基于PLC觸摸屏電機(jī)轉(zhuǎn)子精密研磨機(jī)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

徐藝（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東河源　517000）

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基于PLC觸摸屏電機(jī)轉(zhuǎn)子精密研磨機(jī)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

徐藝
（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東河源517000）

摘要：直流電機(jī)應(yīng)用很廣泛，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的精密度、光滑等有非常高的要求，所以固定速度的研磨機(jī)不適應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的加工，使用PLC、觸摸屏、伺服電機(jī)組成智能自動(dòng)化打磨機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)整參數(shù)，能夠完成對(duì)打磨速度的控制、砂帶進(jìn)給的控制，可以適用各種不同產(chǎn)品的電機(jī)轉(zhuǎn)子的打磨，完成打磨要求。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；PLC；觸摸屏；數(shù)據(jù)處理程序

0　背景

直流電機(jī)應(yīng)用非常廣泛，隨著工業(yè)化、自動(dòng)化的水平的提高，要求直流電機(jī)轉(zhuǎn)速越來(lái)越快，噪音越來(lái)越低。因此在電機(jī)制造過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)要求越來(lái)越高，尤其是直流電機(jī)轉(zhuǎn)子，要求接觸面非常光滑，保證在電刷切換向時(shí)，接觸良好，不會(huì)產(chǎn)生電火花。

1　電機(jī)轉(zhuǎn)子分析

（1）電機(jī)轉(zhuǎn)子靜態(tài)分析：電機(jī)轉(zhuǎn)子如圖1所示，需要打磨的地方主要為電機(jī)轉(zhuǎn)子銅套部分，如圖1中A箭頭所指的部位。

（2）動(dòng)作分析：電機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)圓柱體，可以在皮帶的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)夾具，讓皮帶帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子在固定位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，用砂帶進(jìn)行打磨，就可以完成打磨動(dòng)作。

圖1　電子轉(zhuǎn)子示意圖

2　機(jī)械設(shè)計(jì)方案

（1）旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)計(jì)：由于需要考慮到電機(jī)不能頻繁啟動(dòng)，采用機(jī)長(zhǎng)動(dòng)加上離合器的設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)計(jì)研磨機(jī)的動(dòng)力，當(dāng)轉(zhuǎn)子放下夾具位時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)后，夾具把轉(zhuǎn)子夾住時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出指令給離合器進(jìn)行抱住，方開(kāi)始打磨轉(zhuǎn)子，如圖2 A處和壓帶桿所示。

（2）砂帶送料設(shè)計(jì)，由于砂帶需要按需進(jìn)行調(diào)整速度，所以設(shè)計(jì)使用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行送料，能夠同時(shí)控制進(jìn)給的速度和砂帶的長(zhǎng)度，進(jìn)而控制打磨的質(zhì)量和減少砂帶的消耗，保證質(zhì)量的同時(shí)降低成本。主要構(gòu)成如圖2中的B步進(jìn)電機(jī)和雙面齒輪，C處砂帶盤，以及夾具中的轉(zhuǎn)輪所示。紗盤使用步進(jìn)電機(jī)送料，當(dāng)砂帶不夠時(shí)，砂帶電機(jī)送料，砂帶盤轉(zhuǎn)動(dòng)送料，砂帶穿過(guò)的重物把砂輪拉直，保持張力一致。

壓緊裝置，主要使用氣缸以及限位開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)子比較小，不需要太大力度，選擇一個(gè)小型氣缸，采用壓縮空氣作為動(dòng)力，使用二個(gè)行程開(kāi)關(guān)W1、W2作為位置判斷信號(hào)。W1為壓桿上升到頂信號(hào)，W2為壓桿下壓到底的信號(hào)。

圖2　打磨機(jī)機(jī)械實(shí)物圖

3　電氣設(shè)計(jì)方案

（1）控制器選擇，由于電機(jī)轉(zhuǎn)子精密打磨機(jī)所使用的信號(hào)不多，主要是限位開(kāi)關(guān)信號(hào)有4處、啟動(dòng)按鈕、停止按鈕等，一共8個(gè)，輸出信號(hào)主要有控制二個(gè)步進(jìn)電機(jī)信號(hào)，控制馬達(dá)信號(hào)，控制離合器的信號(hào)。一共也就是7個(gè)點(diǎn)。選擇臺(tái)達(dá)PLC DVP32EH00T3。

