基于PLC的開(kāi)卷校平橫剪控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

謝恒輝

摘要：開(kāi)卷校平橫剪設(shè)備是重要的金屬加工裝備，在汽車(chē)制造、家電設(shè)備、造船工業(yè)中都有較廣的應(yīng)用。本文主要完成開(kāi)卷校平橫剪的PLC控制系統(tǒng)，分開(kāi)卷、校平、剪切三部分對(duì)PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，參考了相關(guān)文獻(xiàn)資料，明確了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程。

關(guān)鍵詞：開(kāi)卷校平橫剪；PLC；梯形圖

1 引言

開(kāi)卷校平橫剪裝備是用于金屬卷材進(jìn)行的開(kāi)卷、校平、剪切以及碼垛等一系列工藝的數(shù)控加工生產(chǎn)線。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、以及數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要基礎(chǔ)支撐。眾所周知，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控設(shè)備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，數(shù)控技術(shù)及數(shù)控設(shè)備的發(fā)展直接影響到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度，開(kāi)卷校平橫剪裝置是數(shù)控設(shè)備中的典型代表，它具有基礎(chǔ)加工設(shè)備的特性，設(shè)備工作的效率和穩(wěn)定性的好壞直接制約著企業(yè)生產(chǎn)效率的高低，為此，設(shè)計(jì)效率高、穩(wěn)定性能好、性價(jià)比合適的高端開(kāi)卷校平橫剪裝置是促進(jìn)企業(yè)發(fā)展、推動(dòng)國(guó)家實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動(dòng)化進(jìn)程有重要的意義，為此，現(xiàn)對(duì)開(kāi)卷校平橫剪設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 開(kāi)卷校平橫剪裝置介紹

2.1 開(kāi)卷校平橫剪裝置的基本組成

開(kāi)卷校平橫剪裝置的基本結(jié)構(gòu)可以分為開(kāi)卷、校平、剪切[2]三部分來(lái)看，剪切主要包含圖中a上料小車(chē)、b引料壓頭、c開(kāi)卷機(jī)輔助支撐架、d開(kāi)卷機(jī)四部分組成；校平包含圖中e托料架、f輔助壓料棍、g校平機(jī)三部分組成；剪切主要包含圖中h緩沖池、i定尺送料及糾偏裝置、j橫剪剪板機(jī)、k運(yùn)料帶、l堆料小車(chē)五部分組成。

2.2 開(kāi)卷校平橫剪裝置的工藝流程

開(kāi)卷校平橫剪是將金屬卷料加工成具有規(guī)定尺寸，能應(yīng)用于后續(xù)使用目的的重要基礎(chǔ)設(shè)施，要想較好的對(duì)總體的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先要清楚開(kāi)卷校平橫剪裝置基本的工藝動(dòng)作流程，然后根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)。

通過(guò)分析開(kāi)卷校平橫剪裝置的基本結(jié)構(gòu)可以知道，首先上料小車(chē)將金屬卷料運(yùn)到開(kāi)卷機(jī)卷軸上套好，開(kāi)卷機(jī)輔助支撐架支撐好開(kāi)卷機(jī)機(jī)芯，壓下引料壓頭，并且托料架伸出，卷料經(jīng)托料架，由輔助壓料棍壓至校平機(jī)內(nèi)部進(jìn)行校平，校平出來(lái)的金屬板材經(jīng)由定尺送料和糾偏裝置，此時(shí)，剪板機(jī)動(dòng)作切除板材不整齊的邊沿，計(jì)量長(zhǎng)度也從此開(kāi)始，然后，定尺送進(jìn)停止，校平機(jī)繼續(xù)校平金屬卷料，此時(shí)，校平的金屬板料經(jīng)過(guò)緩沖橋進(jìn)入到緩沖池中，當(dāng)達(dá)到一定深度，定尺送進(jìn)開(kāi)始送料，剪板機(jī)按照預(yù)先設(shè)定好的長(zhǎng)度裁剪板料，裁剪好的板材經(jīng)過(guò)送料皮帶，滑落到堆料小車(chē)中。

