基于PLC的開卷校平橫剪控制系統設計

謝恒輝

摘要：開卷校平橫剪設備是重要的金屬加工裝備，在汽車制造、家電設備、造船工業中都有較廣的應用。本文主要完成開卷校平橫剪的PLC控制系統，分開卷、校平、剪切三部分對PLC控制梯形圖設計，在設計過程中，參考了相關文獻資料，明確了控制系統設計的基本流程。

關鍵詞：開卷校平橫剪；PLC；梯形圖

1 引言

開卷校平橫剪裝備是用于金屬卷材進行的開卷、校平、剪切以及碼垛等一系列工藝的數控加工生產線。隨著計算機技術、自動控制、以及數字技術的飛速發展，數控技術已經成為現代制造技術的重要基礎支撐。眾所周知，數控技術和數控設備是制造工業現代化的重要標志，數控技術及數控設備的發展直接影響到一個國家的經濟發展和工業生產自動化程度，開卷校平橫剪裝置是數控設備中的典型代表，它具有基礎加工設備的特性，設備工作的效率和穩定性的好壞直接制約著企業生產效率的高低，為此，設計效率高、穩定性能好、性價比合適的高端開卷校平橫剪裝置是促進企業發展、推動國家實現機械制造自動化進程有重要的意義，為此，現對開卷校平橫剪設備的控制系統進行設計。

2 開卷校平橫剪裝置介紹

2.1 開卷校平橫剪裝置的基本組成

開卷校平橫剪裝置的基本結構可以分為開卷、校平、剪切[2]三部分來看，剪切主要包含圖中a上料小車、b引料壓頭、c開卷機輔助支撐架、d開卷機四部分組成；校平包含圖中e托料架、f輔助壓料棍、g校平機三部分組成；剪切主要包含圖中h緩沖池、i定尺送料及糾偏裝置、j橫剪剪板機、k運料帶、l堆料小車五部分組成。

2.2 開卷校平橫剪裝置的工藝流程

開卷校平橫剪是將金屬卷料加工成具有規定尺寸，能應用于后續使用目的的重要基礎設施，要想較好的對總體的控制系統進行設計，首先要清楚開卷校平橫剪裝置基本的工藝動作流程，然后根據控制系統設計的一般規律進行設計。

通過分析開卷校平橫剪裝置的基本結構可以知道，首先上料小車將金屬卷料運到開卷機卷軸上套好，開卷機輔助支撐架支撐好開卷機機芯，壓下引料壓頭，并且托料架伸出，卷料經托料架，由輔助壓料棍壓至校平機內部進行校平，校平出來的金屬板材經由定尺送料和糾偏裝置，此時，剪板機動作切除板材不整齊的邊沿，計量長度也從此開始，然后，定尺送進停止，校平機繼續校平金屬卷料，此時，校平的金屬板料經過緩沖橋進入到緩沖池中，當達到一定深度，定尺送進開始送料，剪板機按照預先設定好的長度裁剪板料，裁剪好的板材經過送料皮帶，滑落到堆料小車中。

總的來說，開卷校平橫剪裝置的動作流程主要是依靠液壓系統以及電機的各種拖動負載實現的。

3 開卷校平橫剪裝置控制軟件設計

3.1 開卷校平橫剪裝置控制軟件設計的一般原則

設計任何一個系統的PLC控制系統，如同設汁任何一種機床電氣控制系統一樣，其目的都是通過控制被控對象來實現其機械加工的生產工藝要求，提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統時，應遵循以下基本原則：

（1）開卷校平橫剪裝置PLC控制系統應能控制設備最大限度地滿足開卷校平橫剪裝置的生產工藝要求。設計前，應深入生產現場進行實地考查和調查研究，搜索資料，并與開卷校平橫剪裝置的機械設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定開卷校平橫剪裝置的控制方案，協同解決設計中出現的各種問題。

（2）在滿足生產工藝要求的前提下，力求使PLC控制系統越簡單、越經濟，操作使用及維護維修越方便越好；

（3）要充分保證PLC控制系統的安全和可靠性；

（4）考慮到今后開卷校平橫剪裝置加工生產的可持續發展和開卷校平橫剪裝置的不斷改進，在配置PLC硬件設備時應適當留有一定的擴展裕量。

3.2開卷校平橫剪裝置控制的主要內容

開卷校平橫剪裝置PLC控制系統是由PLC與開卷校平橫剪裝置的輸入、輸出設備連接而成的。因此，開卷校平橫剪裝置的PLC控制系統設計的基本內容應包括以下主要內容：

（1）選擇開卷校平橫剪裝置輸入設備（按鈕、操作開關、限位開關、傳感器等）、輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執行元件）以及由輸出設備驅動的控制對象（電動機、電磁閥等）。這些設備屬于一般的電氣元件，由于篇幅限制，對于電氣元件的選擇本文不做詳細介紹。

（2）PLC的選擇。PLC是PLC控制系統的核心部件。正確選擇PLC對于保證整個控制系統的技術經濟性能指標將起著重要的決定性作用。選擇PLC，主要包括機型、容量的選擇以及I/O模塊、電源模塊等的選擇。目前，PLC種類繁多，應用范圍較廣，常用的PLC主要有A-B、施耐德、歐姆龍、三菱、西門子等諸多品牌，考慮到較好的帶載能力、較強的抗干擾能力、良好的性價比，故選擇三菱FX2N系列的PLC，其性能指標如下表1所示。

（3）分配I/O點，繪制PLC的實際接線圖。

（4）控制程序設計，包括控制系統流程圖、狀態轉移圖、梯形圖、語句表（即指令字程序清單）等的設計。控制程序是控制整個開卷校平橫剪裝置工作的軟件，是保證開卷校平橫剪裝置工作正常、安全、可靠的關鍵。因此，設計的開卷校平橫剪裝置的控制程序必須經過反復調試、修改，直到滿足開卷校平橫剪裝置生產工藝要求為止。

（5）必要時還要設計開卷校平橫剪裝置控制臺（柜）等。

4 結束語

對于開卷校平橫剪，其控制系統的設計首先要知道整個系統的工作以及動作流程，然后設計總體的流程，最后實現對開卷校平橫剪的總體控制。本文涉及的開卷校平橫剪裝置，設計思路滿足總體設計要求，能達到較好的經濟效果。

參考文獻

[1]李勇，李偉光.數控設備數控技術[M].北京：國防工業出版社，2007：1.

[2]韓星海.PROFIBUS-DP在橫剪生產線控制系統上的應用[D].濟南：山東大學，2004.