PLC在自動剪板機的工作

..plc在自動剪板機的應(yīng)用摘要：自動切割機<亦稱剪板機>在金屬板材加工系統(tǒng)中有著不可或缺的地位,板料的長度檢測、進料方式、走動位置以及其它調(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、材料有別的板材對動作流程、作業(yè)先后、預(yù)定位置等均有不同需求,傳統(tǒng)的控制柜等對此較難達到要求。針對于此,筆者在聯(lián)系設(shè)備的相關(guān)性能因素、價格因素、顯示因素、外觀因素以及靈活度等因素之后,中和其優(yōu)點,綜合設(shè)計出了使用一種全自動剪板機的控制系統(tǒng)。在本文中,筆者對其方案設(shè)計、控制原理、設(shè)計方法的理論依據(jù)均做了詳盡說明,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PLC在自動剪板機中應(yīng)用問題。關(guān)鍵詞：全自動剪板機；梯形圖；可編程控制器PLC第一章PLC簡述與電氣控制在以往的控制器中,其主要通過繼電器-接觸器這種方式進行控制。此種控制方法不僅系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜,而且接線與端口繁多,直接導(dǎo)致了系統(tǒng)的可靠性難以保持在較高水平,同時也使得機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改進傳統(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)實意義。其將計算機編程技術(shù)、自動化技術(shù)以及通訊技術(shù)三者有機結(jié)合,成為一種自動的程控設(shè)備。此種控制器包含了開關(guān)量信號的控制邏輯、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,必然能實現(xiàn)操作簡、作業(yè)精、運行好、工藝高的生產(chǎn)預(yù)期。眾所周知,自動化的技術(shù)領(lǐng)域中,PLC<ProgrammableLogicController>作為通用的邏輯控制器,是一種自動化的核心設(shè)備。據(jù)筆者統(tǒng)計,全球有兩百家以上的廠家生產(chǎn)此種設(shè)備,并產(chǎn)生了三百余個品種的產(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,筆者對其發(fā)展歷史、基本框架、應(yīng)用現(xiàn)狀等進行基本的簡介。1.1PLC的發(fā)展歷程數(shù)量龐大的開關(guān)量控制,對于工業(yè)生產(chǎn)而言具有十分重要的作用,當(dāng)其按照設(shè)置好的程序邏輯開始運作時,將能充分發(fā)揮其自我保護作用以及數(shù)據(jù)的搜集、傳輸、保持作用。在以往,上述效果的實現(xiàn)主要依賴于氣動技術(shù)與電氣控制技術(shù)。1968年開始,通用汽車公司通過技術(shù)革新,提出了取代繼電器控制的先進設(shè)想；翌年,美國數(shù)字公司就開發(fā)出了通過集成電路的數(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〔英文簡稱PC。在個人電腦〔亦稱PC普及開來之后,人們?yōu)榱藢ζ溆兴鶇^(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,簡稱PLC,不過有時候仍然將PLC稱PC。PLC具備許多優(yōu)點,如通用性強、便捷性高、應(yīng)用方向多、穩(wěn)定度好、能抗干擾等,因而其在自動化技術(shù)領(lǐng)域中顯得特別重要,筆者斷言,在將來相當(dāng)長的一段時間內(nèi),PLC的地位無可動搖。1.2PLC的構(gòu)成根據(jù)結(jié)構(gòu)來劃分,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、開關(guān)裝置、顯示器、存儲器以及電源等等,諸多構(gòu)件相互作用、組合成了一個可以實現(xiàn)自動化控制程序的整體。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,并多了背板以及機架。1.2.1CPU的構(gòu)成CPU之于PLC,無異于中樞神經(jīng)之于大腦。如同每個大腦都有中樞神經(jīng)一樣,每套PLC也擁有至少一個的CPU。CPU在PLC中發(fā)揮的作用為按PLC給定的程序和功能對使用者的程序、數(shù)據(jù)等進行收集、接受、儲存,并利用一定方式記錄相關(guān)裝置的狀態(tài)、數(shù)據(jù)等,并對此進行數(shù)據(jù)保存。此外,CPU還可以根據(jù)編寫的程序?qū)﹄娫?、電路等的工作狀態(tài)進行語法勘驗,發(fā)現(xiàn)并控制其舛錯。當(dāng)其開始運行后,使用者的存儲器數(shù)據(jù)源將被逐次讀取,經(jīng)過分析后方可產(chǎn)生對應(yīng)信息并調(diào)控相關(guān)電路。CPU一般包含運算器、存儲器、控制器這三大基本元素,這三者依靠相互關(guān)聯(lián)的總線進行數(shù)據(jù)傳遞、信息共享。一個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。存儲器一般是用于保存系統(tǒng)和用戶程序、相關(guān)工作數(shù)據(jù)等。而PLC常用的存儲類型較多,分別為RAM、ROM、EPROM、EEPROM。圖2PLC的工作原理:PLC的工作方式通常是進行全方位的循環(huán)掃描,在其中,使用者的程序?qū)勒仗囟ǖ囊?guī)律先后存放,讀取也按照其存放順序進行,從首條指令開始、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的狀態(tài),而輸出點反映了輸出鎖存的狀態(tài)。輸入模塊將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號到PLC系統(tǒng),而輸出模塊與之相反。