PLC在自動(dòng)剪板機(jī)的工作

..plc在自動(dòng)剪板機(jī)的應(yīng)用摘要：自動(dòng)切割機(jī)<亦稱(chēng)剪板機(jī)>在金屬板材加工系統(tǒng)中有著不可或缺的地位,板料的長(zhǎng)度檢測(cè)、進(jìn)料方式、走動(dòng)位置以及其它調(diào)控等等,這些工藝流程要按照特定的、合理的節(jié)奏保證高精度作業(yè),且形態(tài)各異、材料有別的板材對(duì)動(dòng)作流程、作業(yè)先后、預(yù)定位置等均有不同需求,傳統(tǒng)的控制柜等對(duì)此較難達(dá)到要求。針對(duì)于此,筆者在聯(lián)系設(shè)備的相關(guān)性能因素、價(jià)格因素、顯示因素、外觀因素以及靈活度等因素之后,中和其優(yōu)點(diǎn),綜合設(shè)計(jì)出了使用一種全自動(dòng)剪板機(jī)的控制系統(tǒng)。在本文中,筆者對(duì)其方案設(shè)計(jì)、控制原理、設(shè)計(jì)方法的理論依據(jù)均做了詳盡說(shuō)明,并且繪制出了相關(guān)程序圖、梯形圖以及PLC的電路控制圖,全方位地解決了生產(chǎn)活動(dòng)PLC在自動(dòng)剪板機(jī)中應(yīng)用問(wèn)題。關(guān)鍵詞：全自動(dòng)剪板機(jī)；梯形圖；可編程控制器PLC第一章PLC簡(jiǎn)述與電氣控制在以往的控制器中,其主要通過(guò)繼電器-接觸器這種方式進(jìn)行控制。此種控制方法不僅系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜,而且接線(xiàn)與端口繁多,直接導(dǎo)致了系統(tǒng)的可靠性難以保持在較高水平,同時(shí)也使得機(jī)器的工作效率有所降低。因此,本文敘述的可編程控硬件制器對(duì)改進(jìn)傳統(tǒng)控制方法、改善設(shè)備穩(wěn)定性、提高設(shè)備工作效率有著極大的現(xiàn)實(shí)意義。其將計(jì)算機(jī)編程技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及通訊技術(shù)三者有機(jī)結(jié)合,成為一種自動(dòng)的程控設(shè)備。此種控制器包含了開(kāi)關(guān)量信號(hào)的控制邏輯、與其它相關(guān)設(shè)備智能通訊技術(shù),具有很大的技術(shù)含量。綜上,PLC應(yīng)用于此中控制,必然能實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)、作業(yè)精、運(yùn)行好、工藝高的生產(chǎn)預(yù)期。眾所周知,自動(dòng)化的技術(shù)領(lǐng)域中,PLC<ProgrammableLogicController>作為通用的邏輯控制器,是一種自動(dòng)化的核心設(shè)備。據(jù)筆者統(tǒng)計(jì),全球有兩百家以上的廠(chǎng)家生產(chǎn)此種設(shè)備,并產(chǎn)生了三百余個(gè)品種的產(chǎn)品,在交通〔23%、糧油業(yè)〔16.4%、生化制藥〔14.6%、采礦〔11.5%、工業(yè)造紙〔11.3%等行業(yè)均有應(yīng)用。下面,筆者對(duì)其發(fā)展歷史、基本框架、應(yīng)用現(xiàn)狀等進(jìn)行基本的簡(jiǎn)介。1.1PLC的發(fā)展歷程數(shù)量龐大的開(kāi)關(guān)量控制,對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)而言具有十分重要的作用,當(dāng)其按照設(shè)置好的程序邏輯開(kāi)始運(yùn)作時(shí),將能充分發(fā)揮其自我保護(hù)作用以及數(shù)據(jù)的搜集、傳輸、保持作用。在以往,上述效果的實(shí)現(xiàn)主要依賴(lài)于氣動(dòng)技術(shù)與電氣控制技術(shù)。1968年開(kāi)始,通用汽車(chē)公司通過(guò)技術(shù)革新,提出了取代繼電器控制的先進(jìn)設(shè)想；翌年,美國(guó)數(shù)字公司就開(kāi)發(fā)出了通過(guò)集成電路的數(shù)控裝置,告別了以往的純電氣控制。這種裝置系首次在電控中使用數(shù)字化、程序化的控制手段,在此基礎(chǔ)上誕生了世界上第一代可編程控制器〔英文簡(jiǎn)稱(chēng)PC。在個(gè)人電腦〔亦稱(chēng)PC普及開(kāi)來(lái)之后,人們?yōu)榱藢?duì)其有所區(qū)別,反映上述的控制器的效能,因而將其重新命名為Programmable

