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合金锯片磨齿机的 PLC 程序设计需围绕锯片定位、砂轮进给、磨削循环、参数调节四大核心工艺，结合机械结构（如旋转分度机构、砂轮伺服轴）和传感器（如接近开关、编码器）实现自动化磨削。以下是程序框架、关键逻辑及设计要点（以三菱 FX5U 为例，适配中小型磨齿机）：

一、系统硬件配置（程序设计基础）

1. 核心控制对象

• 锯片旋转分度轴：伺服电机（控制锯片转动角度，实现齿间定位），配编码器（反馈实际角度）。

• 砂轮进给轴：伺服 / 步进电机（控制砂轮上下 / 前后移动，实现磨削深度和进给）。

• 辅助动作：锯片夹紧气缸、冷却泵、砂轮启停接触器。

2. 输入信号（I 点）

3. 输出信号（Q 点）

二、程序核心逻辑框架（模块化设计）

1. 主程序（MAIN）：状态机管理

采用顺序功能图（SFC） 或状态继电器（S） 实现流程控制，核心状态如下：

plaintext

待机（S0）→ 锯片夹紧（S1）→ 回原点（S2）→ 齿位检测（S3）→ 磨削循环（S4）→ 完成松开（S5）→ 待机（S0）

• 状态跳转条件：如 S1→S2 需满足 “夹紧到位信号 X13 为 ON”；S4→S5 需满足 “所有齿磨削完成”。

2. 关键子程序设计

（1）锯片分度定位程序（SUB1）

• 功能：控制锯片旋转至下一个齿槽，确保砂轮对准齿面。

• 逻辑步骤：

  ladder

• // 示例：分度计算（D100=当前齿号，D200=总齿数，D300=目标角度）
  LD    M101       // 启动分度信号
  MOV   D100       D301
  DIV   D200       K36000  D300  // 36000=360°×100（放大100倍避免小数）
  MUL   D300       D301    D300  // 目标角度= (360°/总齿数)×当前齿号
  DRVA  D300       K1000   Y0    // 以1000rpm速度定位至D300角度

1. 读取当前齿位计数器（D100，记录已磨齿数）。

2. 根据锯片总齿数（D200，可通过 HMI 设置）计算目标角度：目标角度 = (360° / 总齿数) × 当前齿号。

3. 调用伺服定位指令（如 FX5U 的DRVA绝对定位），驱动锯片轴旋转至目标角度。

4. 齿槽传感器（X20）确认到位后，置位 “分度完成” 标志（M100）。

（2）砂轮磨削循环程序（SUB2）

• 功能：控制砂轮进给、磨削、退回，实现单齿磨削。

• 逻辑步骤：

  ladder

• // 示例：砂轮进给控制
  LD    M100       // 分度完成，启动磨削
  DRVA  D400       K500    Y1    // 快速移动至安全距离
  LD    M8029      // 定位完成标志
  SET   M102       // 允许进给
  LD    M102
  DRVA  D401       K200    Y1    // 慢速进给至磨削深度
  LD    M8029
  TON   T0         K10      // 磨削延时1秒

1. 砂轮快速移动至安全距离（D400，如距离齿面 5mm，DRVA指令）。

2. 开启冷却泵（Y12），砂轮慢速进给至磨削深度（D401，可设置，如 0.2mm）。

3. 延时磨削（T0，如 1 秒，确保齿面光滑）。

4. 砂轮快速退回安全距离，关闭冷却泵。

（3）计数与循环控制程序（SUB3）

• 功能：统计已磨削齿数，判断是否完成全部齿加工。

• 逻辑步骤：

  ladder

• LD    M103       // 单齿磨削完成信号
  INC   C0         // 计数+1
  CMP   C0         D200    M300  // 比较已磨齿数与总齿数
  LD    M300       // 相等时
  SET   M200       // 置位完成标志
  RST   C0         // 复位计数器

1. 每完成一个齿磨削，计数器（C0）加 1。

2. 当 C0 = 总齿数（D200）时，置位 “磨削完成” 标志（M200），复位计数器。

（4）故障保护程序（SUB4）

• 功能：处理急停、限位、超时等异常。

• 关键逻辑：

• 急停（X2）触发时，立即断开所有伺服使能（Y0、Y1），关闭输出（Y10-Y20）。

• 砂轮超限位（X11 或 X12）时，报警（Y20）并禁止砂轮移动，需手动复位（X3）。

• 分度超时（如 3 秒未到位）：T1 计时到，触发报警，停在当前状态。

三、参数设置与 HMI 交互

1. 可配置参数（存储在数据寄存器 D 中）

2. HMI 画面功能

• 手动操作页：单独控制锯片旋转、砂轮移动，用于调试。

• 自动参数页：设置总齿数、磨削深度等参数，显示当前进度（已磨齿数 / 总齿数）。

• 报警页：显示故障类型（如 “砂轮超限位”“分度超时”），支持手动复位。

四、设计注意事项

1. 机械同步性：锯片分度与砂轮进给的动作切换需加 “等待延时”（如 T2=100ms），避免机械冲击。

2. 软限位保护：在程序中设置砂轮最大进给量（如 D401≤1mm），即使参数误设也不会超程。

3. 原点回归：每次开机或急停后，强制执行回原点程序（S2），确保初始位置一致。

4. 抗干扰处理：传感器信号（如 X20 齿位检测）需加滤波（如F_ILIM指令，滤波时间 20ms），避免误触发。

五、扩展功能（按需添加）

• 齿型补偿：针对不同齿型（如平齿、梯平齿），通过 D 寄存器预设不同磨削深度和角度。

• 自动换齿：配合机械手实现多锯片自动上下料，程序中增加 “锯片更换” 状态（S6）。

• 数据记录：通过 RS485 将每日磨削数量、故障次数记录到触摸屏或上位机。