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全自动剪板机的PLC控制系统设计
摘要:文章对我国发展低成本自动化的重要性等方面进行了研究。根据实际需要和市场的需求,在常规的可编程控制器(PLC)和单片机控制中,选择了以可编程控制器为主的控制方案。
由于自动剪板机是一种可按加工要求,将金属板材剪开、自动计数、并由送料车送到下一工序的顺序控制的设备。由于它把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广泛等优点与控制器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来,而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等特点,在工业过程控制中的应用越来越广泛。加之PLC以其在硬件设计中采用了屏蔽、滤波、光电隔离等技术,在软件设计中采用了故障检测、信息保护与恢复等措施,进一步提高了PLC的可靠性。
关键词:可编程控制器自动剪板机自动控制顺序控制
全自动剪板机的PLC控制系统设计
1 自动剪板机工艺
剪板机应用于许多金属加工和薄板开料操作,在设计剪板机之前必须对几个因素进行考虑,包括剪板机的剪切能力、产率增强选件和安全性。
剪板机类型由许多因素决定,诸如剪板机可处理材料的长度、厚度和种类。剪板机可以按剪切形式及其驱动系统进行分类,有两种结构形式常用于电动龙门剪床:闸式(也叫滑块式)和摆式。
闸式剪板机利用驱动系统操纵动刀片向下移动到一定的位置,使动刀片在整个行程内几乎与定刀片保持平行。为了使刀架片横梁在相互移动的过程保持合适的状态,闸式剪板机需要一个滑块导向系统。摆式剪板机驱动系统中有一个用来操纵动刀片,使动刀片依附于滚柱轴承向下回转。这种结构不再需要利用凹字形导向条或滑道使刀片在剪切过程保持合适的姿势。
在评价剪板机时需要考虑的一个因素是指定的工作需要多大的剪切能力。剪板机的规格数据几乎都以低碳钢和不锈钢为剪切对象。为了把金属加工厂对剪板机的要求同这些数据进行对照,必须根据剪板机的能力核对工厂的材料规格。
有些剪切能力是针对低碳钢规定的,因此可能包括抗张强度60,000psi,而另一些剪切能力适用于A-36或抗张强度80,000 psi。剪切不锈钢的能力几乎总是小于低碳钢或A-36钢。另外,某些铝合金所需要的剪切力竟然和钢一样大。
剪切角(动刀片通过定刀片时的角度)是决定切口质量的重要因素。一般而言,剪切角越小,切口质量越好。如果落在剪板机后面的零件比较短(小于4’()),可能出现俯曲、扭曲和拱起等切口质量问题。剪切角较小的剪板机需要较大的动力。
剪板机依靠重要的标准部件和能够增加生产率的选购件来增强产率,提高生产率可以表现为许多形式:节约人力,改进物料流动,提高精度,改善切口质量并避免辅助操作,但最重要的是增强安全性。
系统的控制要求
据剪板机的工作特点,对控制系统提出控制要求如下:
1 上电后,检测各工作机构的状态,控制各工作机构处于初始位置。
2 进料,由控制系统控制进料机构将待剪板料自动输送到位。
3 定剪切尺寸,采用伺服电机控制挡料器位置保证精确的剪切尺寸,其尺寸可是定值也可以设置为循环变动值。
4 压紧和剪切,待剪板料长度达到设定值后由主电动机带动压料器和剪切刀具,先压紧板料,然后剪断板料。
5 送料车的运行,包括卸载后自动返回。
6 剪切板料的尺寸设定、自动计数及每车板料数的预设定。
7 具备断电保护和来电恢复功能。
8 能实现加工过程自动控制,加工参数显示,系统检测。
9 保证板料加工精度、加工效率和安全可靠性。
10 具有良好的人机操作界面。
剪板机结构原理
自动剪板机是一种精确控制板材加工尺寸,将大块金属板材进行自动循环剪切加工,并由送料车运送到下一工序的自动化加工设备,其结构及原理如图1所示。
图1 自动剪板机原理图
控制系统的结构
系统设置了7个限位开关,分别用于检测各部分的工作状态。其中,SQ1 检测待剪板料是否被输送到位。SQ2、SQ3 分别检测压块B 的状态,检测压块是否压紧已到位的板料;SQ4 检测剪切刀A 的状态;SQ7 为光电接近开关, 检测板料是否被剪断落入小车;SQ5 用于检测小车是否到位;SQ6 用于判断小车是否空载。送料机构E、压块B、剪切刀A和送料小车分别由四台电动机拖动。系统未动做时, 压块及剪切刀的限位开关SQ2、SQ3 和SQ4 均断开, SQ1、SQ7也是断开的。

当系统启动时,输入板料加工尺寸、加工数量等参数,按下自动开关,系统自动运行。
1 首先检查限位开关SQ6 的状态,若小车空载, 系统开始工作, 起动送料小车。小车运行到位, 限位开关SQ5 闭合,小车停车。
2 起动送料机构E 带动板料C 向右移动。当板料碰到行程开关SQ1 时, 送料停止同时制动器松开、电磁离合器结合,主电动机通过传动机构工