基于PLC 技术的轴承加工系统研究

蔡黎黎

（哈尔滨轴承集团公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150036）

1.PLC 控制系统概述

PLC 控制系统也称为可编程逻辑控制器，主要采用的是一种可编程的储存器，在内部可以用作相应的储存程序，执行逻辑运算工作单元和顺序控制，完成复杂的技术控制和相关算术操作。在具体工作过程中，通过数字和模拟式数据输入的方法，有效控制各种不同类型机械设备以及工业生产流程。PLC 系统在我国各大工业产业内部应用非常广泛，并且在具体的应用过程中具有较强的性能优势，受到了各大工业生产单位的广泛认可和使用。在我国机械生产领域中，对滚动轴承的生产精度以及工作性能的要求越来越高，同时在轴承的加工和生产过程中，正在不断朝着微型化摩擦力更低、稳定性更高以及使用耐久度更长等方面发展。在轴承加工系统研究领域当中，通过PLC 控制技术的有效应用，在整个轴承加工精度上有了明显提升，对推动轴承加工系统的高层次发展打下了良好的基础。

2.PLC 控制技术的主要工作原理

PLC 控制技术主要指的是可编程逻辑控制器，具体来讲属于计算机当中的CPU，在工作过程中可以对大量复杂的数据信息进行快速收集和处理，但是实际的使用工作范围和作用与普通的CPU 相比有着明显的差异性。对PLC 控制技术而言并不单纯指的是一个对应的工作单元，准确来讲PLC 属于一个完整的控制工作系统，拥有自身独立的CPU 控制单元，系统当中还配备了各种不同类型的功能模板以及I/O 接口等，通过I/O 接口采集对应的模拟量和开关量，并且对数据作进一步分析和处理，具有非常强大的可编程控制工作能力。通常情况下，通过使用梯形图程序当中所提供的各种软继电器，可以对一些相对比较复杂的逻辑控制程序进一步控制，有效避免传统硬件式的继电器在连接过程中存在复杂线路，以及消耗更大经济成本等方面的缺陷。PLC 控制系统在工作过程中，主要分为3 个重要的工作环节，即信息输入采样、用户程序执行和数据输出刷新等，属于一个非常完整的扫描工作周期，在PLC 系统的运行工作过程中，将会重复执行上述3 个主要的工作阶段[1]。

3.PLC 技术的轴承加工系统研究

3.1 PLC 控制系统工作的整体要求

根据轴承加工过程中的相关工艺流程以及相关工作特性，有效结合PLC 在我国各大工业产业当中的应用案例，对轴承加工系统现场的具体要求标准进行分析。在轴承加工系统的工作过程中，对PLC 控制系统的应用要求可以分为：

（1）在PLC 技术的应用过程中，要求整个轴承加工系统的操作流程更加简单，同时灵活多变，后续的维护工作容易上手，并且还需要保证整个轴承加工系统的工作符合对应的生产工作要求。（2）要求轴承加工系统在工作稳定性上更高，并且要兼备灵活性特点。（3）要求该系统具有较强的人机互动工作效果，可以充分实现轴承加工过程中的操作灵活性和稳定性，有效保证轴承在加工过程中整个工作流程可以得到实时性监控，发现问题可以及时进行维护和检修。通过PLC 技术应用在上位计算机和下位PLC 侧应，能够有效提出相关流程加工和监控信息。（4）通过PLC 技术的应用必须具备更加先进的网络系统，要使用达到世界领先水平的硬件软件网络，并且在轴承加工过程中具有更强的实用性[2]。

3.2 轴承PLC 控制系统的设计工作步骤

PLC 控制系统在使用过程中，具有比较强的应用性以及工艺复杂性等多方面特点，其中主要涵盖了很多检测仪表以及相关控制设备。在PLC 控制系统的设计过程中，需要对几种功能加以明确：