I/0分為開關(guān)量輸入〔DI、DO,模擬輸入〔AI、AO等類型的模塊。1.2.2電源模塊PLC電源為PLC模塊的集成電路進行工作電源的提供。此外,其也為部分輸入電路提供24V電源。電源輸入類型如下：交流電源〔220VAC或110VAC,直流電源〔24VDC。1.2.3底板或機架通常情況下,模塊式的PLC往往廣泛使用底板以及機架,以此來達到各個模塊之間能相互實時聯(lián)系的效果,并且能通過CPU鏈接的所有模塊。另一方面,各個模塊之間的連接構(gòu)成了一個活動的整體。1.2.4PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備1>.編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)和正常運轉(zhuǎn)的核心設(shè)備。作為一種必不可少的存在,編程器一般不會直接進入到現(xiàn)場控制的操作流程中,而是以PLC作為制定的媒介,間接地對相關(guān)系統(tǒng)進行檢測、調(diào)控,有時候,PLC直接由計算機充當(dāng)。

2>.人機界面：人機交互界面最為基礎(chǔ)的是指示燈以及相關(guān)按鈕,經(jīng)過長足發(fā)展,液晶屏等人機交互界面已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,而計算機參與的人機互動也越來越多。3>.輸入輸出設(shè)備：可永久性地存儲用戶數(shù)據(jù),如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器等。1.2.5PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依賴于發(fā)達的工業(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,進而成為有機整體,對各個程序的把控進一步加強。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)計方案簡圖筆者依據(jù)高精度剪裁板材的工作需求,聯(lián)系自動化有關(guān)理論和實踐經(jīng)驗,在本方案的設(shè)計中使用了PLC用以控制全自動剪板機,其主體設(shè)想如圖3：第二章自動剪板機工藝剪板機應(yīng)用于金屬切割、板材切削的時候,出于對安全性的考量,要在注意其剪切效能的同時,也要考慮其材料、功率、產(chǎn)率等因素。工作對象不一樣,剪板機的分類也不一樣。比如板材的長度、寬厚、類別等,均對剪板機的要求不同,因而剪板機工作方式也就不一樣。一般而言,常見于電動龍門剪床的結(jié)構(gòu)有：閘式、擺式,其中閘式也叫做擺滑塊式。閘式剪板機采用驅(qū)動系統(tǒng)控制運動刀片移動到一定位置,使動刀片在整個行程中幾乎與固定刀片平行。為了保持刀架相互移動過程中橫梁的正確位置,需要采用滑塊導(dǎo)向系統(tǒng)。擺動剪切機的驅(qū)動系統(tǒng)作用之一也是用來控制運動刀片,使活動刀片連接到滾子軸承。該結(jié)構(gòu)在剪切過程中不再需要使用凹形導(dǎo)桿或滑道來保持刀片的正確姿態(tài)。剪切角〔動刀片固定時定刀片的角度是決定切口質(zhì)量至關(guān)重要的因素。一般來說,剪切角越小,切口的質(zhì)量就越好。如果剪板機后面的零件部分較短〔小于4’<1.22m>,可能會有一些問題,如彎曲、扭轉(zhuǎn)和拱起等。通常剪切角小的剪切機需要更多的動力。剪板機依靠特定的標(biāo)準(zhǔn)件,可以增加生產(chǎn)率選購件進而提高合格產(chǎn)量。提高勞動生產(chǎn)率的辦法,可以以多種方式達到：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的使用特點,筆者對控制系統(tǒng)要求如下:1配電后,檢測各工作機構(gòu)的狀態(tài),并使得工作機構(gòu)處于初始位置。2進料、送料機構(gòu)均由控制系統(tǒng)控制,可以自動送料到位。3設(shè)置剪切的大小,使用伺服電機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,板材的長度要達到合理值,主電機由壓力給料機和刀具驅(qū)動,先壓緊板材再切割。5進料小車操作,包括卸載、自動返回。6剪切片尺寸設(shè)定,自動計數(shù)和每個車輛號碼設(shè)定材料。7實現(xiàn)停電保護系統(tǒng)。8可實現(xiàn)加工過程的自動控制、參數(shù)的顯示、系統(tǒng)測試。9確保鈑金加工精度、加工效率和安全可靠性。10優(yōu)良的人機交互界面。2.2剪板機結(jié)構(gòu)原理如上文所述,自動剪板機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自動剪板機結(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個限位開關(guān),用于監(jiān)控和調(diào)整整個系統(tǒng)的工作狀態(tài),這其中,被剪板料是否運送到位由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A的工作狀態(tài)；SQ7表示為光電接近開關(guān),檢測板材是否切裝車；SQ5檢測料車是否到位；SQ6料車有無載重。用于送料的E、B塊、剪切刀A和料車,分別由四臺電機驅(qū)動。當(dāng)系統(tǒng)靜止時,限位開關(guān)SQ2、SQ3和SQ4的壓塊和切刀將會斷開,SQ7、SQ1亦然。2.2.2工作原理當(dāng)剪切機系統(tǒng)開始正常運行的時候,應(yīng)在啟動的時候輸入關(guān)于板料材質(zhì)、尺寸、數(shù)量等信息,隨后才摁下代表運行的指定按鈕。1首先檢查限位開關(guān)SQ6的狀況,如果車是空的則系統(tǒng)開始工作；料車運行時限位開關(guān)SQ5關(guān)閉?？科脚_。2啟動進給機構(gòu)E,驅(qū)動盤C向右側(cè)移動。當(dāng)板材接觸