摘要：本文介紹了PLC，特別是其伺服定位模塊在軸承磨削加工中的應(yīng)用。另外，還介紹了該伺服定位模塊的G代碼編程，該語(yǔ)言具有功能強(qiáng)大、調(diào)試方便的特點(diǎn)。 This paper introduce the application of koyo PLC ,especially it’s servo control module in bearing grinding machine.Also,we introduce the G-code program of the module,the G code program provides high performance and we can use it easily. 關(guān)鍵字：軸承磨削、伺服、G代碼、PLC bearing grinding servo control system G code PLC 1.引言: 隨著我國(guó)機(jī)械裝備、汽車工業(yè)等行業(yè)的快速發(fā)展，我們對(duì)軸承加工設(shè)備，尤其是高精度、高效率、高可靠性的軸承磨床需求量十分龐大。軸承，作為機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)件，其加工設(shè)備的重要性非常突出。目前，我們國(guó)家的軸承加工設(shè)備相對(duì)存在加工精度差，重復(fù)精度不高、生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，生產(chǎn)的軸承和國(guó)外品牌有相當(dāng)大的差距。以小型球軸承加工設(shè)備為例，有許多個(gè)體企業(yè)還在使用手工作業(yè)生產(chǎn)，這從側(cè)面說(shuō)明了我們?cè)谠O(shè)備的自動(dòng)化控制方面還有許多工作要做。當(dāng)然，軸承設(shè)備的機(jī)械加工精度要求很高，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一套優(yōu)秀的自動(dòng)控制系統(tǒng)及其控制軟件非常重要。筆者在參與某集團(tuán)公司的新型軸承自動(dòng)化生產(chǎn)線的研制過(guò)程中，引進(jìn)光洋電子的伺服控制模塊，成功設(shè)計(jì)出了一套新的軸承磨床控制系統(tǒng)并完成系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。值的一提的是，光洋（KOYO）精工是日本的軸承生產(chǎn)龍頭企業(yè)之一，其軸承磨削的自動(dòng)化控制確有其獨(dú)到之處。 2.工作原理及控制要求: 以RF-3MZ203小型軸承內(nèi)圓磨為例，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于磨削進(jìn)給機(jī)構(gòu)，一般采用直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠總成。加工時(shí)，工件（軸承套圈）高速旋轉(zhuǎn)，磨削進(jìn)給機(jī)構(gòu)控制砂輪精確運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行磨削加工。所以，磨削進(jìn)給的控制精度十分重要，這里采用安川的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)控制。 磨削進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖如下 該磨床自動(dòng)化控制的總體要求是 （1） 開關(guān)量輸入64點(diǎn)，開關(guān)量輸出24點(diǎn)。 （2） 采用伺服定位模塊控制安川的交流伺服系統(tǒng)。由于內(nèi)圓磨床磨削加工時(shí)有測(cè)抓在線測(cè)量，所以需要構(gòu)成全閉環(huán)伺服控制。加工效率高，要求伺服系統(tǒng)有良好的高速響應(yīng)能力；加工精度高，要求伺服系統(tǒng)有良好的剛性，以及優(yōu)秀的低速性能。總體上要求伺服系統(tǒng)在高、低極限都能達(dá)到良好的性能。加工精度達(dá)到1μm （3） PLC控制多臺(tái)變頻器。 （4） 采用觸摸式人機(jī)界面，操作直觀方便，界面友好。 （5） 具備PLC總線連接能力，可以進(jìn)行整條生產(chǎn)線的聯(lián)網(wǎng)控制。 3.控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì): 根據(jù)上述控制要求，PLC選擇光洋電子的SU系列，變頻器和交流伺服選擇安川的產(chǎn)品，觸摸屏選用光洋電子的GC-55EM2，共同組成磨削自動(dòng)控制系統(tǒng)。選擇光洋PLC主要是因?yàn)槠渲械腢-01SP單軸伺服控制模塊可以與交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)良好的配合，達(dá)到優(yōu)良的高、低速性能，而且伺服電機(jī)的編碼器信號(hào)直接反饋到該模塊，測(cè)抓反饋的中斷控制信號(hào)也直接反饋到該模塊，從而構(gòu)成真正意義上的閉環(huán)控制。該模塊在光洋精工已經(jīng)得到長(zhǎng)期應(yīng)用。