1、引言

1、管類結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、剛度好、節(jié)省材料以及外形美觀等特點(diǎn)，其成型加工性也很好，所以各種金屬管材為主的中空截面型材被廣泛應(yīng)用于航空航天、車輛、石油化工、家具及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。管材彎曲加工是通過局部變形來產(chǎn)生整體連續(xù)變形的管件成型方法。管材彎曲加工方法的種類很多，按成型方法可以分為滾彎曲、模彎曲和無模彎曲三種；按彎曲時(shí)是否加熱可以分為冷彎和熱彎；按彎曲時(shí)有無芯棒可以分為有芯彎管和無芯彎管。近年來還出現(xiàn)了零半徑鋼管彎曲加工、熱應(yīng)力彎曲和激光彎曲等新的彎管技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和加工技術(shù)水平的提高，各行各業(yè)對各種型號彎管的需求迅速增長，對管材彎曲成形質(zhì)量和精度，對管型加工效率都提出了越來越高的要求。彎管方法也由原來的手工彎制轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的數(shù)控裝備自動彎管，管件質(zhì)量和生產(chǎn)效率都得到了極大提高。

2、項(xiàng)目簡介

2、1行業(yè)介紹

今年，我國機(jī)床工具行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)水平持續(xù)提升，技術(shù)創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，但在看到這些發(fā)展成就的同時(shí)，一系列制約行業(yè)發(fā)展的問題也隨之而來。我們管材行業(yè)也有待提升發(fā)展進(jìn)步，彎管機(jī)液壓彎管機(jī)、全自動彎管機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、切管機(jī)、縮管機(jī)、金屬圓鋸機(jī)，行業(yè)技術(shù)更有待加深技術(shù)發(fā)展。

2、2客戶需求

在參數(shù)設(shè)置模塊中要實(shí)現(xiàn)以下功能：

提供XYZ和YBC兩種坐標(biāo)方式的管形參數(shù)輸入、顯示、編輯和轉(zhuǎn)換功能。

合理組織各類參數(shù)，提供簡單方便的參數(shù)輸入人機(jī)接口。對輸入的參數(shù)作工藝性檢查，對不合法的參數(shù)輸入作警告的提示。

由管形參數(shù)自動計(jì)算管件長度和加工所需管料長度。

可輸入14彎以下不限彎次的管形數(shù)據(jù)

其它功能如保存和加載各種參數(shù)。

2.3解決方案

彎管機(jī)的控制由永宏P(guān)LC完成，通過PLC的輸出點(diǎn)控制電磁閥來控制油缸，間接的控制油路系統(tǒng)，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作。高速脈沖輸出控制伺服驅(qū)動器動作。

2.4方案背景

永宏P(guān)LC便利的梯形圖編程指令，大大提高了編程的效率，增強(qiáng)了程序的可讀性。深受廣大中小型PLC用戶的青睞。

對于常用的2位3通電磁閥，永宏P(guān)LC直接通過輸出觸點(diǎn)便可控制。永宏P(guān)LC支持高速計(jì)數(shù)輸入，最大可達(dá)920KHz。永宏P(guān)LC單機(jī)最多可有4組硬件高速計(jì)數(shù)器及4組軟件高速計(jì)數(shù)器。

永宏P(guān)LC具有專用NC定位語言，單機(jī)最大四軸高速脈沖輸出，最高頻率可達(dá)920KHz，具多軸同動與直線插補(bǔ)功能。

永宏P(guān)LC具有強(qiáng)大的通訊功能，最高通訊速率可達(dá)921.6KHz，支持Modbus、自用通訊協(xié)議等常用的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，任意配置常用的RS-232和RS-485通訊拓展口。永宏P(guān)LC通俗易懂的指令集，可以簡單便捷的完成PLC主機(jī)與其它設(shè)備的通訊。

3、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1硬件配置

主機(jī)型號為FBs-40MCT+FBs-8YT，觸摸屏選用FT-070ST-T41R，還需選購電磁閥、光電開關(guān)、伺服電機(jī)等器材。以下是該設(shè)備的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（如圖1）

圖1

3.2控制工藝流程設(shè)計(jì)

以下是該設(shè)備的流程圖（如圖2）

圖2

3.3電氣配線設(shè)計(jì)

以下是PLC的I/O點(diǎn)配置圖

以下是控制柜整體圖（如圖3）

圖3

4、軟件設(shè)計(jì)

4、1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

在彎管機(jī)中，操作員輸入的是笛卡爾坐標(biāo)系的XYZ數(shù)據(jù)，運(yùn)動機(jī)構(gòu)接受的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)為彎管機(jī)專用PRB數(shù)據(jù)。XYZ坐標(biāo)系與PRB坐標(biāo)系的關(guān)系見圖。故要模擬彎管機(jī)的運(yùn)動，必須先進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算。

5、設(shè)備調(diào)試

5.1編碼器輸入的調(diào)試

彎管機(jī)在彎管時(shí)要求PLC讀取的當(dāng)前編碼器值，并于設(shè)定角度進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)竭_(dá)時(shí)馬上發(fā)生中斷。（如圖4）

圖4

5.2整體的設(shè)備調(diào)試

通過對彎曲部分的調(diào)試，能讀取到正確編碼器值，就能調(diào)試彎管機(jī)的整體動作。以下是整體設(shè)備圖（如圖5）

圖5

由于管形在空間的位置是比較復(fù)雜的，以若干點(diǎn)的坐標(biāo)來描述管形，人們不易推想出管形的真實(shí)形狀。況且，彎管機(jī)所使用的數(shù)據(jù)不是坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)，而是彎管機(jī)專用PRB數(shù)據(jù)。因而，存儲在計(jì)算機(jī)存儲器內(nèi)的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)還必須通過一系列矢量運(yùn)算，計(jì)算出彎管所需要的彎管機(jī)專用PRB數(shù)據(jù)。

7、設(shè)備運(yùn)行

設(shè)備調(diào)試完畢之后，客戶對彎管機(jī)進(jìn)行了一段時(shí)間的使用測試。該設(shè)備能夠按照客戶的控制效果完成各項(xiàng)工藝流程，生產(chǎn)出的彎管制品達(dá)到較高的工藝水平。

8、應(yīng)用體會

通過該項(xiàng)目使我了解到永宏P(guān)LC在高速計(jì)數(shù)及高速脈沖方面的優(yōu)勢。永宏P(guān)LC強(qiáng)大的指令集，使程序編寫更人性化，通俗易懂。表格設(shè)定使操作更簡單，在項(xiàng)目中用到緩存器表格，通過此表格作為向?qū)碓O(shè)定高速脈沖指令的相關(guān)數(shù)據(jù)，使得操作過程更簡單。硬件可靠性高，在設(shè)備的運(yùn)行過程中，PLC持續(xù)運(yùn)行，未出現(xiàn)異常，客戶對永宏產(chǎn)品硬件性能表示肯定。