可编程序控制器及触摸屏在火花塞等静压成型机控制系统上的应用

徐绪浩

【摘要】随着我国汽车行业高速发展，汽车零备件的生产由过去加工工艺简单化，低自动化向高精度、高自动化转变。火花塞等静压成型机在汽车零备件生产上的广泛应用，极大的提高了火花塞的质量及产量。本文从火花塞等静压成型机的工作原理及加工参数入手，详细讨论了PLC在火花塞等静压成型机控制系统的应用方案。

【关键词】可编程序控制器；触摸屏；火花塞等静成压型机；控制系统；应用

引言

火花塞等静压成型机主要由两大部分构成，分别是等静压成型部分和精密磨削部分。等静压成型部分是由液压机为主体，其上带一注料机构，在一个压制循环的开始把氧化铝粉末注入模腔内，接着封头下移封住模腔，液压系统在模腔四周产生设定的等静压压力后自动泄压，最后通过机械手把压制的火花塞胚胎依次放在传送带上，送到精密磨削机构完成形体磨削。

精密磨削机构由上胚、转盘、导轮、砂轮、卸胚、吸尘等组成。每个部分都有不同的分工但又精密配合，缺一不可。上胚机构通过一个小机械手把传送带上的胚件装到转盘的磨削工位上，转盘旋转，同时在导轮的引导下胚件在转盘上又自转，当转盘旋转把胚件送靠到砂轮机构上，完成形体磨削，然后卸胚机械手伸出卸胚，这样就完成了注料、压制、出胚、传送、上胚、磨削、卸胚一系列加工过程。其中压机部分注料、压制、出胚工序是一个顺序控制，精密磨削的上胚、磨削、卸胚也是一个顺序控制，而压机和精密磨削却又同时工作，是两个平行的工作机构，通过传送带连接成一体。各个动作分别由液压缸、气缸以及电机驱动，通过电磁传感器、光电传感器、压力继电器等采集信号反馈，由可编程序控制器控制。

1、火花塞等静压成型机工作原理及控制参数

1.1火花塞等静压成型机的工作原理

火花塞等静压成型机压机部分由一个高低压双联泵提供压力。当按下压制按钮后，PLC驱动注料气缸，向模腔中注料，同时注料延时继电器开始计时，时间到后，封头下降液压阀得电打开，封头下降封住模腔，当封头下降压力达到设定值后，增压器开始增压并达到设定值后保压，保压时间继电器开始计时，时间到后泄压。泄压时间也是由PLC控制，当泄压时间到后，封头上升电磁阀得电打开，封头上升并带出胚件。当封头到达上位后，通过电磁传感器给出信号，出胚机械手伸出，夹住胚件并旋转放到传送带上，同时给PLC一个信号，进行下一个压制循环动作。当光电开关检测传送带上胚件输送到转盘后，PLC驱动上胚气缸，把胚件依次装在转盘的定位针上，转盘旋转并通过导轮带动胚件自动旋转，当转盘旋转到成型砂轮位置，由转盘、砂轮和导轮一起完成火花塞的成型磨削，并通过卸胚机械手卸胚。

1.2火花塞等静压成型机的控制参数

火花塞等静压成型机由两大部分构成，每一部分又由多个机构组成，相互配合才能完成火花塞的自动成型工作。针对每项工序都有许多技术参数需要严格控制在规定范围内，这些参数包括：下料时间、等静压压力、保压时间、泄压时间、转盘旋转速度、导轮线速度、成型砂轮线速度等。下面解释一下每项参数的含义：下料时间是指下料机构得到指令开始下料到封头开始下降的时间，这个时间的长短是由火花塞不同规格以及粉料流动性决定，需要操作工人根据实际情况调整。等静压压力是指氧化铝粉末在模腔内成型理论最佳压力，这是由工艺人员通过计算得出来的压力，通过PLC控制伺服液压阀可以精准得出。保压时间和泄压时间也是根据火花塞不同规格由工艺人员计算出来的时间。转盘旋转速度是指胚件安装在定位针后，快速到达成型砂轮的速度。为了提高产量，尽可能提高转盘的速度。导轮线速度和成型砂轮线速度是指为了提高火花塞磨削表面的光洁度，必须保证导轮和砂轮线速度一致，但砂轮不断磨削直径会越来越小，这就必须根据砂轮的直径PLC通过计算自动调整砂轮的线速度。

2、PLC在火花塞等静压成型机控制系统上的具体应用

2.1硬件系统

可编程控制器PLC在工业自动化控制领域中有着广泛的应用，主要是基于PLC控制的运算速度快、程序设计简单、控制灵活可靠以及在工业生产恶劣环境下极高的运行稳定性。PLC虽然有着强大的功能，但是在实际运用到工业生产自动化控制中还需要与其它硬件搭配使用，这主要是由于现代的工业生产中有着多项技术参数的控制，并且多项参数是相互影响的。因此只有通过工艺人员进行现场调试，才能保证产品质量。而工艺人员大多是工业生产方面的专家，从知识结构上不具备编写PLC控制程序的能力，所以要提高PLC在工业自动化控制领域的操作性，必须搭配与其兼容的人机交互界面，实现通过触摸操作，进行人机交互，实时调控众多加工工艺参数。

在火花塞等静压成型机控制系统中就是以三菱PLC为控制核心，搭载人机交互界面MT500系列触摸屏。MT500触摸屏不但具有强大的功能，如屏幕色彩分辨率高、显像逼真、可进行多窗口操作、自带多重语言编辑软件，最重要的是该系列触摸屏具有和所有厂商制造的PLC兼容的特性。可视触摸屏最大的特点是实现工艺人员与PLC控制器的无障碍人机交互，设备的运行状况和各项参数设定值和真实测量值都能从可视屏反馈给工艺技术人员，从而使技术人员可对各种参数进行随时调整。

2.2软件系统

除了硬件配套完善外，本系统还需要进行人机交互的软件程序，将硬件功能串联。本系统采用的是EB500人机界面软件，该软件的界面设置简单易懂，清晰明了，主要囊括了多项火花塞等静压成型机控制系统参数和加工流程，分别是：注料时间、等静压压力、保压时间、泄压时间、转盘旋转速度、导轮线速度、成型砂轮线速度、产量、报警信息以及加工工部的实时再现。打开机器后，人机交互界面的触摸显示屏自动进入加工界面，在屏幕的上方清楚显示出各项控制参数的现在值。如果需要更改或者详细了解这些参数，点击相应参数就进入子窗口，更改的时候需要输入口令，这是为了防止等级不够的人员进入。如果不需要更改参数，点击加工软健，机床根据设定程序启动各电机，进行火花塞压制和磨削。在机床工作过程中，触摸屏实时地显示加工工部，这样就实现了机床操作人员以及工艺技术人员和机床的交互，极大的提高了机床的效率和可操控性。

小结

本文通过分析火花塞等静压成型機的工作原理及控制参数，详细阐述了PLC在该机床上的应用，PLC是目前许多制造企业实施自动化生产的技术基础，随着人机交互界面触摸屏和PLC在控制系统上的结合使用，自动化控制越来越人性化，智能化，极大的提高机床设备性能。