介紹了臺(tái)達(dá)DVP-20PM系列運(yùn)動(dòng)控制器卓越的運(yùn)動(dòng)控制性能和良好的性價(jià)比，同時(shí)也說明臺(tái)達(dá)自動(dòng)化產(chǎn)品理應(yīng)成為眾多機(jī)床行業(yè)OEM客戶系統(tǒng)集成應(yīng)用的首選品牌。

Abstract: This paper describes the stage of automation products in double-column vertical lathe electrical automatic control system in a perfect integration of applications. Highlights Delta DVP20PM servo motion controller performance excellence and good value for money. Delta also shows the machine tool industry automation products should become the brand of choice for automation.

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制器 立式車床 電氣

Key Words：Servo Motion Controller Vertical Lathe Electric

1.前言

      立式車床，顧名思義，就是主軸豎直布置，工作臺(tái)在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，刀架作垂直或斜向進(jìn)給的車床，屬于切削加工工藝設(shè)備中的金屬切削機(jī)床。

      立式車床一般可分為單柱式和雙柱式。小型立式車床一般做成單柱式，大型立式車床做成雙柱式。立式車床結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：主軸處于垂直位置，工作臺(tái)在水平面內(nèi)，工件的安裝調(diào)整比較方便。工作臺(tái)由導(dǎo)軌支撐，剛性好，切削平穩(wěn)。有幾個(gè)刀架，并能快速換刀，立式車床的加工精度可達(dá)到IT9-IT8，表面粗糙度Ra可達(dá)3.2-1.6um。

2.方案

      立式車床屬于大型機(jī)械設(shè)備，用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸相對(duì)較小，形狀復(fù)雜的大型和重型工件。如各種盤、輪和套類工件的圓柱面、端面、圓錐面、圓柱孔、圓錐孔等。也可借助附加裝置進(jìn)行車螺紋、車球面、仿形、銑削或磨削等加工。立式車床主軸軸線為垂直布局，工作臺(tái)臺(tái)面處于水平平面內(nèi)，因此工件的夾裝與找正比較方便。這種布局還可減輕主軸及軸承的荷載，因此立式車床能夠較長(zhǎng)期地保持工作精度。

      通常情況下，設(shè)備制造商和設(shè)備使用終端客戶認(rèn)同并且指定數(shù)控系統(tǒng)作為立式車床主控設(shè)備。但是雙柱式立式車床的機(jī)床工藝動(dòng)作不像數(shù)控車床、數(shù)控銑床或者數(shù)控加工中心等設(shè)備那么復(fù)雜，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，使用數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用于此顯得大材小用，系統(tǒng)軟件資源嚴(yán)重浪費(fèi)，集成應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床制造OEM客戶來說，經(jīng)濟(jì)成本較高，適合高端客戶；那么對(duì)于中低端客戶來說，應(yīng)用具有運(yùn)動(dòng)控制功能的PLC成為一種成熟可靠的技術(shù)解決方案。

      本文中的雙柱式立式車床采用臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制器DVP-20PM作為主控制器，DVP-20PM內(nèi)建雙軸AB相差分形式高速脈沖輸出，最高頻率可達(dá)500kHz，而且具有二軸直線和圓弧插補(bǔ)功能，支持二軸手搖輪MPG信號(hào)輸入，支持通用數(shù)控系統(tǒng)編程語(yǔ)言G代碼、M代碼。

2.1臺(tái)達(dá)控制系統(tǒng)技術(shù)方案配置

      臺(tái)達(dá)控制系統(tǒng)技術(shù)方案配置見表1，我們?cè)诖颂巸H僅羅列出雙柱式立式車床電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)部分的主要電氣元件及其選配件，此外還包括低壓電器（低壓斷路器、交流接觸器、中間繼電器、主令按鈕、指示燈等）、位置傳感器（光電傳感器、行程開關(guān)等），此處不予贅述。

表1 控制系統(tǒng)技術(shù)方案配置表：

2.2電氣自動(dòng)控制技術(shù)方案詳細(xì)介紹

      雙柱式立式車床具有豎直安裝的兩個(gè)刀架，主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，每個(gè)刀架上的刀具都能對(duì)工件進(jìn)行切削加工。每個(gè)刀架包含二軸運(yùn)動(dòng)控制，左刀架X軸、Z軸，右刀架U軸、W軸，由于Z軸和W軸為垂直安裝，要求伺服電機(jī)具有抱閘功能，防止軸向運(yùn)動(dòng)停止時(shí)，負(fù)載受重力作用，導(dǎo)致伺服電機(jī)報(bào)警或者溜車。左右刀架上的二軸運(yùn)動(dòng)分別各由一臺(tái)DVP20PM00D負(fù)責(zé)控制；主軸電機(jī)為直流調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速由PLC模擬量擴(kuò)展單元DVP-06XA-H2輸出0-10V控制；PLC主機(jī)DVP64EH00R2以及其他數(shù)字量擴(kuò)展單元主要負(fù)責(zé)機(jī)床輔助機(jī)構(gòu)工藝動(dòng)作邏輯控制。值得注意的是，在這個(gè)方案中，兩臺(tái)DVP20PM00D均作為主機(jī)DVP64EH00R2的擴(kuò)展單元，和主機(jī)連接采用排線直接連接，其他的數(shù)字量擴(kuò)展單元和模擬量擴(kuò)展單元也作為主機(jī)的擴(kuò)展單元，直接采用排線按照順序連接。限于篇幅，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖未繪制出數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展單元連接方式。

