基于RX3iPAC的工件剪切系統(tǒng)的設(shè)計與研究

林偉

（江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安223003）

1 引 言

近年來，可編程控制器（PLC）的應(yīng)用有了飛速發(fā)展，它以可靠性高、性價比高，能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗等優(yōu)點逐漸占領(lǐng)了順序、邏輯控制領(lǐng)域［1］。隨著PLC 的廣泛應(yīng)用，當(dāng)前的各種控制場合對自動控制系統(tǒng)提出了更高的要求，PAC 的概念應(yīng)運而生，它克服了PLC 由于長期的封閉化、專有化而導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展緩慢的缺點，成為了近年來自動控制領(lǐng)域最為重要的發(fā)展趨勢之一［2］。

本文以GE FANUC RX3i PAC system 為控制平臺，設(shè)計研究了一種用于工件剪切的控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

本文以GE FANUC RX3i PAC 為控制器，設(shè)計了一種用于工業(yè)場合的工件剪切系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)ぜM行準(zhǔn)確的剪切落料。剪切裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

該剪切系統(tǒng)是基于工業(yè)場合而設(shè)計，用于在生產(chǎn)線中將工件裁剪成需要的長度，以進行后續(xù)的加工。系統(tǒng)的主要工作過程為：當(dāng)輸送帶上有工件時，傳感器檢測到工件信號，將信號傳給PAC，PAC 控制電機轉(zhuǎn)動帶動傳輸帶運動，工件被輸送到剪切裝置端，當(dāng)工件碰到右側(cè)的行程開關(guān)時，PAC 控制電機使輸送帶停止運動，同時通過電磁閥來控制剪切刀具將工件剪切并且落料，當(dāng)工件落下時，行程開關(guān)恢復(fù)原始狀態(tài)，PAC 控制剪切刀具回到初始位置。

圖1 剪切裝置結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)組態(tài)

3.1 系統(tǒng)模塊的組成

根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，本系統(tǒng)由電源模塊、以太網(wǎng)通信模塊、CPU 模塊、數(shù)字量輸入和輸出模塊組成。通過分析，模塊選擇如下：電源選用IC695PSD040 模塊，CPU 選用IC695CPU310 模塊，以太網(wǎng)選用IC695ETM001 模塊，數(shù)字量輸入選用IC694MDL645 模塊，數(shù)字量輸出選用IC694MDL754 模塊。

3.2 基于ME 軟件平臺的系統(tǒng)組態(tài)

在ME 軟件平臺上進行PAC 系統(tǒng)的組態(tài)，新建一個項目，將其命名為JQ，進入ME 界面，然后添加任務(wù)target，選擇PACSystems RX3i，將target 命名為PAC，如圖2 所示。

在Hardware Configuration 中進行系統(tǒng)的組態(tài)，把前面選定的各模塊添加到對應(yīng)的槽中。

點擊IC695ETM001以太網(wǎng)通信模塊，設(shè)置好PAC 與電腦的通信IP，這兩個IP 地址必須在同一個網(wǎng)段中。然后設(shè)定臨時IP，臨時IP 要和以太網(wǎng)通信模塊的IP地址一樣。設(shè)置好IP 后，就可以把組態(tài)的內(nèi)容下載到CPU 中，完成系統(tǒng)的組態(tài)。

圖2 ME 軟件下創(chuàng)建的新項目

4 系統(tǒng)硬件設(shè)計

4.1 傳感器的選定

根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，本系統(tǒng)應(yīng)用了兩種傳感器，一種是光電開關(guān)，用來檢測傳送帶上是否有工件，另一種是行程開關(guān)，用來確定工件的剪切長度。

（1）光電開關(guān)

本系統(tǒng)選用漫射式光電開關(guān)來檢查輸送帶上的工件，漫射式光電開關(guān)廣泛應(yīng)用于自動、半自動控制系統(tǒng)中作定位換向、距離控制、轉(zhuǎn)速測試等。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，為一體化結(jié)構(gòu)［3］，如圖3 所示。

圖3 漫射式光電開關(guān)工作原理圖

（2）行程開關(guān)

行程開關(guān)的主要作用是實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測，用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。本系統(tǒng)中采用直動式行程開關(guān)，其作用是控制工件的剪切長度，當(dāng)工件碰到行程開關(guān)時，行程開關(guān)發(fā)出信號給PAC，PAC 實現(xiàn)后續(xù)控制，如圖4 所示。

4.2 氣動系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)對剪切氣缸的控制要求，設(shè)計的氣動原理圖如圖5 所示。

壓縮空氣通過空氣過濾器和減壓閥流向電磁閥，本系統(tǒng)選用單電控二位五通電磁閥。

電磁閥在PAC 的控制下使剪切氣缸帶動刀具實現(xiàn)工件的剪切和復(fù)位。單向節(jié)流閥在本系統(tǒng)中主要起到調(diào)節(jié)剪切氣缸運動速度的作用，系統(tǒng)采用排氣節(jié)流法來調(diào)節(jié)氣缸動作速度。

4.3 PAC 系統(tǒng)硬件設(shè)計

根據(jù)以上的原理闡述和控制要求，設(shè)計的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理圖如圖6 所示。

圖6 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)接收各種傳感器的信號并對其進行分析和計算，再通過輸出模塊控制輸送帶運動和氣缸動作。根據(jù)控制要求，設(shè)計的軟件流程圖如圖7 所示。

圖7 系統(tǒng)軟件流程圖

5 結(jié) 論

本文設(shè)計了一種用于工業(yè)場合的工件剪切系統(tǒng)。對系統(tǒng)的工作原理進行了詳細(xì)闡述，完成了系統(tǒng)的組態(tài)，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求設(shè)計了氣壓傳動系統(tǒng)，并對硬件和軟件進行了設(shè)計。實踐表明，設(shè)計的系統(tǒng)自動化程度高，性能穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)定的功能要求，具有一定的研究價值。

［1］ 劉正友，孫玉祥.PLC 在制鹽包裝供料系統(tǒng)中的應(yīng)用探討［J］.中國井礦鹽，2002，33（3）：41－42.

［2］ 劉博，曲偉，曲宙.基于GE FANUC Rx3i PAC System 系列電動機正反轉(zhuǎn)的控制［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2010（9）：86-90.

［3］ 魏剛，王謙.光電開關(guān)在石油鉆桿內(nèi)涂層設(shè)備改造中的應(yīng)用［J］.涂料工業(yè)，2008，38（9）：47-48.