Modicon M258作為施耐德電氣一款結(jié)構(gòu)緊湊、高性能和高可擴(kuò)展性的中型PLC，主要面向如包裝、機(jī)床、物料傳輸與倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備、紡織以及木工機(jī)械設(shè)備等OEM客戶應(yīng)用，可以為速度控制、高速計(jì)數(shù)、軸控制以及信息交互提供高性能的電氣控制解決方案。

　　一、設(shè)備用途：

　　該客戶是濟(jì)南市掛牌保護(hù)的十大企業(yè)之一，是全國(guó)大型成套設(shè)備的主要生產(chǎn)基地。目前主要涉及的產(chǎn)品及行業(yè)有門窗幕墻加工設(shè)備、太陽(yáng)能光伏組件設(shè)備、建筑機(jī)械設(shè)備、 鐵塔設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)備等，已有五項(xiàng)產(chǎn)品被國(guó)家建設(shè)部列入“建設(shè)部重點(diǎn)科技成果推廣項(xiàng)目”，四項(xiàng)產(chǎn)品被國(guó)家科技部列入“火炬計(jì)劃項(xiàng)目”。H型鋼數(shù)控沖孔生產(chǎn)線項(xiàng)目是濟(jì)南市2011年科學(xué)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃第一批項(xiàng)目之一，其成功研制填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，迄今已獲國(guó)家多項(xiàng)發(fā)明和實(shí)用新型專利，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，也標(biāo)志著該客戶在國(guó)內(nèi)外先進(jìn)鋼構(gòu)數(shù)控設(shè)備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)核心技術(shù)的突破性創(chuàng)新。

　　H型鋼數(shù)控沖孔可實(shí)現(xiàn)對(duì)H型鋼的快速翻轉(zhuǎn)和沖孔加工，主要用于工業(yè)與民用建筑梁柱構(gòu)件;工業(yè)構(gòu)筑結(jié)構(gòu)承重柱架;地下工程鋼樁及支撐保護(hù)結(jié)構(gòu);石油化工及電力工業(yè)設(shè)備結(jié)構(gòu);高鐵、軌道、船舶交通梁框構(gòu)架;港口傳送、高速公路擋板支架等結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)加工。

　　二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

　　H型鋼數(shù)控沖孔生產(chǎn)線在結(jié)構(gòu)上和應(yīng)用上取得了全新的突破。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且功能強(qiáng)大，其特征在于翼面沖孔主機(jī)對(duì)H型鋼的翼面進(jìn)行沖孔，腹面沖孔機(jī)對(duì)H型鋼的腹面進(jìn)行沖孔。翼板沖孔主機(jī)實(shí)現(xiàn)雙沖頭同步?jīng)_孔功能，并可根據(jù)上位監(jiān)控實(shí)現(xiàn)預(yù)置設(shè)定代碼程序、多角度自動(dòng)翻轉(zhuǎn)和CAD功能。

　　該線工藝結(jié)構(gòu)先進(jìn)、加工精度高、生產(chǎn)效率高，是傳統(tǒng)鉆削加工效率的20倍;可加工生產(chǎn)長(zhǎng)2m~12m、翼面×腹面為100×150mm~175×300mm的H型(近類)鋼;沖孔孔徑Ф12~Ф20mm、重復(fù)定位精度±0.02mm、定位精度±0.1mm、加工精度小于等于0.25mm。

　　三、工藝簡(jiǎn)介：

　　1. 上料：將 H 型鋼上到上料料臺(tái)上， 上料料臺(tái)通過(guò)液壓升降系統(tǒng)把 H 型鋼升到合適位置。

　　2. 送料：采用電磁鐵送料，將 H 型鋼從上料臺(tái)進(jìn)入上料道。

　　3. 加工：本產(chǎn)品采用 X軸 3臺(tái)伺服電機(jī)，接力控制將 H 型鋼從進(jìn)料道送到出料道，并對(duì) H 型鋼的長(zhǎng)度方向進(jìn)行定位，3 臺(tái)伺服均采用摩擦送料，外接編碼器進(jìn)行實(shí)際位置反饋，進(jìn)行全閉環(huán)控制。Y 軸和Z軸 由伺服經(jīng)絲杠進(jìn)行定位。

