氣動模切壓痕機的控制系統設計

孟繁斌 王冠五

摘要：應用先進的低成本氣動自動化技術，PLC技術，光電測控技術，對現有傳統形式的模壓機進行換代改造。具體實施方法是：應用氣動自動化技術替代傳統的機械傳動式結構；采用優化的PLC程序設計方案，提高機器的整體自動化控制水平；利用現代傳感技術及元器件，提高操作可靠性和維護方便性，采用立式簡化機床框架結構，從根本上杜絕操作時的安全隱患。關鍵詞：壓痕機；PLC；氣缸；傳感器

一、研究背景及意義

模切壓痕機是包裝印刷行業必不可少的機械設備，在包裝印刷生產工藝中擔當極其重要的角色，其制造成本，工作效率。使用安全性，自動化程度直接影響包裝印刷工藝的整體生產率。目前在線使用的模切壓痕機大部分是鴨嘴式機械設備，雖然附加了電子控制裝置，但是結構上沒有太大的改變。這種老式結構的設備對于使用人員來說，培訓時間長，潛在的安全問題沒有根本杜絕。國外及國內少數廠家近期研制開發出的新式自動化模壓機存在著制造成本高，結構復雜，某些重要參數指標不符合生產現場的實際要求等潛在問題。

為解決上述問題，利用先進的氣動自動化技術，光電檢測元件技術，PLC技術，新型立式結構，開發出效率高，自動化程度高，成本低且符合現場實際要求的立式氣動自動化模壓機。此項研究對于包裝印刷行業設備的技術更新，以及在該行業工業生產中用該項新技術取得低制造成本，實用型自動化設備，均有著很好的意義和技術開發價值。

二、氣動模切壓痕機控制系統設計總體方案

采用PLC可編程序控制器集中控制，實現了給紙、模切、檢測等全過程的自動化。整個設計包括氣動模切壓痕機機械系統設計和控制系統設計，機械系統設計主要完成對模切壓痕機氣缸的選擇，以及各個零件的定位等。控制系統設計討論了系統硬件和軟件的設計方法，硬件系統設計主要是傳感器和PLC芯片的選擇，傳感器信號的實時采集是該部分重點，傳感器主要針對模切材料位置信號的采集，以便PLC發出正確的指令，達到自動模切的目的。軟件系統設計主要是對壓痕機氣缸的控制，從啟動到上料、夾緊、模切、放松，再到打料這一完整的過程中，接收傳感器傳來的信號，運行相應的指令，控制氣缸何時下降壓痕，又何時上升停留，住復運動，實現自動模切壓痕加工過程。

三、氣動模切壓痕機硬件設計

工作原理：首先手工上料，將紙板置于臺面上，然后雙手啟動開關，左右夾緊紙板使其固定；其次是送料，使臺面移到限位，接著氣缸下降到一定位移量開始壓痕，然后氣缸上行，紙板繼續前行；最后是打料，并不斷重復上述過程。在氣動模要壓痕機上，采用的傳感器為行程開關，行程開關與氣缸相連接，當氣缸活塞運動到一定位置時，便會產生電信號，行程開關將采集到的電信號傳送給PLC，完成信號采集過程。不同型號的氣缸需要選擇與之相匹配的行程開關。

四、氣動模切壓痕機軟件設計

氣動模切壓痕機控制系統中輸入，輸出信號分配的相應的輸入，輸出端。

五、結論

系統的穩定性分析和加工實踐表明，該系統為一個穩定性的系統，且具有較好的抗干擾性，精度也達到了工程所需的要求，總體來說，基本滿足工程實際的需要。