CP1E在毛坯自動裝框設備上的應用

楊楓林

摘 要：本文主要介紹歐姆龍CP1E（PLC）和步科伺服電機在鑄造毛坯自動上料系統中的應用。實踐顯示，歐姆龍CP1E（PLC）和步科伺服電機這兩種設備的應用，不僅在很大程度上減輕了操作者的工作強度，還節省了成本。

關鍵詞：CP1E;自動上料;伺服控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.058

1 研究背景

目前，在鑄造車間，當汽缸套的毛坯被生產出來之后，需要靠工人一個一個人工將毛坯裝進框中，勞動強度極大，并且效率低下。因此，基于這一背景，有必要設計出一種自動上料的設備。本論文中所設計的自動上料設備將大大降低勞動強度，改善工人勞動環境，降低了成本。本系統以CP1E為核心，控制步科CD620伺服系統實現X，Z軸定位運行，整齊的將毛坯碼放在指定位置。

2 歐姆龍CP1E的功能、特點及作用

可編程控制器可以簡單地這樣形容：PLC幾乎涉及所有領域。它操作簡單，性能穩定。而且系統開發周期短，方便保養。在本項目中，我們選用歐姆龍的小型機CP1E系列。它具有以下特點：

（1）并行包括內置3個端口的CPU單元：USB， RS-232C， RS-485。

（2）輸入中斷功能。

（3）豐富的高速計數器功能。

（4）N14/20/30/40/60（S@）或NA20 CPU單元的晶體管輸出的支持各種脈沖控制。

3 伺服驅動器功能、特點

伺服驅動器是專門用來控制對定位、速度、力矩有特殊要求的專用設備。它基本上分三種模式：定位模式，一般用在往復運動且需要精確定位上，精度達到0.001MM;速度模式，通常用在旋轉精度中;力矩模式一般應用在牽引，提升機等方面。本文采用步科伺服驅動器以及伺服電機，步科作為國產品牌，具有一定的價格優勢，同時完全滿足本設計定位的的控制要求與控制精度。

4 工藝流程及介紹

該自動上料控制系統主要采用CP1E-N40DT-D ，它自帶兩軸脈沖輸出端口，很方便的控制兩臺步科CD620伺服進行X軸和Z軸方向的運動，當X軸伺服運行到插入毛坯位置時，Z軸上升到最高位，然后X軸繼續向前運行到制定擺放位置上方，Z軸下降到指定位置后，X軸退出到安全區域后，兩軸同時自動回原點，開始下一個循環。如圖1所示。

如圖1所示。通過人機畫面HMI與PLC之間進行信息的互相交流。利用RS232通訊線相連接，PLC利用自身所編寫程序，向驅動器發出脈沖與方向信號，驅動器將所接受到的脈沖與方向信號經過放大傳驅動伺服電機運轉，驅動器與伺服電機之間通過動力線與編碼器線相連接，電機轉動驅動減速機，減速機帶動齒輪齒條或皮帶輪實現機械結構的運動。

5 產品硬件配置

控制主要采用歐姆龍CP1E的PLC，步科的伺服控制器與伺服馬達，各種控制元件分別有步科的減速機，步科的電纜，明緯的開關電源，步科的觸摸屏，魏德米勒的中間繼電器，ABB的電機啟動器，施耐德的接觸器，以及施耐德的按鈕等。

6 PLC的程序設計

（1）PLC的硬件設計。控制硬件為歐姆龍CP1E-N40DT-D，其中，100.01與100.03分別為PLC的脈沖與方向輸出端，通過PLC的程序編寫，PLC將脈沖發送到伺服驅動器，由伺服驅動器控制伺服電機運行。 PLC的輸入分別由啟動、停止、復位燈按鈕，伺服報警信號、以及原位開關、限位開關等光電傳感器組成。PLC的輸出分別由脈沖輸出、方向輸出、各種指示燈、氣閥、中間繼電器組成。輸入信號主要為PLC發送的信號，脈沖輸入，方向輸入，步科CD620使能信號來自CP1E給出的信號，伺服發出的報警信號、準備好信號又反饋到可編程控制器中，他們之間進行信息的交換等。通過圖1的連接，便可實現PLC對伺服的精確定位控制。PLC安裝選件板，運用了RS232通訊，實現了與觸摸屏的連接。觸摸屏選用步科7寸屏，主要用來設置伺服運行的各個距離，以及伺服所運行的速度。

（2）PLC的軟件設計。歐姆龍小型機全部采用CX-Programmer V9.5的編程軟件， WINDOWS操作界面，人性化設計非常適合適用于已具有電氣基礎知識的負責安裝，設計，管理和維護FA系統者使用。裝框程序，該軟件還支持離線仿真功能，非常方便。可以模擬生產現場、改變輸入信號的ON/OFF狀態、觀察輸出變量的執行狀態，可以訪問PLC的I/O存儲器、累加器和寄存器，并對模擬PLCDE 位存儲器、外圍輸入變量和輸出變量以及存儲在數據塊中的數據進行讀寫操作，可以對定時器、計數器進行監控修改、進行操作事件的監控、修改，檢測所編寫的程序是否可以達到我們所希望的控制狀態，發現問題時，立刻修改，防止在現場時發現問題而浪費寶貴的調試時間。

總之，在自動上下料系統上首次使用歐姆龍CP1E是一次非常重要的嘗試。小型歐姆龍CP1E的應用極大好的提升了該設備的檔次。CP1E與CD620的結合使用，更加精準的碼放毛坯。

7 結語

本設計運用PLC的脈沖的輸出功能，與伺服驅動器配合，實現自動上料設備的精準定位，經過一段時間的使用，本設計完全滿足毛坯自動上料的控制要求，極大的降低了工人的勞動強度。

參考文獻：

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[2]歐姆龍自動化（中國）有限公司.SYSMAC CP 系列CP1E CPU 單元 指令參考手冊Cat[S].No.W483-CN5-04（2013）.

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