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基于PLC的全自动车丝机控制系统设计陆晴储健摘要：本文主要介绍了以s7-200PLC为控制核心的車丝机的控制系统，对车丝机的工作原理进行了简单的阐述，利用MCGS监控软件对车丝的工作过程进行监控。本系统的车丝机机床具有车丝范围广，精度高等特点。关键词：PLC；变频器；数控机床；MCGS；1引言由于石油钻采业的发展和各油田地质条件的特殊性,油田对石油套管提出很多新要求,促使生产企业进行技术改造和新产品开发,满足用户要求。本系统车丝机机采用管体固定不动，刀盘上的刀具在围绕管体旋转的同时，作X轴(径向)和Z轴(轴向)两个方向运动的加工方式。具有车丝范围广，精度高的特点。基金支持：天津职业技术师范大学科研发展基金项目（KJ11-24）。2车丝机工作原理本机床由一台s7—200PLC(224),一台PC机（用MCGS作为监控软件）,两台MR-J2S三菱伺服电机,两台变频器，两个高精度（3600转）编码器和自己开发的频率调制板组成控制核心，其能车20种4分到四寸钢管，包括了英标和美标规定的从4分到4寸的所有钢管。本系统采用纵向主动横向随动的控制方式。轴向电机，也就是主轴电机由西门子的变频器控制，横向电机由MR-J2S三菱伺服电机控制。权衡了车丝的精度和效率后，最终确定的变频器的建议工作频率如下表2-1所示：（建议的频率是根据理论计算的值，用户可以根据实际的工作需要进行略微的更改）表2-1变频器的建议工作频率规格(inch)外径(in)外径(mm)空刀量(mm)罗纹长(in)切削速度(m/min)赫兹数(hz)减速比主轴转速(rpm螺距(in)螺距(mm)0.50.821450.78233.515065000.0711.810.751.127450.79439.0814064670.0711.8111.333450.98539.8511463800.0872.211.251.742451.00939.729063000.0872.211.51.948451.02539.47862600.0872.2122.460451.58239.786362100.0872.212.52.973451.57139.755261730.1253.1833.589451.63439.554361420.1253.183.54102451.68439.883861250.1253.18本系统通过MCGS监控软件操作员可以通过屏幕观察到实时在线运行情况，得到系统的诊断和报警信息，进而调整一系列的加工参数，大大加强了人机交流，更加有利于车丝机的正常运行。如在加工时，在手动控制画面中（如图2-1），能监视到左右主轴的建议转速及实际转速，以及所车的管径及牙数。图2-1全自动车丝机手动控制画面3车丝机工作流程（1）窗口的选择本车丝机床车丝共分为三个部分，首先是车丝前的准备快进部分。根据钢管厂的实际工作方式，一般情况下，钢管厂会在一段时间里车同一个同一种钢管，所以在每一次换钢管以前都要做以下工作，在如下的窗口选择钢管标准在如下的窗口进入管径和牙数的选择界面在如下的窗口选择管径和牙数（2）车丝工序做了以上几步也就做完了准备工作，进入真正的车丝工序，在实际的车丝过程中，可将车丝分为四个过程1、快进；2、慢进1；3、慢进2；4、快退。快进是为了提高效率和给车不同的钢管留余量而留的，这步完全是由PLC的包络表发出告诉脉冲指令来控制；慢进1，也就是车丝的核心部分，它是在确定主轴的转速以后，由高精度编码器检测主轴电机的转速，然后根据钢管牙数的不同选择分频比例，经过自制的分频器进行一定分频后，再送给伺服电机，组成一个主从系统，也就是说，横向电机随着轴向电机运动，这样即能保证车丝的精度，又能保证车丝的效率；慢进2，也就是车丝的张刀部分，由于车丝后的钢管要和螺母连接到一起，所以车的钢管不能是剃头的，这就决定了在车完丝以后还有一个边车丝边张刀的过程；快退是为下一次车丝做准备，由于本系统是数控系统，为了保证车丝的精度，要求如下关系：快退的行程=快进行程+慢进1行程+慢进2行程。在多次实验后发现，这完全能实现本车丝机的技术指标，但是，为了防止编码器等数控器件有误差，所以又加了位控系统，也就是说，在每一次快退以后，还有一个找零的过程，这样就保证了车丝的精度。4总结车丝机通过几年的生产运行,证明控制系统能满足工艺要求,而且它本身具有很高的可靠性。现对其进行分析研究,将提高对车丝机的理解掌握程度,使它发挥出更大的作用,同时也对其它类似数控设备的了解带来帮助。参考文献[1]毕承恩.现代数控机床.机械工业出版社.1993.[2]温宏伟.套管车丝机控制系统分析.焊管.第22卷第二期.1993.[3]陈国彬.宋立军.李传广.陈乔.管体车丝机工具系统分析.工具技术.第3期.2006.[4]吴则中.新型数控管螺纹