（东莞市大鹏激光科技有限公司）
摘要：目前，大型螺杆在不断扩大应用范围，如用于石油开采等。作为很多设备的重要部件之一，随着现代科技的快速发展，大型螺杆的加工技术也将随着工业的不断发展而进步。大型螺杆的抛光是其制备过程中的重要环节之一。而作为可编程存储器之一，PLC的功能很多，如计算数据、顺序控制、逻辑运算等，且以模拟或数字呈现在输出设备，增强了大型螺杆抛光机的实用性与抛光能力，实现了高质量抛光以及一定的自动化，现已成为该种抛光机的未来发展方向。基于此，本文针对大型螺杆抛光机，主要研究了其基于PLC的控制系统。
关键词：大型螺杆抛光机；PLC；控制系统
现阶段，随着中国微电子技术的快速发展，可编程存储器基于传统的逻辑控制，还拥有了处理数据、网络传输、信息通信等以前计算机的功能。在增多功能的同时，还拥有了简单编程、小体系、便捷安装维护、强抗干扰能力等优势。在在应用实践中，一般运用处理数据、过程控制、顺序控制等功能，可以有效控制目前工业生产与加工中的各种电动机设备和其运行。当下，在中国PLC已经被十分广泛地应用在各种领域。本文就针对传统大型螺杆抛光机出现问题进行探究，研发出一种基于PLC的控制系统，并将其应用在大型螺杆抛光机上。该系统中的主控制器为PLC，而且有机结合了声光报警器与触摸屏，属于一种逻辑控制系统。
1 简介大型螺杆抛光机的基本结构
如图1所示为大型螺杆抛光机的基本结构。从机构调节的角度来看，通过油缸来调节大小抛光轮的实际运行高度；通过滑块来调节和改变大小抛光轮的位置。这样设计的目的有两个：其一，使得拆卸大型螺杆变得方便快捷；其二，使调节砂带变得快捷，保证被抛光螺纹槽有很好的深度，为了提高螺杆抛光机打磨操作的方便性与控制的精确性，本文研发了基于PLC，自动化控制大型螺杆抛光机的一种系统。
图2 PLC控制系统总图
2.2 PLC控制流程图简介
对于大型螺杆抛光的成本控制，将控制系统设计为半自动控制。具体控制流程如下：初始化系统后，手动观察确定初始螺杆位置与砂带是否匹配。如果不匹配，则手动调整到合适的位置。在调整初始位置之后，大型螺杆由电动机1驱动，活动底板由电动机2驱动，同时，电动机的温度由两者各自的温度传感器进行检测。当其中一台电机的实际工作温度高于设定温度时，系统会发出声光报警，同时断电以减少损耗。活动底板通过砂带的运动而移动。当到达行程开关2时，检测是否达到设定的抛光次数。如果达到设定的抛光次数，则操作正常停止;如果抛光还没有达到设置好的抛光次数，电机2会自动进行翻转。同时，移动底板向后运动，在接触到开关1时，自动检查有没有达到设置好的抛光次数，如果已经达到设置好的抛光次数，则正常进行停止；如果还未达到设置好的抛光次数，则电动机2进行正转。像这样往复循环多次，一直到达到设置好的抛光次数为止。
2.3 选用合适的电动机类型
现阶段，中国常见的螺杆材料主要包括45号钢、高温合金、40Cr、38CrMOAl、氨化钢等。通常情况下，采用密度为7.85g/cm3的钢，控制大型螺杆长位于10m～15m之间，控制直径约为300mm左右，通过m=ρv，可以估算出大型螺杆的中具体质量约为8230kg。按照常用摩擦系数公式f=μF，可以求出负载扭矩公式为：
按照要求的实际螺杆转速值，根据P=Tn/9550的原则，可以估算出大型螺杆旋转的驱动电动机1所需要的具体功率。再按照所需要的这个功率，确定选用的电动机为：型号是MA 1332- LCDA 385001的电机130，确定规格参数为3.8kW(电压为三相220V)，确定扭矩、转速、额定电流分别为15N·m、2500r/min、13.5A。
通过移动在导轨上时活动底板的摩擦系数，利用以上公式，可以估算出具体的电动机2功率。再按照所需要的功率，确定选用130电动机：型号为MA1332- LCDA265001，并确定规格参数为2.6kW(电压为三相220V)，再确定扭矩、转速分别为10N·m、2500r/min。
2.4 电动机的配合
详细的配合需要：转一圈螺杆，抛光带刚好向前进螺距一个。
详细的配合公式如下：
其中：n、p、D分别代表电动机1和电动机2的具体转速、具体的大型螺杆螺距、具体的螺杆直径。公式的左边代表转一转电动机1所消耗的时间也是转一圈螺杆旋所消耗的时间，公式的右边代表行走一个螺距砂带所消耗的时间。最终，能将配合这2个电机转速的公式求出来。
2.5 电气控制原理
如图3所示：启动按钮SB被按下，系统通电；将点动按钮SB4按下，以调节初始的螺杆位置，完成操作后，将SB3按下，螺杆被电动机1带动，进行连续的旋转；同时，将SB1按下，电动机2中的线圈KM1通电，闭合KM1触电开关，断开常闭触电，然后电动机2进行正转；在碰到行程开关SQ2，断开常闭触电SQ2，闭合常开触电SQ2，KM1断电，断开KM1常开触电，闭合常闭触电，断开SB2常闭触电，闭合常开触电，线圈KM2通电，闭合常开触点KM2，然后电动机2进行反转；在碰到行程开关SQ1时，断开常闭触电SQ1，闭合常开触电SQ1，线圈KM2通电，断开常开触点KM2，闭合常闭触电KM2，断开常开触点SQ2并断电，闭合常闭触点SQ2，然后电动机2进行正转；通过电动机2的驱动，活动底板执行上述往复运行，一直到抛光次数完成后，将运行正常停止。正常启动电动机的过程中，由温度传感器实时检测其温度，若某个电动机一旦温度过高，则断开常闭触点SB5。若过载出现，则断开常闭触电SB6。
图3电气控制原理图
3结语
在本文中，有机结合了“电子”与“机械”技术，针对大型螺杆抛光机，设计了一个半自动化控制系统，极大地方便了控制。该系统能够保持稳定运行，平均单件耗时短，耗电量低，可操控性好，且节能效果也较理想。此外，本研究还有利于提升生产大型螺杆的效率，供将来进一步研究大型数控螺杆抛光机借鉴参考。
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论文作者:刘全超
论文发表刊物:《科技研究》2018年12期
论文发表时间:2019/3/26
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