Logic

Controller,簡(jiǎn)稱(chēng)PLC,不過(guò)有時(shí)候仍然將PLC稱(chēng)PC。PLC具備許多優(yōu)點(diǎn),如通用性強(qiáng)、便捷性高、應(yīng)用方向多、穩(wěn)定度好、能抗干擾等,因而其在自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域中顯得特別重要,筆者斷言,在將來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),PLC的地位無(wú)可動(dòng)搖。1.2PLC的構(gòu)成根據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)劃分,PLC主要由以下兩種：①固定式；②模塊式。在這之中,固定式的PLC應(yīng)當(dāng)具有CPU版、開(kāi)關(guān)裝置、顯示器、存儲(chǔ)器以及電源等等,諸多構(gòu)件相互作用、組合成了一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制程序的整體。模塊式的PLC與固定式的主要區(qū)別是其具備重組和改裝的可能,并多了背板以及機(jī)架。1.2.1CPU的構(gòu)成CPU之于PLC,無(wú)異于中樞神經(jīng)之于大腦。如同每個(gè)大腦都有中樞神經(jīng)一樣,每套PLC也擁有至少一個(gè)的CPU。CPU在PLC中發(fā)揮的作用為按PLC給定的程序和功能對(duì)使用者的程序、數(shù)據(jù)等進(jìn)行收集、接受、儲(chǔ)存,并利用一定方式記錄相關(guān)裝置的狀態(tài)、數(shù)據(jù)等,并對(duì)此進(jìn)行數(shù)據(jù)保存。此外,CPU還可以根據(jù)編寫(xiě)的程序?qū)﹄娫础㈦娐返鹊墓ぷ鳡顟B(tài)進(jìn)行語(yǔ)法勘驗(yàn),發(fā)現(xiàn)并控制其舛錯(cuò)。當(dāng)其開(kāi)始運(yùn)行后,使用者的存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)源將被逐次讀取,經(jīng)過(guò)分析后方可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)信息并調(diào)控相關(guān)電路。CPU一般包含運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器這三大基本元素,這三者依靠相互關(guān)聯(lián)的總線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞、信息共享。一個(gè)CPU單元往往還有外圍芯片、相關(guān)接口和電路等,而內(nèi)存的作用則為記錄并保存相關(guān)數(shù)據(jù),不啻為PLC中的核心部件。存儲(chǔ)器一般是用于保存系統(tǒng)和用戶(hù)程序、相關(guān)工作數(shù)據(jù)等。而PLC常用的存儲(chǔ)類(lèi)型較多,分別為RAM、ROM、EPROM、EEPROM。圖2PLC的工作原理:PLC的工作方式通常是進(jìn)行全方位的循環(huán)掃描,在其中,使用者的程序?qū)?huì)依照特定的規(guī)律先后存放,讀取也按照其存放順序進(jìn)行,從首條指令開(kāi)始、結(jié)束符出現(xiàn)而又終止至首條指令,不斷循環(huán),其掃描的過(guò)程如圖2：1.2.2I/O模塊PLC和電路之間的接口是由輸入/輸出部分〔I/O來(lái)維持的。I/O模塊集成了PLC中I/O電路,它的輸入寄存器反映了輸入信號(hào)的狀態(tài),而輸出點(diǎn)反映了輸出鎖存的狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)到PLC系統(tǒng),而輸出模塊與之相反。I/0分為開(kāi)關(guān)量輸入〔DI、DO,模擬輸入〔AI、AO等類(lèi)型的模塊。1.2.2電源模塊PLC電源為PLC模塊的集成電路進(jìn)行工作電源的提供。此外,其也為部分輸入電路提供24V電源。電源輸入類(lèi)型如下：交流電源〔220VAC或110VAC,直流電源〔24VDC。