組成的瓷磚沖壓機(jī)自動控制系統(tǒng)

1、PLC組成的瓷磚沖壓機(jī)自動控制系統(tǒng).一、 前言當(dāng)前,隨著建筑業(yè)裝飾材料市場的需要,不少企業(yè)從國外引進(jìn)瓷磚建材成形加工沖壓機(jī)設(shè)備。就普通一臺壓力高達(dá)3550MPa左右的沖壓機(jī)設(shè)備整個系統(tǒng)而言,一般花費就要二百萬元左右人民幣。因此,研制這類瓷磚沖壓機(jī),已成建材行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急?？删幊绦蚩刂破髯鳛樾乱淮墓I(yè)控制器,具有開發(fā)柔性好,接線簡單,硬件安裝方便,抗干擾性能強(qiáng)等明顯特點。用來控制建材加工瓷磚沖壓機(jī)的電氣控制系統(tǒng),是理想的選擇。尤其是模塊式PLC組合功能靈活,通訊能力強(qiáng),可以充分發(fā)揮PLC在實時控制中的技術(shù)優(yōu)勢的作用。同時也使瓷磚沖壓機(jī)設(shè)備提高一個新的檔次。系統(tǒng)運行結(jié)果獲得了較滿意的效果。二、生

2、產(chǎn)工藝過程與電氣控制要求圖1為瓷磚成形加工沖壓機(jī)的生產(chǎn)控制過程示意圖。瓷磚沖壓機(jī)主要由機(jī)械本體,液壓系統(tǒng),電氣控制系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)組成。瓷磚沖壓機(jī)的整個動作過程直接由液壓控制系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行,而相應(yīng)的電磁閥動作則由電氣控制。1. 瓷磚沖壓機(jī)的生產(chǎn)過程開動油路系統(tǒng),起動油泵電機(jī)和濾油泵電機(jī),并使相應(yīng)壓力達(dá)到要求。模具頂料器動作,控制頂料缸,墩料缸上升、下落等工作。推料車系統(tǒng)運行,主要完成推出成品,送入輸送帶,并均勻布料后快速退回原位,等待下一次動作。推料器動作由凸輪系控制。壓制過程主要實現(xiàn):待上模到達(dá)加壓位置,系統(tǒng)進(jìn)入一次壓制,加壓到8MPa排氣系統(tǒng)二次壓制(中壓17MPa),直至連續(xù)加壓到35M

3、Pa(高壓)卸壓上?？焖偕仙氐皆?。整個壓制過程主要由時間順序控制。2. 電氣控制要求根據(jù)生產(chǎn)過程工藝要求,電氣控制必須滿足:(1)手動操作與自動操作控制手動操作控制實現(xiàn)對瓷磚沖壓機(jī)上模等指定動作進(jìn)行單獨控制,自動操作控制必須實現(xiàn)單步、單周期和連續(xù)控制三種形式。其中壓制過程要求用時間程序控制,主要對T1T8(從0.05s0.5s不等)采用外部輸入的撥盤控制形式,便于實時更改時間控制值。(2)聯(lián)網(wǎng)通訊控制要求與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng),實時監(jiān)視設(shè)備運行情況,顯示操作過程狀態(tài)變化及有關(guān)參數(shù)。(3)安全措施強(qiáng)調(diào)增設(shè)互鎖、緊急停機(jī)、故障報警等。三、 系統(tǒng)組成與控制程序設(shè)計1. PLC控制系統(tǒng)用PLC實現(xiàn)對瓷磚沖壓

4、機(jī)的運行控制,除了外部油路系統(tǒng)單獨控制外,其余均由PLC來完成。顯然,這里既有主機(jī)運行控制和外部設(shè)定時間控制,又有通訊聯(lián)網(wǎng)控制等。其中:輸入設(shè)備包括:控制方式選擇開關(guān),凸輪系控制接近開關(guān),位置檢測元件信號,控制單元檢測元件信號,撥盤輸入單元等。輸出設(shè)備包括:電磁閥線圈執(zhí)行元件(DT1DT16),撥盤選通輸出信號,報警與顯示輸出等。綜合輸入/輸出設(shè)備的點數(shù),本設(shè)備選用日本立石(OMRON)公司生產(chǎn)的C200HPLC作為瓷磚沖壓機(jī)控制的核心控制器。因為C200HPLC是小型高檔機(jī),具有模塊化結(jié)構(gòu)特點,配置較靈活,智能程度較高。主機(jī)架單元除了CPU模塊外,還有8個槽位可自由配置使用,剛好能滿足本控制

