剪板機(jī)控制部分的研究

剪板機(jī)控制部分的研究

剪板機(jī)是機(jī)械工程的常用設(shè)備之一，主要用于金屬板的直切面。將PLC技術(shù)用于剪板機(jī)的控制系統(tǒng),改善了剪板機(jī)的自動化水平和性能,提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率,降低了工人的勞動強(qiáng)度,減少了人工成本,增強(qiáng)了產(chǎn)品的競爭力。1剪板機(jī)傳動的試驗(yàn)設(shè)計按照工藝要求,設(shè)計的剪板機(jī)包括四個部分,即開卷取料、校直校平、定長取料和板料切斷。前三部分中,通過輥軸實(shí)現(xiàn)板料的前移,由電動機(jī)作為動力來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動。最后的板料切斷部分為往復(fù)式直線運(yùn)動,考慮到?jīng)_擊與振動的存在,采用氣動技術(shù)實(shí)現(xiàn)這部分的結(jié)構(gòu)。四個部分協(xié)調(diào)動作,實(shí)現(xiàn)板料的切斷工作,并達(dá)到精度要求。圖1所示為剪板機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖。開卷取料部分包括開卷和取料機(jī)構(gòu),開卷機(jī)構(gòu)的幅度可以調(diào)節(jié),滿足不同板料剪切的要求。取料機(jī)構(gòu)是為了使得板料前移,通過輥軸夾緊板料并轉(zhuǎn)動向前推進(jìn),其中取料機(jī)構(gòu)的輥軸部分同樣可以調(diào)節(jié),以滿足板料厚度規(guī)格的變化。校直校平部分是通過外加壓力達(dá)到板料由原來的卷式逐步變成需要的平板,由多級上下輥軸施壓逐步實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)施壓校直的同時,還要將板料傳輸向前給下一工作位置。上下輥軸之間的間距同樣可調(diào),滿足板料規(guī)格及所需壓力所需。定長取料部分的左右幅度、上下輥軸均可調(diào),以滿足剪切取料不同尺寸的要求。這一部分是剪板機(jī)的剪切精度關(guān)鍵所在,最后切下來的板料尺寸精度由這里來決定,要求其精度高、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),綜合考慮,在傳動上采用了同步帶的方案。板料切斷部分主要考慮剪切力的大小,當(dāng)然必須結(jié)合切斷時的特征,如沖擊大、振動強(qiáng)等特征。結(jié)合該運(yùn)動為往復(fù)式直線運(yùn)動,確定采取氣壓傳動方式,具有清潔、安全、成本低等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)計算選型,確定合適的氣缸。2電機(jī)控制方案設(shè)計PLC因其適合于工業(yè)現(xiàn)場的控制,在現(xiàn)代制造業(yè)自動化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。剪板機(jī)的控制系統(tǒng)采用PLC來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)板料規(guī)格不同,對其工藝速度要求可調(diào),所以在前三部分中的驅(qū)動電機(jī)采用變頻器進(jìn)行調(diào)速。為了保證定長取料部分的精度需要,采用“編碼器+同步控制器”來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的控制,由同步控制器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的同步運(yùn)轉(zhuǎn),再由編碼器進(jìn)一步檢測反饋,確保所剪板料的精度。圖2為其原理框圖。2.1采用預(yù)壓器提取液放射線等t/b(1)PLC選型。經(jīng)市場調(diào)研,綜合考慮確定選用三菱系列的PLC。本設(shè)備中需要13個輸入(X)、8個輸出(Y)。其中6個輸出用于前三個組成部分的三臺變頻器控制。若按I/O點(diǎn)數(shù)來選的話,則24個I/O的PLC就可。考慮到系統(tǒng)的冗余性及系統(tǒng)接線的方便性、可靠性,最終選擇40個I/O的。因?yàn)轵?qū)動負(fù)載既有交流又有直流的,所以選擇繼電器式。確定為-40MR。(2)變頻器的選型。因選用三菱的-40MR產(chǎn)品,亦選擇三菱的變頻器。FR-E500系列變頻器采用磁通矢量控制,性能好、通用性強(qiáng),可實(shí)現(xiàn)1Hz運(yùn)行以及150%轉(zhuǎn)矩輸出,采用柔性PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)其低噪音運(yùn)行。根據(jù)需要,變頻器選擇FR-E540。(3)同步控制器選型。經(jīng)市場調(diào)研,市面上同步控制器相對型號較少,而臺達(dá)的性價比高,因此這里選用臺達(dá)SCD-B系列同步控制器,型號為SCD08B21A,說明如下:SCD為同步控制器系列產(chǎn)品代號;08為每臺控制器中的單元數(shù);B為系列號(數(shù)字式);21為工作電源(21:220V單相);A為設(shè)計序號。(4)接線原理圖。本設(shè)備使用三相380V的交流電,使用總電源開關(guān)QS。在PLC與同步控制器控制線路部分使用220V的交流電。電路中要使用到熔斷器FU1作為過載保護(hù),并加一個按鈕SB1作為急停開關(guān)。由于變頻器自帶有過載保護(hù)電路,所以在變頻器接線部分就不需使用熔斷器。變頻器接三相交流電,輸出端U、V、W分別接電動機(jī)的三相。由PLC內(nèi)部DC24V對編碼器和位移傳感器供電。編碼器為OMRON公司的E6A2-CWZ5B1000P/R0.5M,輸出A、B分別接到X0、X1,經(jīng)內(nèi)部2相輸入實(shí)現(xiàn)高速記數(shù)。同步控制器的輸入端為校直校平部分和送料部分所接入的非接觸式位移傳感器信號,該位移傳感器選用GEFRAN公司的IK1A型號的產(chǎn)品,由此判斷所輸入板料的松緊。圖3為接線原理圖。2.2單周期運(yùn)行模式剪板機(jī)能實(shí)現(xiàn)自動、手動模式。自動模式又包括循環(huán)工作和單周期運(yùn)行。循環(huán)工作是按下啟動按鈕之后,剪板機(jī)連續(xù)工作,實(shí)現(xiàn)開卷取料、校直校平、定長取料、板料切斷等工藝,周而復(fù)始直至按下停止按鈕。單周期運(yùn)行是指剪板機(jī)接受指令后僅工作一個周期,主要是用于調(diào)試,確保剪切質(zhì)量。手動模式即點(diǎn)動實(shí)現(xiàn)單步運(yùn)動,也主