CP1E在毛坯自動(dòng)裝框設(shè)備上的應(yīng)用

楊楓林

摘 要：本文主要介紹歐姆龍CP1E（PLC）和步科伺服電機(jī)在鑄造毛坯自動(dòng)上料系統(tǒng)中的應(yīng)用。實(shí)踐顯示，歐姆龍CP1E（PLC）和步科伺服電機(jī)這兩種設(shè)備的應(yīng)用，不僅在很大程度上減輕了操作者的工作強(qiáng)度，還節(jié)省了成本。

關(guān)鍵詞：CP1E;自動(dòng)上料;伺服控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.058

1 研究背景

目前，在鑄造車間，當(dāng)汽缸套的毛坯被生產(chǎn)出來之后，需要靠工人一個(gè)一個(gè)人工將毛坯裝進(jìn)框中，勞動(dòng)強(qiáng)度極大，并且效率低下。因此，基于這一背景，有必要設(shè)計(jì)出一種自動(dòng)上料的設(shè)備。本論文中所設(shè)計(jì)的自動(dòng)上料設(shè)備將大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人勞動(dòng)環(huán)境，降低了成本。本系統(tǒng)以CP1E為核心，控制步科CD620伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)X，Z軸定位運(yùn)行，整齊的將毛坯碼放在指定位置。

2 歐姆龍CP1E的功能、特點(diǎn)及作用

可編程控制器可以簡(jiǎn)單地這樣形容：PLC幾乎涉及所有領(lǐng)域。它操作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定。而且系統(tǒng)開發(fā)周期短，方便保養(yǎng)。在本項(xiàng)目中，我們選用歐姆龍的小型機(jī)CP1E系列。它具有以下特點(diǎn)：

（1）并行包括內(nèi)置3個(gè)端口的CPU單元：USB， RS-232C， RS-485。

（2）輸入中斷功能。

（3）豐富的高速計(jì)數(shù)器功能。

（4）N14/20/30/40/60（S@）或NA20 CPU單元的晶體管輸出的支持各種脈沖控制。

3 伺服驅(qū)動(dòng)器功能、特點(diǎn)

伺服驅(qū)動(dòng)器是專門用來控制對(duì)定位、速度、力矩有特殊要求的專用設(shè)備。它基本上分三種模式：定位模式，一般用在往復(fù)運(yùn)動(dòng)且需要精確定位上，精度達(dá)到0.001MM;速度模式，通常用在旋轉(zhuǎn)精度中;力矩模式一般應(yīng)用在牽引，提升機(jī)等方面。本文采用步科伺服驅(qū)動(dòng)器以及伺服電機(jī)，步科作為國(guó)產(chǎn)品牌，具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，同時(shí)完全滿足本設(shè)計(jì)定位的的控制要求與控制精度。

4 工藝流程及介紹

該自動(dòng)上料控制系統(tǒng)主要采用CP1E-N40DT-D ，它自帶兩軸脈沖輸出端口，很方便的控制兩臺(tái)步科CD620伺服進(jìn)行X軸和Z軸方向的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)X軸伺服運(yùn)行到插入毛坯位置時(shí)，Z軸上升到最高位，然后X軸繼續(xù)向前運(yùn)行到制定擺放位置上方，Z軸下降到指定位置后，X軸退出到安全區(qū)域后，兩軸同時(shí)自動(dòng)回原點(diǎn)，開始下一個(gè)循環(huán)。如圖1所示。

如圖1所示。通過人機(jī)畫面HMI與PLC之間進(jìn)行信息的互相交流。利用RS232通訊線相連接，PLC利用自身所編寫程序，向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出脈沖與方向信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器將所接受到的脈沖與方向信號(hào)經(jīng)過放大傳驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)之間通過動(dòng)力線與編碼器線相連接，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，減速機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條或皮帶輪實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。

