基于PLC的沖床進料控制系統設計

文/宋洋 遲彩闊，沈陽興華航空電器有限責任公司

1 沖床進料控制系統總體介紹

手壓沖床里還包括很多種類，如：桌上型精密沖床，傾斜式沖床，固定式沖床等，這些都是傳統的手壓沖床。優點就是操作簡單。主要使用在小型壓國鉚接行業。

隨著市場經濟的發展，國內、國際市場競爭越來越激烈，產品更新更加迅速，特別是隨著工業的發展，沖壓模具類型、工藝、外形越來越復雜，精度要求也越來越高，傳統式的沖床已經滿足不了市場的要求，數控沖床也就應運而生。數控沖床的特點就是盡可能的減少操作人員的直接接觸，最大程度地降低了操作人員的安全和勞動強度。

2 沖床進料控制系統設計方案

2.1 總體設計思路

根據要求和目前生產線的具體情況，結合目前先進裝配系統的設計方案，確定了以下總體設計思路。采用可編程控制器(PLC)作為控制系統的主控制元件，傳感器作為檢測元件構成生產、控制系統。一臺計算機通過通訊網絡與PLC連接，用于生產線的監控和產品數據的記錄。整條沖床進料控制系統由一臺PLC、沖床機以及指示燈等其它元件構成。沖床進料中依次完成：1、放料；2、送料；3、沖模；4、出料4個步驟。同時生產線上的各種檢測狀態傳感器全部接入到PLC中，由PLC根據傳感器的檢測狀態通過編制好的程序控制整個系統工作。

操作時，把PLC上編制好的程序作為系統工作的條件。通過P LC上的開關和指示燈等進行對系統功能的操作和監控系統的工作過程。

2.2 沖床進料控制系統的具體流程

系統采用了國際上較為先進的沖床設備—數控沖床。設計的沖床進料過程是：將所需的原料放到放料臺上，左手臂的機械手就會得到一個脈沖信號，自動過來取料，由左手臂的機械手將原料吸合后送入自動沖模的的限位機構，根據規定的要求放到一定的位置上，機械手自動將原料準確的放到沖模臺上，同時原料臺上也會自動將原料放到空缺處補充原料，升降機構把升降托盤向下沖壓，當原料沖壓好之后，升降托盤向上托起，同時右手臂的機械手也會得到一個脈沖信號，自動的將沖壓好的模具吸合送到出料臺上。在右手臂吸合沖壓好的模具時，左手臂同時得到一個信號自動的又去原料臺上取料，這樣就完成了整個沖床進料工作的一個工作循環過程。

3 沖床進料控制系統的硬件設計

日本三菱公司是國際著名的工廠自動化設備制造商，工業可編程控制器在國內市場占有率一直保持前列，FXlS系列PLC具有高性能、高速度、小型化、通訊能力強、指令豐富、容易擴充等特點，根據本次設計綜合性能、控制精度要求、基本輸入輸出點數、價格及使用指令方便程度等情況，我們采用了日本三菱系列的MI TSUBISHI FXlS系列PLC的20MT型號。

三菱FX1S網絡和數據通信連接到世界上最流行的開放式網絡CC-Link，ProfibusDP，新增加CC-LINK主站模塊。可擴展RS232/4 22/485通訊口。

4 汽水灌裝機控制系統的軟件設計

開關量I/O模塊的選擇：開關量I/O模塊的不同，直接關系到I/O點數的多少，對PLC的應用范圍會產生影響，選擇時主要考慮點數、外部電路的性質和結構、電壓的形式和范圍等。如果是無源輸入信號例如按鈕、行程開關等，可以根據現場與PLC的距離遠近來選擇電壓的高低。輸出模塊所起的作用是將PLC內部低電平的控制信號隔離、轉換為外部所需的輸出信號，以驅動PLC的外部負載。在選擇時應注意，模塊與外部接線的方式、輸出電壓的額定限度、外部輸出點同時接通的影響、選擇輸出方式等。I/O地址分配目的是讓主CPU模塊能夠訪問其他的模塊，進行數據的交換。在進行I/O地址分配時，要特別注意不要產生地址沖突的錯誤。設計本控制系統共使用了11個輸入點，11個輸出點，I/O分配.

從實際應用角度出發，綜合我國沖床設備的現狀以及存在的問題，并針對沖床進料生產設備生產率低、自動化程度低、缺乏實時監控等缺陷，利用現在較為完善的控制方式，提出基于PLC的沖床進料控制系統。其優點如下：

4.1 實現生產無人化，沖床的進料退料全部由PLC控制完成，無需人工干預，把人從生產中解放出來，同時避免了沖床沖壓過程可能發生的潛在危險性。

4.2 調高了生產效率，由于生產過程由PLC控制完成，無需人員操作，可以日夜不間斷生產。

4.3 調高了產品合格率，常用PLC控制，可避免進料過程中放料不到位等產生次品。

4.4 運程監控，通過線纜可把現場生產過程在遠端PC機上顯示，在終端進行實時監控，改善了人員辦公舒適性。