1.2.3底板或機(jī)架通常情況下,模塊式的PLC往往廣泛使用底板以及機(jī)架,以此來(lái)達(dá)到各個(gè)模塊之間能相互實(shí)時(shí)聯(lián)系的效果,并且能通過(guò)CPU鏈接的所有模塊。另一方面,各個(gè)模塊之間的連接構(gòu)成了一個(gè)活動(dòng)的整體。1.2.4PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備1>.編程設(shè)備：編程器是PLC開(kāi)發(fā)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心設(shè)備。作為一種必不可少的存在,編程器一般不會(huì)直接進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)控制的操作流程中,而是以PLC作為制定的媒介,間接地對(duì)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)控,有時(shí)候,PLC直接由計(jì)算機(jī)充當(dāng)。

2>.人機(jī)界面：人機(jī)交互界面最為基礎(chǔ)的是指示燈以及相關(guān)按鈕,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)足發(fā)展,液晶屏等人機(jī)交互界面已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,而計(jì)算機(jī)參與的人機(jī)互動(dòng)也越來(lái)越多。3>.輸入輸出設(shè)備：可永久性地存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù),如EPROM、EEPROM寫(xiě)入器、條碼閱讀器等。1.2.5PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依賴(lài)于發(fā)達(dá)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),其能搜集、轉(zhuǎn)換、傳輸相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù),因而其重要性越發(fā)凸顯。甚至,"網(wǎng)絡(luò)即為控制器"的論點(diǎn)也有所傳播。PLC一般也具備訊通功能,PLC之間、PLC與上位設(shè)備之間、智能設(shè)備之間均能夠高效地傳送、交流相關(guān)信息,進(jìn)而成為有機(jī)整體,對(duì)各個(gè)程序的把控進(jìn)一步加強(qiáng)。PLC大都有RS-232接口以及其他相關(guān)接口,但其通訊功能還不具備互相操作性。圖3總體設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖筆者依據(jù)高精度剪裁板材的工作需求,聯(lián)系自動(dòng)化有關(guān)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在本方案的設(shè)計(jì)中使用了PLC用以控制全自動(dòng)剪板機(jī),其主體設(shè)想如圖3：第二章自動(dòng)剪板機(jī)工藝剪板機(jī)應(yīng)用于金屬切割、板材切削的時(shí)候,出于對(duì)安全性的考量,要在注意其剪切效能的同時(shí),也要考慮其材料、功率、產(chǎn)率等因素。工作對(duì)象不一樣,剪板機(jī)的分類(lèi)也不一樣。比如板材的長(zhǎng)度、寬厚、類(lèi)別等,均對(duì)剪板機(jī)的要求不同,因而剪板機(jī)工作方式也就不一樣。一般而言,常見(jiàn)于電動(dòng)龍門(mén)剪床的結(jié)構(gòu)有：閘式、擺式,其中閘式也叫做擺滑塊式。閘式剪板機(jī)采用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制運(yùn)動(dòng)刀片移動(dòng)到一定位置,使動(dòng)刀片在整個(gè)行程中幾乎與固定刀片平行。為了保持刀架相互移動(dòng)過(guò)程中橫梁的正確位置,需要采用滑塊導(dǎo)向系統(tǒng)。擺動(dòng)剪切機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用之一也是用來(lái)控制運(yùn)動(dòng)刀片,使活動(dòng)刀片連接到滾子軸承。