　　4. 根據(jù)加工程序?qū)ぜM(jìn)行上翼面和腹面的沖孔，加工完成后，由電磁鐵把 H 型鋼從出料道進(jìn)入翻轉(zhuǎn)料臺(tái)。

　　5. 翻轉(zhuǎn)：對(duì) H 型鋼進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)完成后 H 型鋼由出料道經(jīng)X軸 接力送入進(jìn)料道。

　　6. 對(duì) H 型鋼的下翼面進(jìn)行加工，加工完成后出料。

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　　四、控制需求及方案描述：

　　?IO點(diǎn)：

　　總共DI110點(diǎn)和DO56點(diǎn)。

　　?伺服電機(jī)：

　　5臺(tái)伺服電機(jī)，其中3臺(tái)物料輸送電機(jī)摩擦送料，需要全閉環(huán)控制。

　　?上位組態(tài)軟件：

　　上位工控機(jī)的組態(tài)軟件為VB編程，需要與PLC實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。

　　本方案上位機(jī)采用PC，管理軟件VB開發(fā)，實(shí)現(xiàn)加工工件的CAD繪圖和加工程序錄入，以及對(duì)機(jī)器的工作狀態(tài)及故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。下位機(jī)采用M258 PLC， 通過(guò)集成的CANopen總線對(duì)5臺(tái)Lexum32伺服控制。上位PC和下位PLC通過(guò)集成的Ethernet端口通訊。

　　3臺(tái)摩擦送料電機(jī)，采用Lexium32M伺服外接第二路編碼器的全閉環(huán)控制方式實(shí)現(xiàn)。Lexium32M伺服通過(guò)修改幾個(gè)控制參數(shù)，即可通過(guò)SoMachine集成的功能塊實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的第二路編碼器反饋的全閉環(huán)控制。

　　5臺(tái)Lexium32伺服通過(guò)共直流母線連接，降低設(shè)備能耗。

　　五、Schneider整體解決方案優(yōu)勢(shì)：

　　Schneider整體解決方案在此案例的架構(gòu)為M258 PLC+Lexium32伺服，其典型特征為PLC集成數(shù)個(gè)通訊端口，以及Lexium32伺服可實(shí)現(xiàn)對(duì)外接編碼器的全閉環(huán)控制。

　　? PLC高集成性，既提高通訊穩(wěn)定性，又降低控制方案成本。M258 PLC集成了CANopen、Ethernet、Modbus端口，無(wú)需擴(kuò)展通訊模塊。

　　? 高精度的全閉環(huán)控制。外接編碼器信號(hào)直接進(jìn)入Lexium32M伺服驅(qū)動(dòng)器，簡(jiǎn)單易用，而傳統(tǒng)方案是外接編碼器信號(hào)進(jìn)入PLC，編程復(fù)雜，成本又高。

　　? 電氣安裝方便。一根CANopen總線電纜連接5臺(tái)伺服，而Lexium32伺服驅(qū)動(dòng)器為書本型設(shè)計(jì)，可緊靠一起并排安裝。

　　? 節(jié)能增效。5臺(tái)Lexium32伺服通過(guò)共直流母線連接，相比傳統(tǒng)鉆削加工設(shè)備降低能耗10%以上。

　　? 加工精度高、生產(chǎn)效率高，該機(jī)型是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，傳統(tǒng)鉆孔機(jī)為單機(jī)間歇性加工，裝載和卸載型材比較耗時(shí);此設(shè)備為連續(xù)式加工，是傳統(tǒng)鉆孔機(jī)加工效率的20倍，為每個(gè)工作班的加工量統(tǒng)計(jì)。