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PLC断料机控制系统的设计与应用
jiang_0514 发表于 2008/11/29 12:04:29 483 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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1 工艺流程简介
全程工艺流程分三个阶段进行：
2 控制系统设计
2.1 生产工艺要求
该断料机电气控制系统设有自动和手动两种工作方式。在自动工作状态下，由PLC输出端口驱动中间继电器，再由中间继电器驱动液压电磁阀工作，实现对机械动作的控制。在手动工作状态下，PLC输出端口被禁止，机床工作通过手动操作各相应作按钮，驱动中间继电器，进而驱动液压电磁阀。为防止在自动工作状态下，按动手动操作按钮而发生机械冲突，电路必须保证在自动工作程序启动运行时，确保任何手动操作无效。其电气控制还需满足以下要求：
（1）拔销冲断时，Ⅰ夹头、Ⅱ夹头必须释放。
（2）送料时，Ⅱ夹头必须释放且拔销操作无效。
（3）辅助送料时，Ⅰ、Ⅱ夹头必须释放。
（4）Ⅰ夹头未夹紧，送料操作无效。
（5）Ⅱ夹头未夹紧，切槽操作无效。
（6）拔销冲断时，辅助送料必须停止，反之拔销操作无效。
（7）拔销冲断时，辅助定位必须复位，反之拔销操作无效。
（8）冲头尚未预紧，辅助压紧尚未压紧，拔销操作无效。
2.2系统结构框图
电机拖动电源和电磁阀电源由接触器控制通断，液压泵电机M1、飞轮电机M2、切槽电机M3、辅助送料滚轮拖动电机M4均可单独启动、停止，但液压电机尚未启动时，其它电机的启动操作无效。其系统结构框图如下图1所示。
图1 系统结构框图
2.3 状态转换流程图
为防止在自动工作状态与手动操作发生机械冲突，电路必须保证在自动工作程序启动运行时，确保任何手动操作无效，因此，本设计采用了步序指令。例如：在夹持输出Y1置位后，保持夹持，直到夹持输出复位才能松开，这种顺序控制过程，使用继电器符号程序是很难设计的，但使用状态器和步序指令就十分容易，程序简单，系统可靠。如图2所示状态转换图中，在按下启动按钮时，工作状态由S0转换为S1，此后随着机器工作的进展，依次进行转换。在依次操作期间，即使误按了启动按钮，由于步序指令控制的特点，也不可能作另一次启动，因为此时S0已处于不工作状态。
图2 状态转换流程图
3 几个关键技术的设计与实现
3.1 工作状态选择设计
本系统采用手动/自动两种工作方式。该工程由于选用了SRN型波段开关，手动/自动工作状态的选择及自动工作方式的选择，由PLC输入端口X0、X1、X2状态的不同组合选定。如下表1所示。
表1
如下图3操作面板所示，按动X3，启动自动工作状态，具体工艺由波段开关K设置。在手动状态时，按动复位按钮X4,机械自动向原点回归。编程状态只需控制PLC“RUN”端即可。
图3 操作面板示意图
3.2 PLC的I/O分配及接线
为确保断料机工作的可靠性，选用无触点的接近开关和光电开关作为输入控制信号;以电磁阀及指示灯作为输出控制。FXon系列PLC输入端口接入接近开关或光电开关等无触点开关时，必须使用NPN集电极开路型的开关器件，故决定选用直流二线型接近开关，将无触点开关信号转换为有触点信号，因为本断料机对开关信号的响应速度要求不高。其中Ⅰ夹头退回原位检测、Ⅰ夹头送料限位、冲头复位检测、切槽限位及辅助送料限位采用接近开关，而Ⅱ夹头脱料检测及料头进入冲断区检测采用光电开关。PLC的I/O分配及接线如下图4所示。
图4 PLC的接线图
3.3 状态转换的启动与禁止
在自动操作（如连续工作，步进工作，单周工作）期间，按下启动按钮X3时，特殊辅助继电器M8041工作，一直保持到按下停机按钮X5。在按下停机按钮X5，或手动操作，或步进操作时，激励特殊辅助继电器M8040，则状态转换器的自动转换就被禁止，实现停机自保。在PC机启动时，用初始化脉冲M8002使M8040自保持，以禁止状态转换，直到按下启动按钮。如下图5所示。
图5
4 结束语
在断料机中使用可编程控制器，抗干扰能力强，可提高控制精度，使系统更可靠，延长了控制系统的使用寿命。使用步序指令，顺序控制程序可随工艺流程很容易改变，大大提高了工作效率和生产效益，易于与计算机接口，可大大提高断料机的自动化程度。可编程序控制器安装、调试、使用及维修都很方便，具有一定电气知识的人员只需经过短期培训，即可胜任操作及简单的维护工作，具有推广应用的价值。