1 前言

    滾齒機是一種齒輪加工設備，其采用滾刀按展成法，粗、精加工直齒、斜齒、人字齒輪和蝸輪等類型齒輪，其加工范圍廣，加工精度高同時生產率較高，適用于齒輪的單件或批量生產，在汽車、拖拉機、機床、工程機械、礦山機械、冶金機械等各種機械制造業中應用廣泛。

    PLC控制器應用在滾齒機整機的傳動控制上，效果顯著，其中需要控制的滾齒機的傳動部分，主要包括滾齒機工作臺和滾刀的旋轉以及進給兩大動作，旋轉動作是由主電機經過一級PIV齒輪箱無級變速后經蝸輪蝸桿減速，從而帶動滾齒機工作臺和滾刀的旋轉，而進給動作則是由二級PIV齒輪箱無級變速后帶動滾齒機進給箱來實現進給量的改變。

    本文介紹了采用和利時公司LM系列PLC控制的Y3140型滾齒機的電氣控制原理以及LM PLC在滾齒機中的應用特點和優勢。

    2 滾齒機的控制要求

    滾齒機控制的功能除了自動控制和手動控制的邏輯控制外，還包括對液壓泵、冷卻泵、潤滑泵以及多個閥門、離合器的各個動作控制，并且需要通過模擬量信號控制PIV齒輪箱進行無級調速，PIV齒鏈式無級變速器，是適用于工藝參數多變，轉速連續變化并且能夠協調多臺機器運轉的裝置。具體的采用模擬量信號控制PIV齒輪箱無級調速的工作過程是：先在觸摸屏上設定滾刀的速度和進給量，PIV齒輪箱帶動多圈繞線電阻旋轉改變其輸出電壓，繞線電阻輸出的電壓信號輸入到模擬量模塊中，轉換后與觸摸屏給定信號比較，產生誤差信號來控制PIV齒輪箱上的調速電機，從而實現PIV齒輪箱的無級變速。

    在對整個滾齒機的控制過程中，最重要的便是PIV齒輪箱無級調速的控制，下面是PIV齒輪箱控制的電路圖。

        

    左側的電路為多圈繞線電阻電路，將其產生的模擬電壓信號送入和利時小型PLC的模擬量處理模塊LM3310進行處理，并且將采樣值與在觸摸屏上設定的電壓值進行比較，再通過PLC的數字量輸出模塊LM3223控制減速電機的啟停，其它的數字量輸入/輸出模塊檢測各個按鈕、開關的狀態從而來控制各個泵以及離合器的動作。

    3 滾齒機的控制系統組成及功能

    滾齒機的電氣控制部分的主要設備由觸摸屏和PLC組成，實現對滾齒機各個部件動作的邏輯控制以及各參數、命令的顯示及設定。這些需要控制的部件主要有滾齒機的液壓泵，提供液壓動力；冷卻泵，對加工過程進行冷卻的主要裝置；潤滑泵，起到潤滑的作用以及離合器，進行速度的調整。整個滾齒機的控制系統組成如下圖所示。

        

    4 和利時小型PLC在滾齒機中應用的特點

    本滾齒機的核心控制器件采用了和利時公司的LM系列PLC，LM PLC是和利時公司自主研發、自主生產的新一代高性能小型一體化PLC，它充分融合了計算機技術、通信技術、電子技術和自動控制技術的最新發展成果，包括CPU模塊、數字量、模擬量擴展模塊以及通訊模塊等多種模塊種類，完全能夠滿足滾齒機的各種控制需求。同時，PLC的編程軟件PowerPro，其功能強大、界面友好，并且包含有各種豐富的指令與功能塊，同時支持自定義庫，能夠給用戶編程帶來非常大的便利。在本滾齒機的控制裝置選擇上，采用了和利時公司的LM3109 CPU模塊、LM3310模擬量輸入模塊以及LM3212和LM3223數字量輸入、輸出模塊，其主要特點在于：

    （1） LM3310模擬量模塊的分辨率非常高，達到了16位，能非常精確的處理從繞線電阻傳來的電壓信號；

    （2） LM3109 CPU的運算性能非常優越，程序執行速度非常快，使得整個滾齒機的生產能力得到極大提高；

    （3） 和利時 PLC的編程軟件PowerPro功能非常強大，能夠直接進行浮點數運算，為編程帶來極大便利。
下圖是在PowerPro中采用LD梯形圖語言對模擬量進行處理的程序片段，從此程序片段中能看出，PowerPro軟件界面清晰明確、功能塊指令簡單易操作并且只用了三條語句就完成了對PIV齒輪箱的啟動及速度控制。

           

            

            

    5 結束語

    可編程序控制器PLC在齒輪加工設備上的應用大大提高了各種齒輪加工設備的加工性能及生產效率，而和利時小型PLC產品，以自身的快速程序執行速度、強大模擬量處理能力和出色的軟件編程環境，使得其在滾齒機上得到了成功應用，這也再次印證了國產PLC在齒輪加工設備乃至整個機械加工行業中的成就已經越來越大。

    參考文獻

    [1] HOLLiAS-PLC LM PLC指令與功能塊手冊

    [2] LM PLC硬件手冊

    [3] HOLLiAS-PLC LM PLC軟件手冊

    [4] 齒輪制造手冊. 齒輪制造手冊編輯委員會.北京:機械工業出版社. 1997