5 產(chǎn)品硬件配置

控制主要采用歐姆龍CP1E的PLC，步科的伺服控制器與伺服馬達(dá)，各種控制元件分別有步科的減速機(jī)，步科的電纜，明緯的開關(guān)電源，步科的觸摸屏，魏德米勒的中間繼電器，ABB的電機(jī)啟動(dòng)器，施耐德的接觸器，以及施耐德的按鈕等。

6 PLC的程序設(shè)計(jì)

（1）PLC的硬件設(shè)計(jì)。控制硬件為歐姆龍CP1E-N40DT-D，其中，100.01與100.03分別為PLC的脈沖與方向輸出端，通過PLC的程序編寫，PLC將脈沖發(fā)送到伺服驅(qū)動(dòng)器，由伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)運(yùn)行。 PLC的輸入分別由啟動(dòng)、停止、復(fù)位燈按鈕，伺服報(bào)警信號(hào)、以及原位開關(guān)、限位開關(guān)等光電傳感器組成。PLC的輸出分別由脈沖輸出、方向輸出、各種指示燈、氣閥、中間繼電器組成。輸入信號(hào)主要為PLC發(fā)送的信號(hào)，脈沖輸入，方向輸入，步科CD620使能信號(hào)來自CP1E給出的信號(hào)，伺服發(fā)出的報(bào)警信號(hào)、準(zhǔn)備好信號(hào)又反饋到可編程控制器中，他們之間進(jìn)行信息的交換等。通過圖1的連接，便可實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)伺服的精確定位控制。PLC安裝選件板，運(yùn)用了RS232通訊，實(shí)現(xiàn)了與觸摸屏的連接。觸摸屏選用步科7寸屏，主要用來設(shè)置伺服運(yùn)行的各個(gè)距離，以及伺服所運(yùn)行的速度。

（2）PLC的軟件設(shè)計(jì)。歐姆龍小型機(jī)全部采用CX-Programmer V9.5的編程軟件， WINDOWS操作界面，人性化設(shè)計(jì)非常適合適用于已具有電氣基礎(chǔ)知識(shí)的負(fù)責(zé)安裝，設(shè)計(jì)，管理和維護(hù)FA系統(tǒng)者使用。裝框程序，該軟件還支持離線仿真功能，非常方便。可以模擬生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、改變輸入信號(hào)的ON/OFF狀態(tài)、觀察輸出變量的執(zhí)行狀態(tài)，可以訪問PLC的I/O存儲(chǔ)器、累加器和寄存器，并對(duì)模擬PLCDE 位存儲(chǔ)器、外圍輸入變量和輸出變量以及存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，可以對(duì)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器進(jìn)行監(jiān)控修改、進(jìn)行操作事件的監(jiān)控、修改，檢測(cè)所編寫的程序是否可以達(dá)到我們所希望的控制狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，立刻修改，防止在現(xiàn)場(chǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)問題而浪費(fèi)寶貴的調(diào)試時(shí)間。

總之，在自動(dòng)上下料系統(tǒng)上首次使用歐姆龍CP1E是一次非常重要的嘗試。小型歐姆龍CP1E的應(yīng)用極大好的提升了該設(shè)備的檔次。CP1E與CD620的結(jié)合使用，更加精準(zhǔn)的碼放毛坯。

7 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)運(yùn)用PLC的脈沖的輸出功能，與伺服驅(qū)動(dòng)器配合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料設(shè)備的精準(zhǔn)定位，經(jīng)過一段時(shí)間的使用，本設(shè)計(jì)完全滿足毛坯自動(dòng)上料的控制要求，極大的降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐世許.可編程序控制器原理.應(yīng)用.網(wǎng)絡(luò)[M].2007（05）.

[2]歐姆龍自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司.SYSMAC CP 系列CP1E CPU 單元 指令參考手冊(cè)Cat[S].No.W483-CN5-04（2013）.

[3]上海步科自動(dòng)化股份有限公司.KINCO CD系列交流伺服系統(tǒng)使用手冊(cè)[S].2013.