安川的交流伺服剛性好，技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量穩(wěn)定，用于軸承加工設(shè)備非常合適；其變頻器具備MODBUS總線，由于光洋電子的SU系列CPU模塊的通訊口已經(jīng)內(nèi)置MODBUS協(xié)議，所以可以采用通訊方式控制多臺(tái)變頻，相比原先類似系統(tǒng)采用的模擬量輸出控制簡(jiǎn)化了PLC硬件配置從而大幅節(jié)約了成本。值得一提的是SU-5M通訊功能強(qiáng)大，CPU自身具備3個(gè)通訊口，分別用于觸摸屏通訊、變頻器通訊、總線控制，而不需要單獨(dú)的通訊模塊，對(duì)提高配置的性價(jià)比起到了十分關(guān)鍵的作用。 系統(tǒng)示意圖如下： U-01SP與交流伺服配線圖如下： 4.控制軟件設(shè)計(jì): 軸承磨削的工藝十分復(fù)雜，磨削的方式有多種。本磨床主要是通過(guò)控制磨架的前后運(yùn)動(dòng)與砂輪進(jìn)給機(jī)構(gòu)相配合，完成磨削過(guò)程?？刂频囊c(diǎn)在于磨削進(jìn)給機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，也就是伺服系統(tǒng)的控制。本系統(tǒng)中的U-01SP可以用類似CNC的G代碼控制，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)。利用這套系統(tǒng)，我們實(shí)現(xiàn)了電氣原點(diǎn)的手動(dòng)設(shè)置、手動(dòng)調(diào)整模式與自動(dòng)運(yùn)行模式的切換、單次運(yùn)行（半自動(dòng)）與連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行的自由切換、砂輪的各種修正模式、以及順序復(fù)位（按機(jī)床動(dòng)作流程，到需要返回時(shí)按原先已經(jīng)動(dòng)作的順序反方向倒退回初始狀態(tài)。因?yàn)闄C(jī)床的各部件動(dòng)作需要錯(cuò)開，同時(shí)復(fù)位會(huì)造成碰撞）。U-01SP與PLC的信息交換通過(guò)該模塊占用的輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行。其對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表 程序控制分為兩部分，CPU內(nèi)的主程序?yàn)閭鹘y(tǒng)的PLC梯形圖程序，該程序采用光洋的級(jí)式語(yǔ)言編程，依據(jù)工藝流程圖編寫，結(jié)構(gòu)明晰、調(diào)試方便；U-01SP內(nèi)下載伺服控制程序，整個(gè)磨削過(guò)程及砂輪修正程序均包含在G代碼伺服程序內(nèi)。當(dāng)PLC主程序需要調(diào)用伺服程序時(shí)，只需要控制U-01SP的對(duì)應(yīng)輸出繼電器即可。如啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行，只需將Ｑn＋０２輸出為ON；如啟動(dòng)手動(dòng)反轉(zhuǎn)，將Ｑn＋０3置為ON即可，伺服運(yùn)行時(shí)Ｉn＋０２為ON顯示伺服系統(tǒng)運(yùn)行中（BUSY）。限于篇幅，詳細(xì)的工藝流程圖在此無(wú)法展開，這里給出砂輪修正部分的PLC程序示例： G代碼編程介紹: 由于U-01SP伺服定位模塊的類CNC的G代碼具有編程方便、功能強(qiáng)大、調(diào)試直觀、易于學(xué)習(xí)等許多優(yōu)點(diǎn)，在此作簡(jiǎn)單說(shuō)明。 （1）定位控制命令的基本格式： N100 G00 X500 F3000 其中N100為程序標(biāo)號(hào)，G00為命令碼，X500代表定位位置，F(xiàn)3000表示定位速度。 （2）常用G代碼命令 結(jié)束語(yǔ): 說(shuō)到CNC數(shù)控系統(tǒng)，相信許多人對(duì)G代碼編程是非常熟悉的，但是在PLC系統(tǒng)中融合G代碼編程的產(chǎn)品目前在國(guó)內(nèi)并不普及。我們的這套系統(tǒng)自2000年在國(guó)內(nèi)首次投產(chǎn)距今已接近5年時(shí)間，用戶反映質(zhì)量穩(wěn)定，使用便利。值得一提的是我們的這套系統(tǒng)走出了伺服電機(jī)最低轉(zhuǎn)速每分鐘0.1轉(zhuǎn)以下的極限！如此低的速度在光磨時(shí)有著重要的意義，因?yàn)楣饽r(shí)需要的就是非常低的磨削速度，以逼近無(wú)進(jìn)給磨削狀態(tài)，可以達(dá)到極高的磨削精度。事實(shí)上，用戶利用我們的PLC系統(tǒng)和三菱的專用CNC系統(tǒng)做了比較，磨削后工件的測(cè)量結(jié)果表明，采用PLC系統(tǒng)的磨削精度、加工的重復(fù)精度完全達(dá)到專用CNC系統(tǒng)的水準(zhǔn)。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，這套PLC系統(tǒng)有著良好的性能和特點(diǎn)：它將PLC的控制和高性能的伺服定位控制結(jié)合在一起，提供了PLC的易用性和CNC的高性能，具有很好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。