PLC自動(dòng)沖壓機(jī)控制系統(tǒng)

河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 李永攀 毛璽

PLC自動(dòng)沖壓機(jī)控制系統(tǒng)

河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 李永攀 毛璽

基于PLC技術(shù)設(shè)計(jì)的沖壓機(jī)控制，體現(xiàn)了當(dāng)今時(shí)代電機(jī)控制的特色，即控制簡(jiǎn)單、靈活、性能穩(wěn)定、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)?？删幊炭刂破鳎≒LC）巧妙地將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融為一體，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程和使用方便的優(yōu)點(diǎn)。

一、PLC的組成和基本工作原理

1.PLC組成。PLC采用典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，由中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路和其他一些電路組成。其邏輯結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 邏輯結(jié)構(gòu)

2.基本工作原理?？删幊炭刂破?PLC)采用周期性的循環(huán)掃描工作方式。其工作過(guò)程可分為3段：輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新。

二、自動(dòng)沖壓機(jī)PLC控制系統(tǒng)

1.自動(dòng)沖壓機(jī)PLC控制系統(tǒng)的原理如圖2所示。

圖2 自動(dòng)沖壓機(jī)控制原理

其中，D1為開(kāi)卷電動(dòng)機(jī)，3相380V，1.2KW；D2為喂料電動(dòng)機(jī)，3相380V，1.2KW，雙速電機(jī)；D3為飛輪電動(dòng)機(jī)，3相380V，30KW；D4為運(yùn)料電動(dòng)機(jī)，3相380V，1.1KW；D5為小車上軌道電動(dòng)機(jī)，3相380V，1.1KW；PL為光電脈沖發(fā)生器，1mm/puise；1K為運(yùn)料小車左極限限位開(kāi)關(guān)；2K為運(yùn)料小車右極限限位開(kāi)關(guān)；3K為鋼板通過(guò)開(kāi)關(guān)；4K為沖頭落下檢測(cè)開(kāi)關(guān)，采用光電接近開(kāi)關(guān)；DT為電磁離合器，單相220V，200VA。

整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)程簡(jiǎn)述如下。在自動(dòng)工作方式下，按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕，飛輪電動(dòng)機(jī)D3通電運(yùn)轉(zhuǎn)，延時(shí)30秒后，自動(dòng)循環(huán)開(kāi)始。首先判斷運(yùn)料小車是否在原位，若在則行程開(kāi)關(guān)1K壓合，開(kāi)卷電動(dòng)機(jī)D1和喂料電動(dòng)機(jī)D2通電運(yùn)轉(zhuǎn)，把鋼板送入沖壓處。此時(shí)通過(guò)光電脈沖發(fā)生器PL測(cè)量鋼板長(zhǎng)度，鋼板每通過(guò)1mm就產(chǎn)生一個(gè)脈沖。當(dāng)測(cè)量總長(zhǎng)達(dá)到1500mm時(shí)，開(kāi)卷電動(dòng)機(jī)D1和喂料電動(dòng)機(jī)D2斷電停轉(zhuǎn)，同時(shí)電磁離合器DT得電吸合，沖頭落下進(jìn)行沖壓板。當(dāng)沖頭落下時(shí)，光電接近開(kāi)關(guān)4K壓合，輸出一個(gè)脈沖，并使計(jì)數(shù)器加1。同時(shí)電磁離合器DT失電，沖頭抬起回原位，開(kāi)卷電動(dòng)機(jī)D1和喂料電動(dòng)機(jī)D2再次通電運(yùn)轉(zhuǎn)，把鋼板送入沖壓處再次進(jìn)行沖壓。當(dāng)沖壓的鋼板數(shù)達(dá)到預(yù)定張數(shù)50張（最大極限99張）時(shí)，開(kāi)卷電動(dòng)機(jī)D1和喂料電動(dòng)機(jī)D2停轉(zhuǎn)，剪刀回原位，運(yùn)料小車電動(dòng)機(jī)D4運(yùn)轉(zhuǎn)使小車右行行至右端時(shí)壓合右極限限位開(kāi)關(guān)2K，運(yùn)料小車電動(dòng)機(jī)D4停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)小車上軌道電動(dòng)機(jī)D5通電運(yùn)轉(zhuǎn)，把車上的鋼板向右傳輸?shù)较乱坏拦ば虻钠脚_(tái)上。當(dāng)鋼板通過(guò)平臺(tái)時(shí)壓合鋼板通過(guò)開(kāi)關(guān)3K，小車上軌道電動(dòng)機(jī)D5斷電停轉(zhuǎn)，同時(shí)運(yùn)料小車電動(dòng)機(jī)D4得電停轉(zhuǎn)，小車左行回原位。小車回到原位時(shí)壓合左極限限位開(kāi)關(guān)1K，小車電動(dòng)機(jī)D4斷電停轉(zhuǎn)，小車停止。這時(shí)開(kāi)卷電動(dòng)機(jī)D1和喂料電動(dòng)機(jī)D2再次通電運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行下一次沖壓。

2.自動(dòng)沖壓機(jī)PLC控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。該電路是主控電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程，從圖3中可以看出各個(gè)電機(jī)的控制方式及繼電器的用途。其中，D1和D5采用直接控制方式。D2是雙速電機(jī)，用繼電器改變電機(jī)繞組的接線方式可以達(dá)到調(diào)速的目的。D3采用星三角降壓?jiǎn)?dòng)，減小了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響，待啟動(dòng)后期按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間換成三角形接法，使電機(jī)額定電壓下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖3所示。

圖3 電器控制主電路

計(jì)數(shù)器選擇十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器74LS191，它除了能做十進(jìn)制減法外，還有一些附加功能。LD非端為預(yù)置數(shù)控制端，當(dāng)其輸入為1時(shí)不起作用，計(jì)數(shù)器照常計(jì)數(shù)。當(dāng)其輸入為0時(shí)電路處于預(yù)置數(shù)狀態(tài)，D3—D0的數(shù)據(jù)立刻被置入計(jì)數(shù)器中，不受時(shí)鐘信號(hào)CP的控制。電路采用74LS191作為計(jì)數(shù)器，74LS47作為顯示譯碼器，BS201A作為數(shù)碼顯示管，張數(shù)計(jì)數(shù)的原理與長(zhǎng)度計(jì)數(shù)的原理類似，通過(guò)限位開(kāi)關(guān)控制脈沖輸入和置數(shù)端，顯示電路將進(jìn)行預(yù)置數(shù)的減法計(jì)數(shù)。