5、系統(tǒng)要求。本系統(tǒng)I/O地址分配主要依據(jù)不同槽號分別編號,限于篇幅,各種模塊I/O地址編號(略)。2. 控制程序設(shè)計(1)系統(tǒng)控制總體結(jié)構(gòu)考慮圖2為系統(tǒng)控制總體結(jié)構(gòu)流程圖。其中手動程序和自動程序是兩個相互獨立結(jié)構(gòu)的控制程序,可利用JMP(01)-JME跳轉(zhuǎn)控制指令來實現(xiàn)。(2)手動操作與自動操作程序設(shè)計手動操作程序主要完成控制上模升降和頂料缸、墩料缸的升降。關(guān)鍵在于要解決好互鎖安全問題。連續(xù)操作程序控制瓷磚沖壓機(jī)的控制系統(tǒng)主要是由自動操作程序完成的。其自動程序狀態(tài)流程圖屬于典型的步進(jìn)順序控制,很容易用狀態(tài)移位指令和順序移位指令或步進(jìn)塊指令來完成。這里采用移位寄存器指令來完成順序動作過程的控制。其

6、部分控制梯形圖如圖3所示。下面簡要分析連續(xù)操作控制過程的基本原理:沖壓機(jī)處于原位時,按下起動按鈕(00112),同步接通移位寄存器的輸入端和CP端,移位信號產(chǎn)生第一步11000,作為工作步狀態(tài)使用。沖壓機(jī)仍保持原位狀態(tài)。移位寄存器輸出11000信號后,凸輪系機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動起來,碰到接近開關(guān)S1(00100)接通,經(jīng)1100000100=1組合后送入SFT的CP端,使SFT移位寄存器狀態(tài)移入下一步,SFT輸出11001信號,驅(qū)動推料車前進(jìn)。利用移位信號11001作前提條件,等待凸輪系執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動后,碰到接近開關(guān)S2(00101)接通,經(jīng)1100100101=1組合后信號作用,驅(qū)動移位寄存器轉(zhuǎn)入下一步狀

7、態(tài),輸出11002信號,用以控制推料車?yán)^續(xù)前進(jìn)。同理,以下每一步類似控制執(zhí)行。從第6步開始,移位寄存器的轉(zhuǎn)步條件靠時間來實現(xiàn)。因此,SFT的CP端,從第6步到第13步標(biāo)明時間控制,具體定時時間由外設(shè)定撥盤控制實現(xiàn)。當(dāng)T8時間到后,由11013T8=1組合結(jié)果,轉(zhuǎn)步信號送入SFT的CP端,驅(qū)動SFT移位寄存器轉(zhuǎn)入最后一步狀態(tài),輸出11014信號,用以控制上模快升過程,直到頂料缸水平位置接通開關(guān)S8(00107)動作,才結(jié)束沖壓機(jī)一個周期動作過程。單周期操作和單步操作程序控制單周期操作控制與自動控制過程一樣,所不同的是只完成一周期動作就停止。單步操作控制采用“起動選通法”來實現(xiàn),按一次點動開關(guān)執(zhí)行

8、一次動作,目的是為了便于調(diào)試程序。(3)外設(shè)定時間控制設(shè)計瓷磚沖壓機(jī)的壓制過程,按照工藝要求,加壓過程的時間控制必須是0.01s0.99s范圍可調(diào)。我們設(shè)計一個每組二位的BCD碼撥盤電路輸入,針對不同需要,選擇0.1s時基和0.01s時基兩種方式來選取不同時間,達(dá)到改變時間大小的控制。具體實(4)聯(lián)網(wǎng)通訊控制設(shè)計本系統(tǒng)選用IBM-PC/386計算機(jī)作上位機(jī),通過RS-232C(LK-201模塊)通訊接口與下位機(jī)C200H進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。系統(tǒng)配置如圖4所示。控制軟件配置工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)(CVS)軟件,用以模擬瓷磚沖壓機(jī)的生產(chǎn)運行過程。通過不同組態(tài)和構(gòu)圖方式、動態(tài)顯示生產(chǎn)過程運行情況,能及時了解

9、生產(chǎn)工藝狀況,描繪過程趨勢圖,顯示過程數(shù)據(jù),報告故障狀態(tài)等。在聯(lián)網(wǎng)控制中,上位機(jī)可對C200HPLC完成諸如:讀寫I/O繼電器和內(nèi)部輔助繼電器,內(nèi)存單元內(nèi)容,讀寫計數(shù)器、定時器的當(dāng)前值,監(jiān)視PLC內(nèi)部操作(包括強(qiáng)制ON/OFF,故障狀態(tài)等)之類項目。同時還可以完成接收上位機(jī)發(fā)來的命令,發(fā)出應(yīng)答信號,再由上位機(jī)通過有關(guān)編碼指令來識別命令的執(zhí)行情況,并進(jìn)行相應(yīng)的處理。至于其它控制軟件設(shè)計,本系統(tǒng)主要為了累計產(chǎn)品產(chǎn)量,配合上位機(jī)實現(xiàn)每分鐘動態(tài)顯示,設(shè)計一個動態(tài)計數(shù)顯示控制,用以產(chǎn)品數(shù)量的統(tǒng)計。另外,為了保證系統(tǒng)的正常工作,本系統(tǒng)從安全措施考慮,注重設(shè)計缺料、油溫過高、油路堵塞等故障報警與顯示控制。限于篇幅,這里不再贅述。四 統(tǒng)調(diào)試與運行系統(tǒng)調(diào)試將手動與自動操作控制獨立分開,自動操作控制首先保證單步程序調(diào)試成功