摘要：本文介紹了PLC，特別是其伺服定位模塊在軸承磨削加工中的應用。另外，還介紹了該伺服定位模塊的G代碼編程，該語言具有功能強大、調(diào)試方便的特點。 This paper introduce the application of koyo PLC ,especially it’s servo control module in bearing grinding machine.Also,we introduce the G-code program of the module,the G code program provides high performance and we can use it easily. 關鍵字：軸承磨削、伺服、G代碼、PLC bearing grinding servo control system G code PLC 1.引言: 隨著我國機械裝備、汽車工業(yè)等行業(yè)的快速發(fā)展，我們對軸承加工設備，尤其是高精度、高效率、高可靠性的軸承磨床需求量十分龐大。軸承，作為機械工業(yè)的基礎件，其加工設備的重要性非常突出。目前，我們國家的軸承加工設備相對存在加工精度差，重復精度不高、生產(chǎn)效率低的問題，生產(chǎn)的軸承和國外品牌有相當大的差距。以小型球軸承加工設備為例，有許多個體企業(yè)還在使用手工作業(yè)生產(chǎn)，這從側(cè)面說明了我們在設備的自動化控制方面還有許多工作要做。當然，軸承設備的機械加工精度要求很高，在此基礎上，設計一套優(yōu)秀的自動控制系統(tǒng)及其控制軟件非常重要。筆者在參與某集團公司的新型軸承自動化生產(chǎn)線的研制過程中，引進光洋電子的伺服控制模塊，成功設計出了一套新的軸承磨床控制系統(tǒng)并完成系統(tǒng)軟件的設計。值的一提的是，光洋（KOYO）精工是日本的軸承生產(chǎn)龍頭企業(yè)之一，其軸承磨削的自動化控制確有其獨到之處。 2.工作原理及控制要求: 以RF-3MZ203小型軸承內(nèi)圓磨為例，其機械結構的關鍵在于磨削進給機構，一般采用直線導軌和滾珠絲杠總成。加工時，工件（軸承套圈）高速旋轉(zhuǎn)，磨削進給機構控制砂輪精確運動，進行磨削加工。所以，磨削進給的控制精度十分重要，這里采用安川的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)控制。 磨削進給機構示意圖如下 該磨床自動化控制的總體要求是 （1） 開關量輸入64點，開關量輸出24點。 （2） 采用伺服定位模塊控制安川的交流伺服系統(tǒng)。由于內(nèi)圓磨床磨削加工時有測抓在線測量，所以需要構成全閉環(huán)伺服控制。加工效率高，要求伺服系統(tǒng)有良好的高速響應能力；加工精度高，要求伺服系統(tǒng)有良好的剛性，以及優(yōu)秀的低速性能。總體上要求伺服系統(tǒng)在高、低極限都能達到良好的性能。加工精度達到1μm （3） PLC控制多臺變頻器。 （4） 采用觸摸式人機界面，操作直觀方便，界面友好。 （5） 具備PLC總線連接能力，可以進行整條生產(chǎn)線的聯(lián)網(wǎng)控制。 3.控制系統(tǒng)硬件設計: 根據(jù)上述控制要求，PLC選擇光洋電子的SU系列，變頻器和交流伺服選擇安川的產(chǎn)品，觸摸屏選用光洋電子的GC-55EM2，共同組成磨削自動控制系統(tǒng)。選擇光洋PLC主要是因為其中的U-01SP單軸伺服控制模塊可以與交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)良好的配合，達到優(yōu)良的高、低速性能，而且伺服電機的編碼器信號直接反饋到該模塊，測抓反饋的中斷控制信號也直接反饋到該模塊，從而構成真正意義上的閉環(huán)控制。