基于PLC實現(xiàn)對剪板機自動控制的設計

1、    基于plc實現(xiàn)對剪板機自動控制的設計    李明摘要：剪板機作為金屬加工行業(yè)中的常用鍛壓設備，被廣泛應用于冶金、輕工、建筑等板材需求較大的領域，但是，目前一些剪板機不能實現(xiàn)精確高效的板料加工，本文采用plc作為剪板機的核心控制方式進行設計，并在實踐中對剪板機控制系統(tǒng)的計算方法進行優(yōu)化。關鍵詞：plc;剪板機;自動控制中圖分類號：tp271 文獻標識碼：a 文章編號：1007-9416（2019）11-0009-020 引言剪板機是金屬加工領域常見的機械設備，具體可分為斜刃、平刃、聯(lián)合沖剪等多種類型，適用于不同用途。隨著“中國制造2025”全面推進

2、制造強國的戰(zhàn)略部署，對各類板材的需求以及精確程度也越來越高，如何實現(xiàn)剪板機的自動控制，使其滿足其精確高效的工作需求成為了現(xiàn)實工作中迫切需要解決的問題。可編程邏輯控制器（programmable logic controller，plc），是一種專門應用于工業(yè)領域的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。由于具備可靠性高、組態(tài)靈活、可拓展性強等特點，被廣泛應用于自動化控制領域。因此，本文采用plc實現(xiàn)對剪板機自動控制的設計，并根據(jù)實際使用情況進行算法改進，達到了設計預期的目的，符合生產(chǎn)中的實際需求。1 剪板機自動控制系統(tǒng)結構要求根據(jù)剪板機的自動控制要求，可以把整個控制系統(tǒng)分為機械部分和電氣部分：機械部分方面，主要

3、由送料機構m、壓塊b（壓料機構）、切料機構（剪切刀a）和變頻電機控制下的傳送帶（輥軸）等構成;電氣部分方面，主要包含了變頻調速、增量編碼器計算、觸摸屏輸入（松下gt10）、plc運算與控制（松下fp1-c24）、光電保護結構、電機電路、工作電路和工作電源。電機電路提供機械動力，變頻電機部分采取快速和慢速兩檔調速，由增量編碼器計算彩鋼板長度，plc對編碼器脈沖數(shù)進行處理，進而控制機械動作的執(zhí)行，電源提供電力保障。光電保護是為了控制裁剪完畢的板材移走前，不進行下一次操作。剪板機自動控制系統(tǒng)整體結構如圖1所示?；谏鲜隹刂葡到y(tǒng)，當通電后，各部分機構歸于初始狀態(tài);由送料機構m（開卷電機）進行進料;控制

4、系統(tǒng)輸送彩鋼卷進入工作臺;伺服電機控制彩鋼板的位置，根據(jù)預設的剪切尺寸進行固定;通過壓塊b和剪切刀a完成壓型和剪切工作，先由壓塊b先壓緊彩鋼板，后由剪切刀a進行剪斷;隨后裁剪完畢的板材通過傳送帶送至送料車或人工移走;可以通過觸摸屏進行參數(shù)設定和指令輸入，改變運行狀態(tài)以及剪切尺寸。2 plc選擇及i/o端口分配設計本設計中選擇日本松下公司生產(chǎn)的fp1系列電工可編程控制器產(chǎn)品作為主機。fp1是一種功能很強的小型機，具備近200條指令，數(shù)據(jù)處理功能強于一般的小型機，電源類型有交流、直流兩種，交流型接220v交流電源，直流型接24v直流電源（主機內部配有供輸入端使用的24v直流電源）。fp1系列包含c

5、14、c16、c24、c40、c56和c72等多種規(guī)格，本設計選用fp1-c24型plc（c24表示輸入和輸出點數(shù)和為24，c24配有rs232接口），實際中也可根據(jù)需求選用其他種類產(chǎn)品。i/o端口分配方面設計如下：y0口控制主機運行、y1口控制油泵啟停、y2口控制剪切刀a下、y3口控制剪切刀a上、y4口控制主機啟停、y5口進行正反控制、y6口選擇自動5hz、y7口選擇手動30hz、x0，x1為編碼器輸入端、x9為主機正轉、xa為主機反轉。滿足基本自動控制功能的plc端口接線方式如圖2所示。剩余端口如x2-x8，可以根據(jù)實際需求，添加限位開關（sq），實現(xiàn)對整個系統(tǒng)不同部位工作情況的檢測，例如

6、：可以在壓塊b的上端和工作臺上加入sq1和sq2，用來檢測壓塊b的位置，以及彩鋼板的傳輸情況，壓塊b向下移動上端sq1閉合，當運行到壓緊狀態(tài)時sq2閉合;同理，也可以在剪切刀a的上端加入sq3，用來檢測剪切刀是否達到上限位。3 實踐中計算方法的改進設計完成后經(jīng)模擬調試后投產(chǎn)，在該系統(tǒng)實際投產(chǎn)的過程中，由于編碼器與輥軸柔性連結，編碼器和輥軸同步轉動，輥軸轉動的尺寸即為彩鋼板的長度。理論上沒有問題，但是，實際操作過程中由于輥軸常常因為摩損或更換，導致周長的數(shù)值改變，從而使同樣的脈沖數(shù)對應的尺寸不一致。按照最初的設計，當輥軸直徑發(fā)生變化后，由編程人員對plc中數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)值進行相應修改，但在實際

7、中引起很多不便，操作人員和一般維修人員難以修改。分析改進前的方法，發(fā)現(xiàn)改進前的方法把輥軸周長當成常數(shù)，使得輥軸周長變更后，造成彩鋼板長度系統(tǒng)誤差。為了解決這個問題，本例在plc編程時把周長設為變量，即：分為固定值與調整值兩個部分，可以利用觸摸屏設計一個直徑輸入界面，直接輸入調整值。改進的思路為：在plc中增中兩個數(shù)據(jù)寄存器，用以保存輥軸尺寸，以這兩個數(shù)據(jù)寄存器參與運算。改進后的計算方法為：單位脈沖的運行長度=輥軸周長÷編碼器旋轉-周脈沖數(shù);單位脈沖的運行長度=輥軸周長÷1000;輥軸周長分為兩部分：輥軸周長=固定值（dt240）+調整值（dt242）。調整值由觸摸屏輸入并由plc相應寄存器記憶，每次運行，如果輥軸直徑?jīng)]有改變，使用默認值。如果改變，可通過觸摸屏輸入。4 結語剪板機作為生產(chǎn)線上重要的一部分，加入plc實現(xiàn)自動控制后，節(jié)約了人力和時間成本，后期的操作和使用也可以通過簡單的修改參數(shù)來完成。目前，該設計在我公司使用情況良好，有效節(jié)約了成本提高了生產(chǎn)效率，相信在此基礎上不斷完善后，能夠使其具備更多功能。參考文獻1 傅曉耕，馮瀟瀟.基于plc的剪板機電氣控制系統(tǒng)設計與研究j.機械制造與自動化，2018，47（6）：203-206.2 王世峰.基于plc的剪板機控制系統(tǒng)設