銀鏈車花加工機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張少明

（1.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510800；2.廣東高校船舶自動(dòng)化集成技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，廣東廣州 510800）

0 前言

某廠銀鏈加車花工機(jī)原控制系統(tǒng)部分出現(xiàn)多次故障，問(wèn)題分析：原自動(dòng)控制采用單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)，在使用過(guò)程中小問(wèn)題不斷，無(wú)法修改程序，很多加工程序無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而且原控制線計(jì)輸出模塊的設(shè)計(jì)匹配有問(wèn)題，芯片長(zhǎng)時(shí)間工作后端口過(guò)載燒毀，備用芯片已經(jīng)用完，原設(shè)備廠家已經(jīng)不存在。故需重新設(shè)計(jì)自動(dòng)控制線路：

（1）用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)，重新設(shè)計(jì)控制電路，沒(méi)有批量所以意義不大；

（2）采用小型PLC工控板則免去控制電路設(shè)計(jì)和制作，由于PLC性能穩(wěn)定，程序修改方便，控制要求容易實(shí)現(xiàn)[1]，故為首選方案。

1 系統(tǒng)組成

如圖1所示，系統(tǒng)由加工機(jī)械臺(tái)、送料及轉(zhuǎn)角控制機(jī)械爪、沖孔切斷電機(jī)、高速旋轉(zhuǎn)車刀、二臺(tái)步進(jìn)電機(jī)和報(bào)警系統(tǒng)等組成。

圖1 加工機(jī)械臺(tái)

步進(jìn)電機(jī)1控制送料機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，有正反轉(zhuǎn)90°/180°控制要求；步進(jìn)電機(jī)2通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成沖孔并切斷銀條的動(dòng)作；電機(jī)3帶動(dòng)車刀高速旋轉(zhuǎn)；送料機(jī)械手由4個(gè)氣閥控制松緊夾頭和前后移動(dòng)[2-3]。

2 控制硬件系統(tǒng)

2.1 控制系統(tǒng)的硬件

控制器選：工控PLC，型號(hào)FX2N-40MT，含二個(gè)高速輸出端口，可控制二臺(tái)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，系統(tǒng)擴(kuò)展強(qiáng)，易組態(tài)或組網(wǎng)[1,4]。步進(jìn)電機(jī)使用YK57HB56-03A/YK86HB80-04A，故選回該型號(hào)控制器YKA2404/YKA2608。

2.2 輸入輸出端口分配

按表1分配工控PLC板輸入輸出端口。

表1 I/O分配表

2.3 接線圖

根據(jù)I/O分配繪制接線圖2與圖3。

3 模式程序設(shè)計(jì)

3.1 工作步驟分析

（1）沖刀（切料）：步進(jìn)電機(jī)YK86完成，由凸輪前進(jìn)半圈，后退半圈完成二次下刀。

圖2 控制接線圖

（2）送料機(jī)械手工作流程：夾料—夾料，送夾—夾料，送夾，送料—送夾，送料—送料—全關(guān)—沖刀（切料）。

圖3 步進(jìn)電機(jī)接線圖

（3）工作模式分析

平批：送一次料，切料一次，{夾料，沖1（正刀）}→{正轉(zhuǎn)180°}→{夾料，沖2（反刀）+切料}→{送料}→{夾料—沖3（正刀）}→{反轉(zhuǎn)180 °}→{夾料—沖4（反刀）+切料}→{送料}→完成一個(gè)工作循環(huán)；如圖4所示：

二批：{夾料—沖1（下刀）+切料}→{正轉(zhuǎn)1800}→{夾料—沖2（下刀）+切料}→{正轉(zhuǎn)900}→{送料}→{夾料—沖3（下刀）+切料}→{反轉(zhuǎn)1800}→{夾料—沖4（下刀）+切料}→{反90}→{送料}→完成一個(gè)工作循環(huán)，如圖5所示。

圖4 平批（未切斷及沖孔）

圖5 二批

圖6 編寫程序流程圖

其余工作模式略。

3.2 程序流程圖

根據(jù)工作模式，調(diào)速方式，以及包含手動(dòng)測(cè)試（單步運(yùn)行）等要求[1]，編寫出程序流程圖6，通過(guò)程序圖編寫梯形圖，并完成設(shè)備接線與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

4 小結(jié)

系統(tǒng)投入運(yùn)行后，連續(xù)運(yùn)行超半年，運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，減少了大量的人力成本。已將工廠多臺(tái)加工機(jī)械PLC組網(wǎng)及組態(tài)，充分發(fā)揮人機(jī)界面優(yōu)勢(shì)，提高生產(chǎn)效率，加強(qiáng)了設(shè)備管理。另國(guó)產(chǎn)工控PLC版工業(yè)級(jí)的質(zhì)量，必將越來(lái)越廣泛得到應(yīng)用。

［1］三菱微型可編程控制器.FX系列編程手冊(cè)［Z］.2006.

［2］殷慶縱，李洪群.可編程控制器原理與實(shí)踐（三菱FX2N系列）：第1版［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［3］鄭輯光.過(guò)程控制系統(tǒng)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2012.

［4］程樹(shù)康.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)：第1版［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006.