該模塊在光洋精工已經(jīng)得到長期應用。安川的交流伺服剛性好，技術先進、質(zhì)量穩(wěn)定，用于軸承加工設備非常合適；其變頻器具備MODBUS總線，由于光洋電子的SU系列CPU模塊的通訊口已經(jīng)內(nèi)置MODBUS協(xié)議，所以可以采用通訊方式控制多臺變頻，相比原先類似系統(tǒng)采用的模擬量輸出控制簡化了PLC硬件配置從而大幅節(jié)約了成本。值得一提的是SU-5M通訊功能強大，CPU自身具備3個通訊口，分別用于觸摸屏通訊、變頻器通訊、總線控制，而不需要單獨的通訊模塊，對提高配置的性價比起到了十分關鍵的作用。 系統(tǒng)示意圖如下： U-01SP與交流伺服配線圖如下： 4.控制軟件設計: 軸承磨削的工藝十分復雜，磨削的方式有多種。本磨床主要是通過控制磨架的前后運動與砂輪進給機構相配合，完成磨削過程。控制的要點在于磨削進給機構的動作，也就是伺服系統(tǒng)的控制。本系統(tǒng)中的U-01SP可以用類似CNC的G代碼控制，從而實現(xiàn)復雜的程序結構。利用這套系統(tǒng)，我們實現(xiàn)了電氣原點的手動設置、手動調(diào)整模式與自動運行模式的切換、單次運行（半自動）與連續(xù)自動運行的自由切換、砂輪的各種修正模式、以及順序復位（按機床動作流程，到需要返回時按原先已經(jīng)動作的順序反方向倒退回初始狀態(tài)。因為機床的各部件動作需要錯開，同時復位會造成碰撞）。U-01SP與PLC的信息交換通過該模塊占用的輸入輸出點進行。其對應關系見下表 程序控制分為兩部分，CPU內(nèi)的主程序為傳統(tǒng)的PLC梯形圖程序，該程序采用光洋的級式語言編程，依據(jù)工藝流程圖編寫，結構明晰、調(diào)試方便；U-01SP內(nèi)下載伺服控制程序，整個磨削過程及砂輪修正程序均包含在G代碼伺服程序內(nèi)。當PLC主程序需要調(diào)用伺服程序時，只需要控制U-01SP的對應輸出繼電器即可。如啟動自動運行，只需將Ｑn＋０２輸出為ON；如啟動手動反轉(zhuǎn)，將Ｑn＋０3置為ON即可，伺服運行時Ｉn＋０２為ON顯示伺服系統(tǒng)運行中（BUSY）。限于篇幅，詳細的工藝流程圖在此無法展開，這里給出砂輪修正部分的PLC程序示例： G代碼編程介紹: 由于U-01SP伺服定位模塊的類CNC的G代碼具有編程方便、功能強大、調(diào)試直觀、易于學習等許多優(yōu)點，在此作簡單說明。 （1）定位控制命令的基本格式： N100 G00 X500 F3000 其中N100為程序標號，G00為命令碼，X500代表定位位置，F(xiàn)3000表示定位速度。 （2）常用G代碼命令 結束語: 說到CNC數(shù)控系統(tǒng)，相信許多人對G代碼編程是非常熟悉的，但是在PLC系統(tǒng)中融合G代碼編程的產(chǎn)品目前在國內(nèi)并不普及。我們的這套系統(tǒng)自2000年在國內(nèi)首次投產(chǎn)距今已接近5年時間，用戶反映質(zhì)量穩(wěn)定，使用便利。值得一提的是我們的這套系統(tǒng)走出了伺服電機最低轉(zhuǎn)速每分鐘0.1轉(zhuǎn)以下的極限！如此低的速度在光磨時有著重要的意義，因為光磨時需要的就是非常低的磨削速度，以逼近無進給磨削狀態(tài)，可以達到極高的磨削精度。事實上，用戶利用我們的PLC系統(tǒng)和三菱的專用CNC系統(tǒng)做了比較，磨削后工件的測量結果表明，采用PLC系統(tǒng)的磨削精度、加工的重復精度完全達到專用CNC系統(tǒng)的水準。從這一點來說，這套PLC系統(tǒng)有著良好的性能和特點：它將PLC的控制和高性能的伺服定位控制結合在一起，提供了PLC的易用性和CNC的高性能，具有很好的推廣價值和應用前景。