該結(jié)構(gòu)在剪切過(guò)程中不再需要使用凹形導(dǎo)桿或滑道來(lái)保持刀片的正確姿態(tài)。剪切角〔動(dòng)刀片固定時(shí)定刀片的角度是決定切口質(zhì)量至關(guān)重要的因素。一般來(lái)說(shuō),剪切角越小,切口的質(zhì)量就越好。如果剪板機(jī)后面的零件部分較短〔小于4’<1.22m>,可能會(huì)有一些問(wèn)題,如彎曲、扭轉(zhuǎn)和拱起等。通常剪切角小的剪切機(jī)需要更多的動(dòng)力。剪板機(jī)依靠特定的標(biāo)準(zhǔn)件,可以增加生產(chǎn)率選購(gòu)件進(jìn)而提高合格產(chǎn)量。提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的辦法,可以以多種方式達(dá)到：節(jié)省人力,提高物流效率,保持精度高標(biāo)準(zhǔn)、提升切口質(zhì)量,避免二次操作,但最重要的,是要提高其安全性。2.1系統(tǒng)的控制要求依照剪板機(jī)的使用特點(diǎn),筆者對(duì)控制系統(tǒng)要求如下:1配電后,檢測(cè)各工作機(jī)構(gòu)的狀態(tài),并使得工作機(jī)構(gòu)處于初始位置。2進(jìn)料、送料機(jī)構(gòu)均由控制系統(tǒng)控制,可以自動(dòng)送料到位。3設(shè)置剪切的大小,使用伺服電機(jī)控制齒輪以確保剪切尺寸的準(zhǔn)確位置,其固定值的大小可設(shè)置為循環(huán)地變化。4壓縮和剪切,板材的長(zhǎng)度要達(dá)到合理值,主電機(jī)由壓力給料機(jī)和刀具驅(qū)動(dòng),先壓緊板材再切割。5進(jìn)料小車(chē)操作,包括卸載、自動(dòng)返回。6剪切片尺寸設(shè)定,自動(dòng)計(jì)數(shù)和每個(gè)車(chē)輛號(hào)碼設(shè)定材料。7實(shí)現(xiàn)停電保護(hù)系統(tǒng)。8可實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)控制、參數(shù)的顯示、系統(tǒng)測(cè)試。9確保鈑金加工精度、加工效率和安全可靠性。10優(yōu)良的人機(jī)交互界面。2.2剪板機(jī)結(jié)構(gòu)原理如上文所述,自動(dòng)剪板機(jī)能加工各式各樣的板材,它的主要結(jié)構(gòu)原理如圖1：圖1自動(dòng)剪板機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖2.2.1控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)有7個(gè)限位開(kāi)關(guān),用于監(jiān)控和調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài),這其中,被剪板料是否運(yùn)送到位由SQ1勘核,SQ2、SQ3分別勘核B壓塊,檢查壓力板是否緊壓已經(jīng)到位的板材；而SQ4則檢測(cè)A的工作狀態(tài)；SQ7表示為光電接近開(kāi)關(guān),檢測(cè)板材是否切裝車(chē)；SQ5檢測(cè)料車(chē)是否到位；SQ6料車(chē)有無(wú)載重。用于送料的E、B塊、剪切刀A和料車(chē),分別由四臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí),限位開(kāi)關(guān)SQ2、SQ3和SQ4的壓塊和切刀將會(huì)斷開(kāi),SQ7、SQ1亦然。2.2.2工作原理當(dāng)剪切機(jī)系統(tǒng)開(kāi)始正常運(yùn)行的時(shí)候,應(yīng)在啟動(dòng)的時(shí)候輸入關(guān)于板料材質(zhì)、尺寸、數(shù)量等信息,隨后才摁下代表運(yùn)行的指定按鈕。1首先檢查限位開(kāi)關(guān)SQ6的狀況,如果車(chē)是空的則系統(tǒng)開(kāi)始工作；料車(chē)運(yùn)行時(shí)限位開(kāi)關(guān)SQ5關(guān)閉?？科脚_(tái)。2啟動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)E,驅(qū)動(dòng)盤(pán)C向右側(cè)移動(dòng)。當(dāng)板材接觸