1．任務(wù)來源 為了滿足全軍防化危險品檢測銷毀站建設(shè)的需要，受總裝備部通用 裝備保障部委托，北京機床研究所和防化研究院第五研究所共同承擔(dān)了開發(fā)FDJ01型防化彈藥解體裝置的任務(wù)。 2．特點 FDJ01型防化彈藥解體裝置針對防化彈藥種類多、結(jié)構(gòu)各異、有毒、 易燃易爆、解體難度大、方法不盡相同的特點。本裝置采用了數(shù)控車床結(jié)構(gòu)。在車床主軸和旋轉(zhuǎn)刀架基礎(chǔ)上，另外增加了一個機械手，用來完成彈體的自動傳送、翻轉(zhuǎn)等任務(wù)，自動化程度高，操作人員安全有保障，能滿足對現(xiàn)役的各種防化彈藥解體的需要。主要的工藝過程有：拆除引信、車削、推出藥柱等。引信、藥柱、彈殼和意外彈分開處理。 3．方案確定 ①主軸電機 針對不同的彈種，在拆除引信時主軸應(yīng)提供不同的最大轉(zhuǎn)矩，以防止發(fā)生引爆，當(dāng)達到最大轉(zhuǎn)矩仍未能拆除引信時，應(yīng)作為不能拆除的意外彈處理；引信體螺紋圈數(shù)不盡相同，彈種不同時，主軸旋轉(zhuǎn)圈數(shù)可能會不一樣；拆除引信體時主軸轉(zhuǎn)速不能太高；車削時主軸要有較高轉(zhuǎn)速。因此，主軸應(yīng)該具有轉(zhuǎn)矩可設(shè)定、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)可控制、轉(zhuǎn)速可控制等功能。考慮到性價比及機械結(jié)構(gòu)等綜合因素，決定采用伺服電機作為主軸電機。 ②其他平臺驅(qū)動用伺服電機、機械手旋轉(zhuǎn)和刀架縱向驅(qū)動采用步進 電機。 ③考慮到每個FX1N有2個脈沖輸出口，系統(tǒng)總的控制點數(shù)不到100，從經(jīng)濟角度出發(fā)，決定采用雙PLC結(jié)構(gòu)，即一個FX1N-60MT和一個FX1N-40MT構(gòu)成雙PLC控制系統(tǒng)，這樣既能滿足系統(tǒng)需要，控制點也留有一定余量，也便于系統(tǒng)以后的擴展。 ④用FX0N-3A模塊輸出模擬電壓信號控制主軸伺服電機的最大輸出轉(zhuǎn)矩；同時用此模塊讀取電機實際輸出轉(zhuǎn)矩，供PLC處理。主軸電機工作在位置模式，由PLC輸出脈沖頻率控制轉(zhuǎn)速，脈沖數(shù)量控制旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。 其他平臺電機、拖板電機和旋轉(zhuǎn)電機均工作在位置模式。 觸摸屏用來輸入各種位置參數(shù)和設(shè)定轉(zhuǎn)矩等。 ⑤FX1N-60MT和FX1N-40MT通訊介紹： 使用RS485通訊模塊來連接兩個FX1N。RS485BD具有并行連接功能，可以在二臺FX1N系列PLC一對一基礎(chǔ)上自動完成100個輔助繼電器和10個數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)交換。 ⑥考慮到用戶要求能保存15組參數(shù)，能根據(jù)不同彈種調(diào)出相應(yīng)參數(shù)加工。每組參數(shù)有大約80個，即需要1200個16位數(shù)據(jù)寄存器，而FX1N普通掉電保持數(shù)據(jù)寄存器只有871個。經(jīng)過初期的編程調(diào)試，認為主PLC的容量不會超過4K，那么，還有大約4K的文件寄存器閑置， 可以用作數(shù)據(jù)保持寄存器。不需要再增加PLC存儲卡或者利用觸摸屏的存儲器。最后決定，把從D1000~D3000的文件寄存器空間作為保存參數(shù)專用，每組100個，留出20個余量，以備擴展，這樣可以存儲20組參數(shù)。滿足用戶要求，還留有擴展余地。據(jù)此，選用普通的F940GOT觸摸屏作為人機界面。 4．控制實現(xiàn) 拆彈基本上是一個順序執(zhí)行過程。在執(zhí)行過程中可能隨時暫停，處理意外情況，然后繼續(xù)執(zhí)行。根據(jù)所選擇的不同彈種，需要執(zhí)行不同的程序段。根據(jù)上述考慮，整個程序編寫分為幾大部分：第一部分，參數(shù)初始化，利用初始化脈沖M8002初始化相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器D和中間繼電器M；第二部分，各軸找零，即尋找參考點；第三部分，觸摸屏加工參數(shù)設(shè)置和參數(shù)存儲處理；第四部分，全程定位指令DDRVA和DDRVI；第五部分，步進階梯(SFC)程序段，針對用戶選擇的不同彈種，執(zhí)行不同的工作流程（見圖二），用SFC編程的特點就是步驟清晰，方便修改，針對不同的設(shè)定條件，進入不同的程序段，大大簡化調(diào)試的工作量。第六部分，輸出和報警處理。 此程序的特點，一是分支較多，多達十五種彈型，工藝過程順控性強，針對這一特點，工藝流程部分采用了SFC編程，步驟清晰，條理清楚，大大方便了以后的調(diào)試工作；二是數(shù)據(jù)較多，共十五組，一千五百個數(shù)據(jù)寄存器，為方便尋址和簡化程序，利用偏址寄存器Z0~Z4,采用偏址尋址方式。 以60MT為主PLC，觸摸屏輸入的有關(guān)M1、M2電機坐標位置、速度、轉(zhuǎn)矩的參數(shù)分組存儲在60MT D1000-D3000數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)，有關(guān)M2、M3電機坐標位置、速度的參數(shù)，通過485通訊口傳送到從PLC，分組存儲在40MT D1000-D3000數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。 5．結(jié)論 樣機完成后，防化研究院第五研究所組織了模擬彈和實彈拆卸。彈種包括催淚彈、煙霧彈、染色彈、槍榴彈、火箭彈等多種彈型，拆卸完成后，還進行了爆炸破壞性實驗。一系列實驗證明，該控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作方便，能手動、自動無擾切換，在爆炸試驗后仍然能正常工作，設(shè)計達到了項目要求。隨后，防化研究院第五研究所組織了組織了專家鑒定會，認為達到了彈藥解體和人員安全的要求，技術(shù)先進，自動化程度高，居于國內(nèi)領(lǐng)先水平。