（2）觸摸屏設(shè)計(jì)

由于企業(yè)提出來(lái)要實(shí)現(xiàn)能夠調(diào)節(jié)打磨時(shí)間和每次砂帶移動(dòng)距離，打磨后，砂帶移動(dòng)的距離和速度，生產(chǎn)數(shù)量，生產(chǎn)狀態(tài)的顯示等，故設(shè)計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)子精密打磨機(jī)的圖如圖3所示。

（3）數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)

由于企業(yè)要求該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)二個(gè)控制功能，第一，打磨時(shí)間控制，第二砂帶移動(dòng)距離控制。根據(jù)伺服電機(jī)控制指令PLSY D1201 D1204 Y0，其中D1204是指發(fā)出脈沖數(shù)量，D1201是發(fā)出脈沖的頻率，企業(yè)要求就是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成走的距離，所以首先計(jì)算移動(dòng)的距離需要多少個(gè)脈沖，存在D1204，然后計(jì)算這么多脈沖在規(guī)定的時(shí)間發(fā)出，可以計(jì)算出發(fā)出頻率D1201，部分控制程序如圖4程序控制圖所示。

表1　電機(jī)轉(zhuǎn)子精密打磨I/O分配表

4　測(cè)試總結(jié)

經(jīng)過(guò)2天的安裝，設(shè)備初步安裝完畢后進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試分為三個(gè)階段，機(jī)械部分測(cè)試、機(jī)電聯(lián)調(diào)、上線測(cè)試。

（1）第一階段機(jī)械測(cè)試，由于本臺(tái)設(shè)備是第一次制作，部分加工尺寸在加工時(shí)沒(méi)有留有配合，尤其是步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)的雙齒齒輪，非常緊，無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，需要重新加工；

（2）第二階段機(jī)電聯(lián)調(diào)：1）手動(dòng)測(cè)試各控制按鈕動(dòng)作是否到位；2）檢查各控制信號(hào)是否正常；3）檢查急停是否正常；4）全自動(dòng)空負(fù)載運(yùn)行檢測(cè)；調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)停止按鈕與觸摸屏停止按

鈕無(wú)法同時(shí)工作，查找出連接線出現(xiàn)錯(cuò)誤，糾正后正常。

圖3　電機(jī)轉(zhuǎn)子精密打磨機(jī)觸摸屏

圖4　觸摸屏數(shù)據(jù)處理程序圖

(編輯：王智圣)

（3）第三階段上線測(cè)試，把設(shè)備放在生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)一周的上線測(cè)試，員工提出了一些問(wèn)題，其一操作按鈕不符合人體工程學(xué)，其二觸摸屏的控制按鈕太小，其三、把觸摸屏文字換成簡(jiǎn)單易懂的文字，經(jīng)修改后，正式投入生產(chǎn)。

經(jīng)過(guò)三個(gè)階段測(cè)試，設(shè)備正式投入生產(chǎn)線，經(jīng)過(guò)半年的生產(chǎn)，該設(shè)備正常運(yùn)行，減輕了人力勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率（一次可以放2個(gè)）和減少生產(chǎn)成本的開(kāi)支，每個(gè)月按22個(gè)工作日，可減少成本（砂帶）約為1 500元，人員工資3 500元，半年可以節(jié)約3萬(wàn)元的成本。

(編輯：阮毅)

Design and Development of Touch Screen Advanced Motor Rotator Grinder Based on PLC

XU Yi
（Heyuan Polytechnic，Heyuan517000，China）

Abstract:The direct motor has a wide application, it sets very high requirement on the density, smoothness of the electric rotator, therefore the grinders of fixed speed don't adapt to the processing of electric rotator, we need to choose the intelligent controling system made up of by PLC, touch screenand. serving motor. By adusting the parameter, we can complete the control of grinding speed, feeding and delivering of sand strap, and grind a variety of motor，and meet the needs.

Key words:mechanic design；PLC；touch screen；data processing program

作者簡(jiǎn)介：徐藝，男，1980年生，廣東河源人，大學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域：自動(dòng)化設(shè)備和半自動(dòng)設(shè)備。已發(fā)表論文3篇。

收稿日期：2015－05－25

DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2015. 11. 018

中圖分類號(hào)：TP273

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009－9492 ( 2015 ) 11－0063－02