PLC斷料機控制系統的設計與應用

關鍵詞：控制系統 斷料機 PLC 關鍵技術

　　可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心的一種新型、通用的自動控制裝置。具有體積小、結構簡單、性能優越、可靠性強、靈活通用、易于編程、使用方便等優點。YDL-1A斷料機是斷料專用機床，其電氣控制系統采用日本三菱公司FXon-40M可編程控制器作為控制主機。

1 工藝流程簡介

　　全程工藝流程分三個階段進行：

2 控制系統設計

　　2.1 生產工藝要求

　　該斷料機電氣控制系統設有自動和手動兩種工作方式。在自動工作狀態下，由PLC輸出端口驅動中間繼電器，再由中間繼電器驅動液壓電磁閥工作，實現對機械動作的控制。在手動工作狀態下，PLC輸出端口被禁止，機床工作通過手動操作各相應作按鈕，驅動中間繼電器，進而驅動液壓電磁閥。為防止在自動工作狀態下，按動手動操作按鈕而發生機械沖突，電路必須保證在自動工作程序啟動運行時，確保任何手動操作無效。其電氣控制還需滿足以下要求：

　　（1）拔銷沖斷時，Ⅰ夾頭、Ⅱ夾頭必須釋放。

　　（2）送料時，Ⅱ夾頭必須釋放且拔銷操作無效。

　　（3）輔助送料時，Ⅰ、Ⅱ夾頭必須釋放。

　　（4）Ⅰ夾頭未夾緊，送料操作無效。

　　（5）Ⅱ夾頭未夾緊，切槽操作無效。

　　（6）拔銷沖斷時，輔助送料必須停止，反之拔銷操作無效。

　　（7）拔銷沖斷時，輔助定位必須復位，反之拔銷操作無效。

　　（8）沖頭尚未預緊，輔助壓緊尚未壓緊，拔銷操作無效。

　　2.2系統結構框圖

　　電機拖動電源和電磁閥電源由接觸器控制通斷，液壓泵電機M1、飛輪電機M2、切槽電機M3、輔助送料滾輪拖動電機M4均可單獨啟動、停止，但液壓電機尚未啟動時，其它電機的啟動操作無效。其系統結構框圖如下圖1所示。

圖1 系統結構框圖

　　2.3 狀態轉換流程圖

　　為防止在自動工作狀態與手動操作發生機械沖突，電路必須保證在自動工作程序啟動運行時，確保任何手動操作無效，因此，本設計采用了步序指令。例如：在夾持輸出Y1置位后，保持夾持，直到夾持輸出復位才能松開，這種順序控制過程，使用繼電器符號程序是很難設計的，但使用狀態器和步序指令就十分容易，程序簡單，系統可靠。如圖2所示狀態轉換圖中，在按下啟動按鈕時，工作狀態由S0轉換為S1，此后隨著機器工作的進展，依次進行轉換。在依次操作期間，即使誤按了啟動按鈕，由于步序指令控制的特點，也不可能作另一次啟動，因為此時S0已處于不工作狀態。

圖2 狀態轉換流程圖

3 幾個關鍵技術的設計與實現

　　3.1 工作狀態選擇設計

　　本系統采用手動/自動兩種工作方式。該工程由于選用了SRN型波段開關，手動/自動工作狀態的選擇及自動工作方式的選擇，由PLC輸入端口X0、X1、X2狀態的不同組合選定。如下表1所示。

　　表1

　　如下圖3操作面板所示，按動X3，啟動自動工作狀態，具體工藝由波段開關K設置。在手動狀態時，按動復位按鈕X4,機械自動向原點回歸。編程狀態只需控制PLC“RUN”端即可。

圖3 操作面板示意圖

　　3.2 PLC的I/O分配及接線

　　為確保斷料機工作的可靠性，選用無觸點的接近開關和光電開關作為輸入控制信號;以電磁閥及指示燈作為輸出控制。FXon系列PLC輸入端口接入接近開關或光電開關等無觸點開關時，必須使用NPN集電極開路型的開關器件，故決定選用直流二線型接近開關，將無觸點開關信號轉換為有觸點信號，因為本斷料機對開關信號的響應速度要求不高。其中Ⅰ夾頭退回原位檢測、Ⅰ夾頭送料限位、沖頭復位檢測、切槽限位及輔助送料限位采用接近開關，而Ⅱ夾頭脫料檢測及料頭進入沖斷區檢測采用光電開關。PLC的I/O分配及接線如下圖4所示。

圖4 PLC的接線圖

　　3.3 狀態轉換的啟動與禁止

　　在自動操作（如連續工作，步進工作，單周工作）期間，按下啟動按鈕X3時，特殊輔助繼電器M8041工作，一直保持到按下停機按鈕X5。在按下停機按鈕X5，或手動操作，或步進操作時，激勵特殊輔助繼電器M8040，則狀態轉換器的自動轉換就被禁止，實現停機自保。在PC機啟動時，用初始化脈沖M8002使M8040自保持，以禁止狀態轉換，直到按下啟動按鈕。如下圖5所示。

圖5

4 結束語

　　在斷料機中使用可編程控制器，抗干擾能力強，可提高控制精度，使系統更可靠，延長了控制系統的使用壽命。使用步序指令，順序控制程序可隨工藝流程很容易改變，大大提高了工作效率和生產效益，易于與計算機接口，可大大提高斷料機的自動化程度。可編程序控制器安裝、調試、使用及維修都很方便，具有一定電氣知識的人員只需經過短期培訓，即可勝任操作及簡單的維護工作，具有推廣應用的價值。

參考文獻

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