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摘要：本文主要闡述了永宏 PLC 在攻絲機的應用，該系統適用于暖氣管的彎管配件等加工，以及在成型的胚件上攻絲等場景;系統主要通過各類傳感器、永宏PLC、各類執行器等等，經過程序的控制實現了系統的自動化運作，用于取代原來的人工攻絲操作。

1 行業介紹

本項目加工出的成品用行業術語講為等徑彎頭，其所起的作用就是在做90 度轉彎時讓管道的口徑發生變化。與大小頭的作用是一樣的，但是大小頭不能做轉向用，價格比異徑的彎頭大約要低一倍左右， 其材質有碳鋼， 不銹鋼，合金鋼，PVC,鑄鋼等。最常見的標準有國標GB/ T12459-2005和GB/T13401-2005，其主要產地在河北省滄州市孟村縣一帶。本次項目是針對建支集團生產的彎頭開發的設備，建支集團現有設備大部分為手工攻絲， 手工攻絲生產效率低，錯誤率高，該公司認識到這個問題后，開始進行設備自動化改造。

圖 1 攻絲機

2 系統設計方案

2.1 方案背景

在建支集團生產的彎頭設備中大部分為手工攻絲， 手工攻絲生產效率低，錯誤率高，該公司認識到這個問題后， 開始尋找自動化方案替換手工攻絲。后續了解到我們永宏PLC后，采用永宏PLC實現系統控制。永宏經濟型PLC相對于其它品牌的產品，性價比更高，能很好地滿足客戶。在攻絲機應用中，永宏PLC的應用前景很好，客戶采用的是永宏PLC+永宏C3觸摸屏。

2.2 客戶需求

根據加工需要以及機械設計，設備商提出以下要求： 1、手動模式和自動模式，各自獨立工作，在自動模式下由光電檢測有無起始件，一直循環加工;在手動模式下客戶可單獨控制每一個執行器方便調試以及檢修。

2、加工位無料時，主軸不下降。

3、停止時正在加工件時，要等待該工件加工完畢后停止。

4、急停時，所有部件保持現有位置。

5、各項動作之間加有用戶可調延時。

6、 日產量5w個。

2.3解決方案

本項目中的攻絲機系統主要用于暖氣管的彎管攻絲加工。根據工藝要求，該系統主要包括系統硬件設計和系統軟件設計;其中系統硬件設計包括硬件(產品)配置、機械結構和電氣控制等三部分，系統軟件設計包括流程控制、I/O配置和程序設計等三部分。

基于上述各項技術指標，攻絲機方案架構如圖2所示;本方案控制系統采用永宏經濟型F B S系列PLC控制器，主要完成邏輯運算，控制氣缸、平震等;執行器：主軸電機、氣缸、平震等。上位機采用永宏C3 系列HMI操作界面，HMI提供基礎運行顯示、參數設置、報警、IO 監控等，用戶可隨著工藝流程或手動進行各項操作和參數設置。

圖 2 攻絲機方案架構圖

3系統硬件設計

3.1 硬件配置

攻絲機的硬件系統由永宏FBS-40MAR2-AC PLC控制器、永宏C3070SE 觸摸屏、各類氣缸、以及平震、主軸電機、各類傳感器 、外圍輸入輸出線路(包括按鈕和報警指示燈)等組成。攻絲機的硬件系統清單如表3;攻絲機硬件配置如圖3。

3.3 電氣控制

攻絲機的電氣控制采用永宏PLC作為設備核心控制單元，實現對平震和氣缸等執行單元的控制以及傳感器信號的采集判斷之類。圖4為攻絲機PLC接線原理，圖5為PLC 電氣控制柜接線圖。

圖 4 攻絲機 PLC 接線原理

圖 5 攻絲機 PLC 電氣控制柜接線圖

4系統軟件設計

4.1 工藝流程

首先傳感器檢測到起始位置無件，平震開;有件后， 取料、頂絲、翻轉等動作。料準備好后，取料夾手取料， 后退再左移到中部，再前推到加工位等待加工。此時檢測是否有料送來，有料主軸電機下降攻絲，攻到位后上升;無料主軸電機不動作。正常加工完畢后進入下一個的加工。如圖6所示。

