PLC与单片机在改造进口设备中的应用-.pdf

设备s维修 J L q H i p me n t a n d M a i n t e na n e e P L C 与单片机在改造进I1 设备中的 应用 苏州苏福马机械有限公司 江苏2 1 5 1 2 9 陆伟红 俄 罗斯 乌里 扬 诺 夫 重 型 及 特 种 机 床 厂 生 产 的UF 5 2 2 5 型龙 门铣床 ，其工作 台长度 8 m，宽度 2 ． 5 m，工作 台最大载重6 0 t ，是机械制造行业的重 要设备 ，主要用于加工大型机架 、机械框架 ，其4 个动力头可 以同时进 行粗 、精加 工。但 由于 电气 控制系统较 落后 ，使 得整个机床 运行 的可 靠性较 差 ，电气的故障率较 高 。操作 站与 电控 箱之间采 用K2 4 数控 装置 ，该 机床数 控装置有 主显示 屏和 辅显示屏 ，以及X 、Y 、z 三个坐标显示屏 ，具有加 工程序 编辑 ，检查 与编辑工艺 指令 ，查 询程序 帧 幅 ，帧 幅移动顺序号 ，还包括其 他3 7 条功能 。很 多芯 片是前苏联 制造 ，现在 国际通用 的控制芯 片 无法替代。 俄龙 门铣床的P L C 是前苏联本国产品，其机床 共有2 2 4 个输 入点，由信号输入板 、信号输出板 、 读写存储 器板 、只读存储器板、框格 间联接板 、微 处理板、电源板 、编程器板等组成 ，输入板共有 1 4 块 ，用于接收继 电器和光 电管来的信号。输 出板有 2块 ，1 1 2 个直流输 出点，7 2 个交流输出点 ，整机 约4 0 8 个 点，控制 四个动 力头上 、下左 右移 动及工 作台前后移动 ，该 系统应用极不广泛。为此 ，我厂 与北京机床研究所下属机 电公司合作对K2 4 数控装 置及KI -I O1 1 - 0 5 P L C进行改造 。 1 ． 硬件配置 为 了用通用器件设计一个与机床功能相当的系 统 ，采用微型机 4 8 6 或5 8 6 从可靠性和可操作性 两方面来讲都是不可行的 。我们用8 0 C 3 1 单片机为 中央处理器 ，通过扩展其外部接 口电路来完成整个 系统。 力面每处增加 厚度为 1 5 mm铣有油沟的铜 衬板作 承 导 件 ，在卷取机滑座侧面对应位置增J ／ H 4 块 厚度为 3 5 mm经表面淬火处理的4 5 钢质滑板作运动件并 调 整好 间隙；增加手动干油泵，定时加 注润滑脂 ；然 后将E P C 液压缸衬套耳环换成球铰耳环与卷取机联 接 ，使卷取机滑座对于活塞杆处于浮动状态 ，现场 改进后从根本上解决 了E P C 液压缸外泄漏问题 ，液 压缸使用寿命得以延长 ，至今未 出现液压缸泄漏现 象 ，工作状态稳定可靠。 2 轧制时由于轧件咬偏等原因引起的轴向 力使工作辊夹紧液 压控制 回路 产生较大的反力，夹 紧缸稳定性受到影 响。这是 由于控制阀组到液压缸 的连接管路太长、管路受压弹性变形以及液压油的 可压缩性 同时也受到元件加工精度的限制等因素影 响，导致系统压力不稳 ，引起夹紧缸瞬时退缩 。笔 7 2 参磊 棚工 者根据流体力学原理 ，结合现场实际情况 ，首先将 装置上原有的液控单 向阀改换成 电磁锁阀 ；增设蓄 能器装置补充系统泄漏 ，稳定系统压力 ；再将锁阀 装置 由地下油库移放到离夹紧液压缸较近 的位置安 装 ，缩短 阀组与夹紧液压缸之间的连接管路 ，将液 体的可压缩量降到最低 。采取上述两种方案后解决 了工作辊 锁定问题 ，轧制过程中工作辊位置保持不 变 ，使板形精度得以稳定和提高。 4 ． 结语 将工作辊锁定和伺服液压缸的漏油问题在现场 采取技术措施进行了改造和完善，予以彻底解决 ， 经过两年 来的生产使用 ，设备运行状况 良好 ，使企 业取得了较好的经济效益。