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防化弹药解体装置控制系统

信息来源:gkong.biz  时间:2010-04-21  浏览次数:117

  作者:姜宏荣单位:北京机床所精密机电有限公司气液部
  1.任务来源
  为了满足全军防化危险品检测销毁站建设的需要,受总装备部通用装备保障部委托,北京机床研究所和防化研究院第五研究所共同承担了开发FDJ01型防化弹药解体装置的任务。
  2.特点
  FDJ01型防化弹药解体装置针对防化弹药种类多、结构各异、有毒、
  易燃易爆、解体难度大、方法不尽相同的特点。本装置采用了数控车床结构。在车床主轴和旋转刀架基础上,另外增加了一个机械手,用来完成弹体的自动传送、翻转等任务,自动化程度高,操作人员安全有保障,能满足对现役的各种防化弹药解体的需要。主要的工艺过程有:拆除引信、车削、推出药柱等。引信、药柱、弹壳和意外弹分开处理。
  3.方案确定
  ①主轴电机
  针对不同的弹种,在拆除引信时主轴应提供不同的最大转矩,以防止发生引爆,当达到最大转矩仍未能拆除引信时,应作为不能拆除的意外弹处理;引信体螺纹圈数不尽相同,弹种不同时,主轴旋转圈数可能会不一样;拆除引信体时主轴转速不能太高;车削时主轴要有较高转速。因此,主轴应该具有转矩可设定、旋转圈数可控制、转速可控制等功能。考虑到性价比及机械结构等综合因素,决定采用伺服电机作为主轴电机。
  ②其他平台驱动用伺服电机、机械手旋转和刀架纵向驱动采用步进 电机。
  ③考虑到每个FX1N有2个脉冲输出口,系统总的控制点数不到100,从经济角度出发,决定采用双PLC结构,即一个FX1N-60MT和一个FX1N-40MT构成双PLC控制系统,这样既能满足系统需要,控制点也留有一定余量,也便于系统以后的扩展。
  ④用FX0N-3A模块输出模拟电压信号控制主轴伺服电机的最大输出转矩;同时用此模块读取电机实际输出转矩,供PLC处理。主轴电机工作在位置模式,由PLC输出脉冲频率控制转速,脉冲数量控制旋转圈数。
  其他平台电机、拖板电机和旋转电机均工作在位置模式。
  触摸屏用来输入各种位置参数和设定转矩等。
  ⑤FX1N-60MT和FX1N-40MT通讯介绍:
  使用RS485通讯模块来连接两个FX1N。RS485BD具有并行连接功能,可以在二台FX1N系列PLC一对一基础上自动完成100个辅助继电器和10个数据寄存器的数据交换。
  ⑥考虑到用户要求能保存15组参数,能根据不同弹种调出相应参数加工。每组参数有大约80个,即需要1200个16位数据寄存器,而FX1N普通掉电保持数据寄存器只有871个。经过初期的编程调试,认为主PLC的容量不会超过4K,那么,还有大约4K的文件寄存器闲置,
  可以用作数据保持寄存器。不需要再增加PLC存储卡或者利用触摸屏的存储器。最后决定,把从D1000~D3000的文件寄存器空间作为保存参数专用,每组100个,留出20个余量,以备扩展,这样可以存储20组参数。满足用户要求,还留有扩展余地。据此,选用普通的F940GOT触摸屏作为人机界面。
  4.控制实现
  拆弹基本上是一个顺序执行过程。在执行过程中可能随时暂停,处理意外情况,然后继续执行。根据所选择的不同弹种,需要执行不同的程序段。根据上述考虑,整个程序编写分为几大部分:第一部分,参数初始化,利用初始化脉冲M8002初始化相应的数据寄存器D和中间继电器M;第二部分,各轴找零,即寻找参考点;第三部分,触摸屏加工参数设置和参数存储处理;第四部分,全程定位指令DDRVA和DDRVI;第五部分,步进阶梯(SFC)程序段,针对用户选择的不同弹种,执行不同的工作流程(见图二),用SFC编程的特点就是步骤清晰,方便修改,针对不同的设定条件,进入不同的程序段,大大简化调试的工作量。第六部分,输出和报警处理。
  此程序的特点,一是分支较多,多达十五种弹型,工艺过程顺控性强,针对这一特点,工艺流程部分采用了SFC编程,步骤清晰,条理清楚,大大方便了以后的调试工作;二是数据较多,共十五组,一千五百个数据寄存器,为方便寻址和简化程序,利用偏址寄存器Z0~Z4,采用偏址寻址方式。
  以60MT为主PLC,触摸屏输入的有关M1、M2电机坐标位置、速度、转矩的参数分组存储在60MT D1000-D3000数据存储器内,有关M2、M3电机坐标位置、速度的参数,通过485通讯口传送到从PLC,分组存储在40MT D1000-D3000数据存储器内。
  5.结论
  样机完成后,防化研究院第五研究所组织了模拟弹和实弹拆卸。弹种包括催泪弹、烟雾弹、染色弹、枪榴弹、火箭弹等多种弹型,拆卸完成后,还进行了爆炸破坏性实验。一系列实验证明,该控制系统性能稳定,操作方便,能手动、自动无扰切换,在爆炸试验后仍然能正常工作,设计达到了项目要求。随后,防化研究院第五研究所组织了组织了专家鉴定会,认为达到了弹药解体和人员安全的要求,技术先进,自动化程度高,居于国内领先水平。

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