基于PLC的模具供給站自動控制系統研究與設計

劉彥磊，石維佳

（1. 天津渤海職業技術學院 電氣工程系，天津，300402；2. 河北工業大學，天津，300130）

基于PLC的模具供給站自動控制系統研究與設計

劉彥磊1，石維佳2

（1. 天津渤海職業技術學院 電氣工程系，天津，300402；2. 河北工業大學，天津，300130）

供給站起到為模具加工站供料的作用。由于目前本廠控制方法基本采用手動，因而導致生產效率低，功耗大。針對上述問題，本文提出了基于PLC的模具供料站智能自動化控制系統設計方案。本方案利用西門子PLC S7-200、傳感器和氣動控制實現了供料的自動化控制，通過MCGS顯示屏和組態實現了人機交互界面，顯示模具供料數量顯示等操作情況，提高了設備的生產效率和自動化水平，現已成功應用到模具生產線中。

供料站；自動控制系統；PLC；S7-200；傳感器

引言

模具原料供給站是模具自動化生產最前端的一部分。在未改造之前，所有模具都需要人工地把模具放到自動化生產線上方，供下一個加工站使用，造成了人力物力和時間的浪費，效率較低。

改裝后，只要改變供料氣缸的運行速度，就可以控制供料的速度，實現自動調速和自動供料［1］。

1 模具原料供給站結構和工作流程

模具供料單元的主要結構包括：模具料管，氣缸，電磁閥，PLC，急停和啟動/停止開關，光電傳感器，磁性開關等。其中，機械部分結構組成如圖1所示［2］。

圖1　模具供給站的結構

工作流程：模具放在模具料管中，底部氣缸把模具頂出料管，并送到取模具平臺上，上方的氣缸活塞頂住第二個模具使其不會掉下，待底部氣缸的活塞收回到原位，上方的氣缸活塞收回并放模具落到底部，通過PLC安排模具供給任務要求周而復始地循環工作，兩個氣缸的收縮到位靠磁性開關檢測，PLC用于檢測磁性開關信號并處理此信號，光電傳感器用于檢測供給站中模具的有無，輸出相應的控制信號來實現對供給站供給的控制。

2 氣動控制回路

氣動控制回路用來實現對供給站供料的動作執行，動作的執行和邏輯順序是由PLC通過編寫相應的程序來實現的。圖2中的1A和2A分別為放模具氣缸和頂模具氣缸。1B1和1B2，2B1和2B2分別是安裝在兩個氣缸上方的磁感應接近開關，1Y1和2Y1分別為控制放模具氣缸和頂模具缸的電磁閥的電磁控制端。

圖2　氣動控制回路的工作原理

3 供料單元的PLC控制系統

3.1工作任務

模具供給站是一個獨立運行設備，PLC是它的中央處理器，負責開關、按鈕、光電傳感器、磁性開關等信號的檢測，更具體的工作流程和要求是，處理相應的信號并輸出相對應的控制信號，已達到實現模具自動供料的控制，在接通電源和氣源之前，必須確保相應的氣缸都處于縮回的原始位置，光電傳感器工作正常，PLC進行初始化操作，檢測各項參數是否正確，等待著開始按鈕動作。如沒有故障，相應的控制信號燈會點亮或者閃爍，當出現故障或者按下停止、急停按鈕時，系統會自動停止運行［3］。

模具供給站會在按照工作流程和要求完成本周期任務后停止。如果模具料管中沒有模具，供給站會停止工作，等待加料，如加滿料會自動回復運行，整個過程是循環執行的［4］。

3.2PLC的I/O接線

由模具供給站的工作流程和工作要求來分配I/O信號（如表1所示），控制器選用西門子PLCS7-224 AC/DC/RLY，共14點輸入和10點繼電器輸出，具體接線圖如圖3所示。

表1　I/O信號分配

輸出信號

4 模具供給站控制編程

模具供給站的程序由主程序和子程序構成。主程序主要用于狀態監測和調用子程序，PLC首先上電進行初始狀態監測，當認為系統準備好，才允許運行，如有故障就會報警等待故障排除后運行，子程序主要完成對光電傳感器，磁性開關等進行信號的檢測，然后送給PLC進行計算和處理，輸出信號送給執行機構電磁閥，驅動氣缸按照工作要求和流程執行動作，整個程序是循環執行的，除非有特殊情況才允許停止執行，并且所有的程序都與MCGS顯示屏和組態實現了人機交互界面設計［5］。

圖3　PLC接線原理圖

主程序流程圖如圖4所示。

圖4　主要控制程序流程圖

供給站程序采用步進順序的編程思路，其流程圖如圖5所示。S0.0在主程序中，當系統準備就緒且接收到啟動脈沖時被置位。

圖5　供給站子程序流程圖

5 結語

試車驗證表明，模具供給站自動控制系統運行可靠，實現了設計功能，既節約了大量的資源，減少了能源浪費，又提高了工作效率。現已成功應用到邢臺彥勛標準件廠的模具自動化生產線當中。

［1］劉彥磊， 石維佳. 基于ARM的冷鐓機變頻自動控制系統研究［J］. 電機與控制應用， 2012， 39（2）:36-37.

［2］張崢. 基于PLC控制的一種教學工業自動化生產線設計研究［D］. 蘇州大學， 2012.

［3］周鴻杰， 駱敏舟， 李濤，等. 基于PLC的工業取料機械手系統設計［J］. 工業儀表與自動化裝置， 2010（3）:50-52.

［4］熊印國. 基于PLC溫濕度控制［J］. 科技信息， 2008（35）:57.

［5］呂品. PLC和觸摸屏組合控制系統的應用［J］. 自動化儀表，2010， 31（8）:45-47.

Research and Design of Automatic Control System of Mold Supply Station Based on PLC

Yanlei Liu1， Weijia Shi2（1. College of Electrical Engineering， Tianjin Bohai Vocational Technical College， Tianjin， 300402， China；2. Hebei University of Technology， Tianjin， 300130， China）

The supply station is fed to the mold processing station. At present， the factory mold supply station relies on manual to complete. This paper puts forward a mold feeding station intelligent automation control system design scheme based on PLC. This scheme uses Siemens S7-200 PLC， sensors and gas dynamic control to realize the automatic control of feeding. Man-machine interface is realized through the display and the MCGS configuration， display mold feeding quantity display operation， improving the production efficiency and automation level of the equipment. This technology has been successfully applied to the mold production line.

Supply Station； Automation Control System； S7-200； Sensor； PLC

TP271+.4

A

2095-8412 （2016） 04-766-03

工業技術創新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.050

劉彥磊（1982-），男，碩士，講師/工程師，建筑智能化工程技術專業教研室主任。研究方向：自動化控制技術及嵌入式系統。

E-mail: 519710097@qq.com

石維佳（1958-），男，博士，教授，研究生導師。研究方向：機電自動化技術及汽車電子控制技術。