MW 收稿 日期 2 0 1 3 0 3 0 9 8 0 C 3 l 单片机的时钟为I O MHz ，执行指令速度 为 1 ～2“s ，由于该机 床本身运行速度较低 ，且所 控制 轴有 三级 降速 ，因此 指令速 度完全 满足机 床 的速度要求。该 系统有8 K B 程序存储器，8 KB 数据 存储器 ，可存储 1 0 0 段加工程序。 由多片8 2 5 5 所扩 展的4 8 个输入输 出口通过光 电隔离至P L C，由多片 8 2 7 9 组成的键盘显示单元来完成 、Y 、z 轴 的L E D 显示及面板键盘的输入 ，由多片8 2 5 3 组成的计数单 元来完成三个轴的光栅位移信号 的计数 。其结构如 图1 所示 。 图1 P L C 从性能和可靠性两个方面考虑 ，我们采用 西门子s 7 3 0 0 中规模 可编程控制 器，该 系统容量 大 ，运行速度快 。其结构如图2 所示。 幽2 2 ． 程序设计及调试 中小型P L c 一般没有仿真功能 ，为了真实模拟 现场工况 ，检查程序 中存在的逻辑错误 ，则采用软 件替代外部开关的物理仿真 。 1 按现场要求发出数字 、开关和模拟信号 ， 作为用户程序的输入条件，控制用户程序的运行。 2 接收P L C 发出的信号，对P L C 发出现场响 应信号 ，作为反馈控制。 3 对P L C 发出的输出信号 ，进行诊断是否 设备s维修 q u i p me n t a n d M a i n t e n a n c e 符合现场要求。 其中程序片段如下 主 程 序 判断是否有 S T AR T或 分步信号 LM AI N MOV DP TR ， 7 F FEH MO VX A，DP T R ； 读输入信号 CJ NE A， 68 H， I NGT S J M P I N1 P I NGT M 0V 6 8 H ， A J NB 1 7H ， I N 1 P ANL A ． 1 0 H C J N E A， 1 0 H，N T K E ； 有分步信号吗 S E T B 1 0 H ； 有，程序分步执行 S J M P NTK 1 NTKE CLR 1 0 H NTK1 M OV A ， 68 H I N 1 P J B 1 7 H ， RDST J NB 1 0 H， M DI S RDS T J B 3 8 H ， M DS T MOV DP TR， 7 F F E H ； 读输 入信号 M 0VX A ． DP TR RRC A J NC MDI S； 有S T ART信号 S E T B 3 8 H； 有，开始执行程序 8 2 5 5； 初始化 M 0V DP TR 9 FF FH M OV A ． 8 9F M OVX DPTR，A CL R A M 0V DP TR． 9 FF CH M OVX DP TR．A I NC DP L M OVX DP TR．A 利 用单 片机仿 真 系统调 试 8 0 C 3 1 汇编语 言 程 序 ，顺 利地实 现 了8 0 C3 1 与P L C的信 息采 集与 处 理 。 目前机 床 已正 常运行2 0 多个月 ，未 发生一 次 P L C 与数控 装置之 间的故障 。机床的控制核心部分 已全部更换 ，所选用的器件及 系统都是 当今世界通 用产品 ，使用多年以后也不存在无备件 问题。 通过这次俄 罗斯龙门铣床 的电气改造 ，开拓 了 P L C 与8 0 C 3 1 的运用领域 ，对从事 进 口设备 的维修 与改造的同行起 到抛砖引玉的作用。MW 收稿日期2 0 1 3 0 3 1 0 参磊 ⋯ 一 7 3 墨