（1）需要对整个系统设计的工艺要求以及设备功能进行确认；（2）需要针对PLC 控制系统的相关配置进行合理设计，从中需要选择出相应的控制器设备I/O 模块以及电源模块等；（3）需要制定出符合控制工作要求的相关工作条件，对I/O 接口进行合理分配，对各数据通道数量加以明确，有效建立起I/O 点地址表；（4）要绘制出对应的接线图，有效确认控制系统的输入端和输出端，保证输入输出端的设备功能完好，以此来有效完成整个配件系统的工作稳定性；（5）根据控制系统与检测工作对象之间存在的差异性，制定出对应的模块化控制工作程序，同时进行初步调试和分配工作；（6）针对其中程序无法满足要求的问题需要及时进行整改。在完成初步程序调整之后，需要有效做好联机调试工作，针对程序中存在的各种问题进行有效修整，充分保证连接调试工作符合PLC 控制系统的工作标准，最后需要保证在软件和硬件完全通过测试之后正式投入使用和运行。

3.3 PLC 系统硬件选型

本次研究工作重点介绍了轴承内套圈在加工过程中使用的PLC 硬件以及相关操作方法，其中重点包含了CPU模块、PLC 基础框架、供电电源、数字量输入模块、输出模块、信息通讯模块以及智能化控制工作模块等。

（1）在PLC 基础框架的选择工作中，基于SU 系列的控制器，在基础框架构成方面分别选择的是5 槽、7 槽、9 槽，所对应的型号分别为U-14B、U-16B、U-18B。相关使用人员在具体使用过程中，可以依照系统具体的大小以及安装位置有较确定的槽数。（2）在CPU 模块的选择过程中，本次轴承加工过程中选择的是SU-6BCPU 模块，该CPU 的工作性能相对较强，同时顺序指令的处理速度可以达到0.3us，在处理指令的类型上，可以达到191 种上位通讯工作。基于CCM 网络最大可以向其中加入8个网络，其中还包含了PLC 控制系统、电源输入端以及DC24V 电源输出部分。通过该工作模块的使用可以充分满足轴承加工过程中内套圈内径加工的精度控制。（3）在输入模块的选择工作方面，轴承内套圈的直接加工所需要的输入点总数量达到80 个，为了进一步提高输入模块的工作能力。在本次轴承加工工作中，工作人员选择使用两种不同型号的输入模块，分别为U-08N，包含32 个输入点位和U-09N，包含64 个输入点位。（4）在输出模块的选择工作中，对于轴承内套圈直径的加工所使用到的输入模块，总数量为42 个，为了进一步拓展输出模块的工作能力，在本次工程加工工作中选择对应输出模块型号为右-18T，其中包含了32 个输入点[3]。（5）在本次轴承加工生产过程中，所使用的上位通信工作模块，选择的是光阳电子上位通信模块U-01DM。该通讯模块支持CCM、MODCON 无协议通讯协议以及点对点通讯等相关功能。通过对U- OIDM 通讯协议的合理使用，可以和其他PLC系统之间实现信息数据的快速交换，同时还可以实现与上位计算机之间进行串行信息通信，有效建立起PLC 控制网络系统。在轴承加工生产工作中，通过运用U-01DM基于CCM 协议和上位计算机系统之间进行串行通信，以此来充分实现生产工作流程监控工作效果。（6）在智能控制模块的选择工作方面，可以通过使用模拟量输出工作模块对整个信息交换速率进行有效掌控，同时在智能软件的设计工作中，通过加入高速限制单元对其进行合理控制。（7）在智能模块的选择过程中，主要是针对PLC 控制系统内部高速计数器模块类型的合理选择。通过使用高速计数器工作模块，主要目标是解决主轴工作台在工作过程中产生的计数泄漏问题。在本次轴承生产工作当中，通过使用高速技术模块U-01Z，在工作当中最高的技术频率为100k，同时CPS 数据的加减计算能力更强，可以有效解决漏掉技术等方面的不足问题。

4.结语

通过PLC 技术的有效应用，可以进一步提高轴承加工工作的自动化控制程度，使得整个轴承产品的生产效率和质量大幅度提高，轴承产品的生产合格率得到了进一步提升，在生产设备的维护和维修工作方面也得到了进一步改进。因此PLC 技术在未来的发展过程中，将会在我国轴承加工领域得到更加广泛的应用，推动我国机械化产业不断朝着更高目标发展。