圖2 臺(tái)達(dá)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)方案簡(jiǎn)圖

2.3關(guān)鍵控制程序介紹

      主機(jī)DVP64EH00R2和兩臺(tái)DVP20PM00D雙軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制器之間交換數(shù)據(jù)的控制程序在主機(jī)內(nèi)編程，主機(jī)負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)、控制上位機(jī)命令、擴(kuò)展單元運(yùn)行動(dòng)作以及機(jī)床各部分運(yùn)行狀態(tài)電氣信號(hào)等。主機(jī)和DVP20PM采用FROM和TO指令進(jìn)行實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)（包括運(yùn)動(dòng)命令和運(yùn)行狀態(tài)等）。

      X軸、Z軸、U軸、W軸的運(yùn)動(dòng)控制命令均在DVP20PM00D內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)，JOG、MDI、循環(huán)等運(yùn)動(dòng)命令均在20PM主程序內(nèi)完成。

      人機(jī)界面主要畫面如圖4所示。采用臺(tái)達(dá)人機(jī)畫面可以根據(jù)客戶機(jī)床工藝技術(shù)特點(diǎn)，編程組態(tài)各種人性化、方便操控的畫面和功能軟元件，相比數(shù)控系統(tǒng)來說，畫面更加簡(jiǎn)約、直觀，操控更加便利、高效。

圖4 人機(jī)界面設(shè)置

2.4 調(diào)試心得

      由于主機(jī)PLC后面掛了若干臺(tái)擴(kuò)展單元，包括兩臺(tái)DVP20PM00D運(yùn)動(dòng)控制器、若干臺(tái)數(shù)字量輸入輸出擴(kuò)展單元、模擬量輸入輸出擴(kuò)展單元等部件，主機(jī)DVP64EH00R2內(nèi)的程序大量使用了FROM、TO指令，客戶起初使用M1000作為FROM、TO指令的調(diào)用條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)20PM在執(zhí)行運(yùn)動(dòng)動(dòng)作過程中出現(xiàn)一些莫名其妙的“誤動(dòng)作”，調(diào)試20PM控制程序始終未發(fā)現(xiàn)異常程序，調(diào)試程序也未找到徹底解決問題的辦法。后來觀察主機(jī)64EH2內(nèi)控制程序，發(fā)現(xiàn)掃描周期偏長(zhǎng)，達(dá)到近30ms，懷疑可能是主機(jī)掃描周期偏長(zhǎng)，20PM的運(yùn)行動(dòng)作和狀態(tài)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)未得到存儲(chǔ)，導(dǎo)致一些怪異的誤動(dòng)作和誤信號(hào)。將主程序內(nèi)FROM和TO指令前面的調(diào)用條件M1000改為M1012（100ms脈沖信號(hào)）后，故障消除，整個(gè)系統(tǒng)正常工作。

3.結(jié)束語(yǔ)

      根據(jù)客戶設(shè)備技術(shù)要求，中達(dá)電通可以提供給客戶成熟可靠的系統(tǒng)解決方案，憑借著臺(tái)達(dá)優(yōu)秀的DVP20PM運(yùn)動(dòng)控制器強(qiáng)大的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制功能，再加上提供給客戶完善的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等技術(shù)服務(wù)，幫助客戶開發(fā)出具備更高技術(shù)含量和更高附加值的產(chǎn)品，臺(tái)達(dá)產(chǎn)品和服務(wù)均獲得了客戶的極大認(rèn)可，實(shí)踐反復(fù)證明，中達(dá)電通是設(shè)備制造客戶良好的合作伙伴。

作者簡(jiǎn)介

孫承志，出生于1979年10月，畢業(yè)于吉林化工學(xué)院，工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)任中達(dá)電通股份有限公司高級(jí)應(yīng)用工程師，主要從事臺(tái)達(dá)全系列自動(dòng)化產(chǎn)品技術(shù)支持、售前技術(shù)培訓(xùn)、根據(jù)行業(yè)和設(shè)備特點(diǎn)提供整合應(yīng)用技術(shù)方案、幫助客戶編程調(diào)試，有著豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。