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摘要 摘要 玻璃磨邊機(jī)是玻璃深加工必須的專用設(shè)備，其作用是根據(jù)需要將玻璃邊部磨 削成特定的形狀。本文論述了基于S7-226PLC實(shí)現(xiàn)的玻璃磨邊機(jī)設(shè)計(jì)。文章首先 介紹了玻璃磨邊機(jī)的現(xiàn)狀及其在設(shè)計(jì)中要實(shí)現(xiàn)的磨削花型。其磨削花型分別是: 磨直線斜邊、磨靠邊基本波浪邊、磨直線波浪邊、磨雙直線波浪邊、磨樹(shù)葉型波 浪邊、磨直線樹(shù)葉波浪邊。隨后介紹了玻璃磨邊機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況。其硬件 設(shè)計(jì)采用S7-226PLC作為控制核心，加上相應(yīng)的接口電路、通訊裝置和智能化軟 件設(shè)計(jì)，由其高速計(jì)數(shù)裝置并通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過(guò)PLC輸出控制 磨輪進(jìn)給電機(jī)和磨輪旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)而控制磨削不同花型:PLC的程序完成了各種開(kāi) 關(guān)量信號(hào)的采集，磨輪旋轉(zhuǎn)角度和磨輪進(jìn)給參數(shù)的采集，磨輪旋轉(zhuǎn)角度和磨輪進(jìn) 給參數(shù)的計(jì)算、輸出控制等功能，文章對(duì)其進(jìn)行了分析。作者選用了PWS1711人 機(jī)界面對(duì)玻璃磨邊機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和參數(shù)設(shè)置，文章介紹了玻璃磨邊機(jī)人機(jī)界面 軟件設(shè)計(jì)，包括主畫(huà)面、磨直線斜邊子畫(huà)面、參數(shù)設(shè)置畫(huà)面、控制畫(huà)面、手動(dòng)調(diào) 整畫(huà)面、調(diào)試畫(huà)面等。為進(jìn)一步提高磨削精度，作者將原方案中控制磨輪進(jìn)給的 普通電機(jī)改由伺服電機(jī)來(lái)完成，文章最后對(duì)其控制思想進(jìn)行了討論，并給出了基 于PLC實(shí)現(xiàn)的模糊PID程序設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞:PLC;玻璃磨邊機(jī);人機(jī)界面:PID;磨輪 緒論 1緒論 1.，課題來(lái)源及意義 上世紀(jì)80年代隨著交通、建筑和旅游業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)深加工玻璃的需求越 來(lái)越多，使玻璃深加工行業(yè)得到了較快的發(fā)展，玻璃深加工的產(chǎn)量上升較快。大批 浮法玻璃生產(chǎn)線的建成投產(chǎn)，給玻璃深加工提供了優(yōu)質(zhì)玻璃原片:建筑業(yè)、交通業(yè) 發(fā)展的加快和檔次的提高，為深加工玻璃的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的市場(chǎng);但是，由于玻 璃加工機(jī)械水平的影響，大部分玻璃深加工企業(yè)的生產(chǎn)能力并沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)。 由于世界主要玻璃生產(chǎn)企業(yè)對(duì)平板玻璃以及其它品種的玻璃都在尋求新的利潤(rùn)增 長(zhǎng)點(diǎn)，產(chǎn)品創(chuàng)新、新工藝探索、降低成本、產(chǎn)生高附加值等己成為各大玻璃廠商 發(fā)展的目標(biāo)。因此目前世界上5096-60%的平板玻璃原片均進(jìn)行深加工后再上市， 浮法玻璃原片己不再風(fēng)光，而是向功能型、實(shí)用型、裝飾型、安全型、環(huán)保型五 大方向的深加工玻璃發(fā)展，這是21世紀(jì)平板玻璃創(chuàng)新產(chǎn)品不容爭(zhēng)議的目標(biāo)。近年 來(lái)，我國(guó)玻璃深加工企業(yè)發(fā)展很快，數(shù)量不斷增加，規(guī)模越來(lái)越大，玻璃磨邊機(jī) 作為玻璃深加工企業(yè)必須的專用設(shè)備，其市場(chǎng)需求也將越來(lái)越多。然而到目前為 止，國(guó)內(nèi)玻璃磨邊設(shè)備還不很成熟，大多只適合單件加工，而不能應(yīng)用于批量生 產(chǎn)線。大型玻璃深加工企業(yè)必須采用自動(dòng)化程度高的智能玻璃磨邊機(jī)。 