總的來(lái)說(shuō)，開(kāi)卷校平橫剪裝置的動(dòng)作流程主要是依靠液壓系統(tǒng)以及電機(jī)的各種拖動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)的。

3 開(kāi)卷校平橫剪裝置控制軟件設(shè)計(jì)

3.1 開(kāi)卷校平橫剪裝置控制軟件設(shè)計(jì)的一般原則

設(shè)計(jì)任何一個(gè)系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，如同設(shè)汁任何一種機(jī)床電氣控制系統(tǒng)一樣，其目的都是通過(guò)控制被控對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)其機(jī)械加工的生產(chǎn)工藝要求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：

（1）開(kāi)卷校平橫剪裝置PLC控制系統(tǒng)應(yīng)能控制設(shè)備最大限度地滿足開(kāi)卷校平橫剪裝置的生產(chǎn)工藝要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地考查和調(diào)查研究，搜索資料，并與開(kāi)卷校平橫剪裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定開(kāi)卷校平橫剪裝置的控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。

（2）在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下，力求使PLC控制系統(tǒng)越簡(jiǎn)單、越經(jīng)濟(jì)，操作使用及維護(hù)維修越方便越好；

（3）要充分保證PLC控制系統(tǒng)的安全和可靠性；

（4）考慮到今后開(kāi)卷校平橫剪裝置加工生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和開(kāi)卷校平橫剪裝置的不斷改進(jìn)，在配置PLC硬件設(shè)備時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有一定的擴(kuò)展裕量。

3.2開(kāi)卷校平橫剪裝置控制的主要內(nèi)容

開(kāi)卷校平橫剪裝置PLC控制系統(tǒng)是由PLC與開(kāi)卷校平橫剪裝置的輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，開(kāi)卷校平橫剪裝置的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括以下主要內(nèi)容：

（1）選擇開(kāi)卷校平橫剪裝置輸入設(shè)備（按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，由于篇幅限制，對(duì)于電氣元件的選擇本文不做詳細(xì)介紹。

（2）PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件。正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)將起著重要的決定性作用。選擇PLC，主要包括機(jī)型、容量的選擇以及I/O模塊、電源模塊等的選擇。目前，PLC種類繁多，應(yīng)用范圍較廣，常用的PLC主要有A-B、施耐德、歐姆龍、三菱、西門(mén)子等諸多品牌，考慮到較好的帶載能力、較強(qiáng)的抗干擾能力、良好的性價(jià)比，故選擇三菱FX2N系列的PLC，其性能指標(biāo)如下表1所示。

（3）分配I/O點(diǎn)，繪制PLC的實(shí)際接線圖。

（4）控制程序設(shè)計(jì)，包括控制系統(tǒng)流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、梯形圖、語(yǔ)句表（即指令字程序清單）等的設(shè)計(jì)?？刂瞥绦蚴强刂普麄€(gè)開(kāi)卷校平橫剪裝置工作的軟件，是保證開(kāi)卷校平橫剪裝置工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。因此，設(shè)計(jì)的開(kāi)卷校平橫剪裝置的控制程序必須經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足開(kāi)卷校平橫剪裝置生產(chǎn)工藝要求為止。

（5）必要時(shí)還要設(shè)計(jì)開(kāi)卷校平橫剪裝置控制臺(tái)（柜）等。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于開(kāi)卷校平橫剪，其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先要知道整個(gè)系統(tǒng)的工作以及動(dòng)作流程，然后設(shè)計(jì)總體的流程，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)卷校平橫剪的總體控制。本文涉及的開(kāi)卷校平橫剪裝置，設(shè)計(jì)思路滿足總體設(shè)計(jì)要求，能達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]李勇，李偉光.數(shù)控設(shè)備數(shù)控技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007：1.

[2]韓星海.PROFIBUS-DP在橫剪生產(chǎn)線控制系統(tǒng)上的應(yīng)用[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2004.