圖 6 攻絲機工藝流程圖

4.2 控制流程

? 復位：各部件的回原位動作;

? 故障判斷：在設備運行中，哪些傳感器沒有信號或者哪些執行器不正常的判斷;

模式選擇：分為手動、自動倆檔;自動模式下首先進入料的準備階段，再料準備好后進行料的運輸，運輸到加工位后，判斷是否有有效加工件在加工位，如果有執行料的加工，沒有則返回繼續執行料的準備;正常加工完畢后循環回料的準備階段，如圖7所示。

圖 7 攻絲機控制流程圖

4.3 I/O點配置

根據攻絲機工藝流程和控制流程要求，進行了永宏PLC程序I/O點配置;永宏PLC輸入點配置如表4，輸出點配置表如表5。

4.1 現場問題以及PLC功能指令應用

4.4.1 平震控制器的使用

平震控制器的控制：現場采用的是SDVC20-S數字調壓振動控制器，控制端需根據說明書焊線，其原本功能是傳感器驅動，現客戶要用PLC控制，如圖8所示。

圖 8 平震控制器

解決方法：客戶處沒有說明書，網上找到后，發現其功能和客戶的要求有點出入。其啟動停止的信號源本來是傳感器，引腳給出了3 個，而由PLC控制是倆個引腳，后根據NPN傳感器工作原理，將其中一個引腳排除掉了， 將線焊接好后，導通Y點驅動平震控制器，結果可行。

4.4.2 主電機正反轉剎車離合系統

主電機正反轉剎車離合系統之前沒見過，機械機構也看不到，外面只引出了4根線，其工作電壓由變壓器經過整流橋后提供解決方法： 機械機構用盒子罩起來了， 密封膠非常緊弄不開，只能根據外面的4個線判斷，一根一根試出來。先量了整流橋到離合系統四根線的電壓正負， 找出了四根線的負極， 也就是說正反轉和剎車的公共地， 接下來將剩下的三根線依次導通， 判斷出控制正轉、反轉、剎車的線。

4.4.3 PLC程序指令

本次程序沒有特殊指令，用到了大量的置位復位， 寫程序是注意線圈的得失電。且執行部件較多，且互有關系，中間有些動作沒有傳感器用來當著啟動條件去啟動下一步，用了很多定時器來延時啟動，故次數要考慮好定時器的參數設置以及復位時機，如圖9所示。

圖 9 PLC 指令的應用

4.5 HMI界面設計

4.5.1 自動控制畫面

首先，畫面顯示總件數計數，旁邊附有計數清零， 用戶一般是一天清一次;畫面還有自動模式下的啟動和停止，以及自動模式的運行狀態，如圖10所示。

圖 10 主畫面

4.5.2 參數設置畫面

在參數設置畫面中，主要設置各類延時時間，方便用戶以及設計者調試，如圖11所示。

圖 11 參數設置

4.5.4 手動畫面、監控畫面

此外還有手動畫面監控畫面，完成手動以及監控所需，如圖12所示。

圖 12 參數設置

此外還設有報警彈窗，當報警觸發時，彈出相應窗口提示用戶查找問題。

5 結論(實施結果)

通過調試，該攻絲機調試完成，滿足客戶要求，動作連續，日產量5W個。調試中出現一些值得注意的問題， 首先是主軸電機的離合系統，像這樣沒遇到的或者不清楚其原理的東西之后會遇到很多，一定要耐心去研究，不能急躁，找到方法大膽地去測試。

另外在平震控制器處得到的啟發，多從原理入手解決問題。在程序設計時，停止功能與急停功能的設計，系統起初設計的急停是所有部件回原位，停止是自動模式下斷電(正在干活也會停止)，后客戶提出問題，則改進為按下停止后，當前加工的件加工完畢后再停止，急停為所有動作保存不動，不能再去執行回原位，否則會有安全隱患。