由于現(xiàn)階段國(guó)產(chǎn)玻璃磨邊機(jī)自動(dòng)化程度較低，難以滿足玻璃深加工行業(yè)快速 發(fā)展的要求，因此安徽理工大學(xué)與方圓玻璃機(jī)械廠合作進(jìn)行智能玻璃磨邊機(jī)研制。 1.2玻玻磨邊機(jī)的主要種類(lèi)及特點(diǎn) 目前國(guó)內(nèi)玻璃深加工企業(yè)使用較多的幾種玻璃磨邊機(jī)如下〔23 [4] [10] (l)單臂異形磨邊機(jī)(簡(jiǎn)稱異形機(jī)或單臂機(jī)) 異形機(jī)的最大特點(diǎn)是用途廣泛，異形機(jī)既可以磨直邊，也可磨圓邊、鴨嘴邊， 還可磨斜邊;既可以磨圓形工件，也可磨橢圓及異形工件。在獨(dú)立吸盤(pán)上裝上靠 模，用異形機(jī)可以磨一些形狀不規(guī)則的工件。 (2)直線磨邊機(jī) 直線磨邊機(jī)的特點(diǎn)有三個(gè):一是用途比較單一，只能磨各類(lèi)直線邊;二是可 連續(xù)性磨削，生產(chǎn)效率較高:三是可磨削尺寸較大的平板玻璃。 直線磨邊機(jī)是各類(lèi)磨邊機(jī)中品種、規(guī)格最多的磨邊機(jī)，按能磨削的直線邊的 不同，它又可分為如下三種: 1)直線磨邊機(jī)(簡(jiǎn)稱直邊機(jī)) 直邊機(jī)只能磨削玻璃的平底邊及兩棱角，按磨頭數(shù)分，有三、五、八、九、 十、十三、十四磨頭等數(shù)種機(jī)型。一般來(lái)說(shuō)，磨頭數(shù)越多，則磨削精度和生產(chǎn)效 率越高，相應(yīng)地機(jī)器的價(jià)格也越高。而電腦控制的直邊機(jī)(一般磨頭數(shù)都在十或 十以上)價(jià)格更高。 近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上又出現(xiàn)一種既可磨平底邊，又可磨45度底邊的兩用直 邊機(jī)，用量也比較多。另外還有可磨一組或兩組互成角度底邊的磨邊機(jī)，叫多級(jí) 磨邊機(jī)。這種機(jī)型磨頭較多，一般為計(jì)算機(jī)控制。 2)直線圓(簡(jiǎn)稱圓邊機(jī)) 圓邊機(jī)可以磨削玻璃的圓邊、鴨嘴邊等，在家具、玻璃的加工中用的較多。 圓邊機(jī)也有三、五、六、七、八、九磨頭等數(shù)種機(jī)型。 3)直線斜邊機(jī)(簡(jiǎn)稱斜邊機(jī)) 斜邊機(jī)一般用于磨削玻璃3-20度的斜邊。現(xiàn)在，有的斜邊機(jī)也可磨削45 度的斜邊。斜邊機(jī)按磨頭數(shù)分，也有七、八、九、十、十一、十四磨頭等機(jī)型。 近些年來(lái)又出現(xiàn)一種能在玻璃斜邊上磨出各種波浪花紋的斜邊機(jī)，叫波浪斜邊機(jī)。 (3)靠模磨邊機(jī)(簡(jiǎn)稱靠模機(jī)仿形機(jī)) 靠模機(jī)利用模板準(zhǔn)確定位，可精確磨削圓形或異形玻璃的直邊、圓邊、鴨嘴 邊、斜邊等，這種磨邊機(jī)磨出的玻璃形狀準(zhǔn)確，尺寸統(tǒng)一，生產(chǎn)效率較高。 使用靠模磨邊機(jī)需要制作專門(mén)的模板，當(dāng)生產(chǎn)品種較多時(shí)，不但制作模板費(fèi) 用較高，而且管理、更換模板也較麻煩，因此這種機(jī)型適用于生產(chǎn)品種不多，但 生產(chǎn)批量很大的玻璃加工。 (4)內(nèi)圓磨邊機(jī)(簡(jiǎn)稱內(nèi)圓機(jī)) 內(nèi)圓機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但用途比較單一，主要適于加工圓周 邊(可以是正圓，也可是橢圓或異形圓)?，F(xiàn)國(guó)內(nèi)有些廠生產(chǎn)的內(nèi)圓機(jī)，擺臂較長(zhǎng)， 使磨頭的擺動(dòng)范圍加大。這種機(jī)型不但可磨內(nèi)圓，也可兼磨外圓，又稱為內(nèi)外圓 磨邊機(jī)。 (5)直線雙邊磨邊機(jī)(簡(jiǎn)稱雙邊磨機(jī)) 雙邊磨機(jī)的特點(diǎn)是可同時(shí)磨削玻璃的兩條對(duì)邊，加工精度好，生產(chǎn)效率高， 適用于大批量的玻璃磨邊生產(chǎn)。 雙邊磨機(jī)按使用性能分有雙直邊磨邊機(jī)和雙圓邊磨邊機(jī)兩種，其中雙直邊磨 邊機(jī)用的較多。 雙邊磨機(jī)按磨削玻璃寬度的不同可分為中小型和大型兩種。最大磨削寬度在 兩米以下的稱為中、小型雙邊磨機(jī)，磨頭配置有四、六、八、十二磨頭等。最大 磨削寬度在兩米及兩米以上的稱為大型雙邊磨機(jī)，磨頭配置有十六、二十、二十 二磨頭等。大型雙邊磨機(jī)一般為電腦控制，自動(dòng)化程度較高，適于磨削大尺寸平 板玻璃，但是，這種設(shè)備的價(jià)格比較昂貴。 (6)其他磨邊機(jī)及專用磨邊機(jī) 除以上介紹的磨邊機(jī)以外，還有一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用途單一的磨邊機(jī)，如倒角 機(jī)、小圓片機(jī)、拋光機(jī)等。另外還有一些專門(mén)加工某種產(chǎn)品的專用磨邊機(jī)，如汽 車(chē)后視鏡磨邊機(jī)、洗手盆磨邊機(jī)等。 1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用情況 目前玻璃磨邊機(jī)設(shè)備不少是進(jìn)口的，進(jìn)口磨邊機(jī)主要來(lái)自意大利生產(chǎn)，另外 還有來(lái)自韓國(guó)、美國(guó)、臺(tái)灣等地的磨邊機(jī)用的也較多〔日。進(jìn)口機(jī)的質(zhì)量、精度、 生產(chǎn)效率和使用壽命都要比國(guó)內(nèi)機(jī)好，但進(jìn)口機(jī)價(jià)格昂貴，一般為國(guó)內(nèi)同類(lèi)機(jī)價(jià) 格的3-10倍。玻璃磨邊機(jī)目前仍以進(jìn)口設(shè)備為主，雖然國(guó)外這方面的技術(shù)和設(shè)備 都很成熟，在國(guó)際市場(chǎng)上也應(yīng)用廣泛，但完全依賴進(jìn)口設(shè)備的缺點(diǎn)也是明顯的， 首先進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，需花費(fèi)大量的外匯;其次它的定貨周期、購(gòu)買(mǎi)備品備件的 周期長(zhǎng)，對(duì)正常生產(chǎn)造成一定的影響，特別是設(shè)備的控制軟件部分，由于保密性 強(qiáng)而無(wú)從深入了解，功能擴(kuò)展性差，一旦出現(xiàn)問(wèn)題就必須等國(guó)外的專家來(lái)維護(hù)和 調(diào)試，對(duì)正常生產(chǎn)有很大的影響，故研制和開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)的智能玻璃磨邊機(jī)的重要性 是顯而易見(jiàn)的，不僅能夠提高玻璃加工技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，而且隨著玻璃深 加工行業(yè)的迅猛發(fā)展，該設(shè)備的應(yīng)用前景也是很廣闊的。 1.4本文的主要工作 玻璃磨邊機(jī)的作用是根據(jù)需要將玻璃邊部磨削成特定的形狀。其機(jī)械結(jié)構(gòu)主 要由磨削進(jìn)給系統(tǒng)和加工工作臺(tái)兩部分構(gòu)成。加工工作臺(tái)上放置被加工的玻璃， 玻璃靠普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)在加工工作臺(tái)上移動(dòng)，磨削砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)也由普通交流電 機(jī)驅(qū)動(dòng).，磨削進(jìn)給系統(tǒng)也采用普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用以控制磨削砂輪的運(yùn)動(dòng)軌跡， 以便將玻璃邊部磨削成不同的形狀。這也是應(yīng)方圓玻璃機(jī)械有限公司的要求而設(shè) 計(jì)的方案，本文第3章與第5章對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)介紹。為了進(jìn)一步提高磨削精 度， 作者對(duì)上述方案進(jìn)行了改進(jìn)，將普通電機(jī)的工作改由伺服電機(jī)完成，本文第6章 給予了分析。本文主要工作包括: 玻璃磨邊機(jī)的總體設(shè)計(jì) 玻璃磨邊機(jī)的電氣控制部分硬件設(shè)計(jì) 可編程控制器的選型、模塊設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)編碼器及高速計(jì)數(shù)器分析 人機(jī)界面選型、設(shè)計(jì) PLC與人機(jī)界面的程序設(shè)計(jì) 基于PLC的模糊PID設(shè)計(jì)等。 1.5本章小結(jié) 本章對(duì)課題的來(lái)源和意義、玻璃磨邊機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、玻璃磨邊機(jī)的主要種類(lèi) 及特點(diǎn)、目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況、玻璃磨邊機(jī)的主要參數(shù)以及本文的主要工作等做 了簡(jiǎn)要介紹。