基于倍福CX 控制器的管材上料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

桑偉峰

（江蘇金方圓數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127）

隨著激光切管機(jī)應(yīng)用的快速興起，市場對管材上料機(jī)的需求日益增加。基于倍福控制器開發(fā)了一套管材自動上料系統(tǒng)，通過管材上料機(jī)可以對管材進(jìn)行篩選分離，確保每次只有一根管材輸送至待加工區(qū)域。這樣大大減少了人力，提高了生產(chǎn)效率，滿足了工業(yè)自動化生產(chǎn)要求。

1 管材上料機(jī)結(jié)構(gòu)

如圖1、圖2 所示，管材上料機(jī)包括捆料機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、限高機(jī)構(gòu)、測寬機(jī)構(gòu)、送料夾鉗以及托料機(jī)構(gòu)組成。捆料機(jī)構(gòu)作為儲料裝置，用于存放待加工管材，送料鏈條起到輸送分離管材的作用，限高及測寬機(jī)構(gòu)為了過濾不滿足上料寬度高度條件的管材，托料裝置以及送料夾鉗則是為了將管材輸送至主機(jī)卡盤位置。通過對各個機(jī)構(gòu)動作的控制和監(jiān)控，可以保證上料機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行，避免造成危險(xiǎn)。

圖1 管材上料機(jī)軸測圖

圖2 管材上料機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2 管材上料電氣系統(tǒng)

如圖3 所示，控制器采用倍福CX5020 嵌入式PC，該控制器具有豐富的接口資源，其以太網(wǎng)接口用于連接操作面板和驅(qū)動器，DVI 接口用于連接顯示器或者觸摸屏，USB 口可以用于鼠標(biāo)鍵盤以及U 盤等外圍部件連接。

圖3 倍福CX5020 控制器

總線耦合器用于連接EtherCAT 與EtherCAT 端子模塊，一個站點(diǎn)由一個總線耦合器、任意多個EtherCAT 端子模塊和一個總線末端端子模塊組成，該耦合器將來自以太網(wǎng)的傳遞報(bào)文轉(zhuǎn)換成E-bus 或者K-bus 信號[1]。采用倍福EL1809、EL2809 以及EL3104IO 端子模塊對上料機(jī)里的電氣元件及外圍設(shè)備進(jìn)行實(shí)時控制。如表1 所示。

表1 管材上料機(jī)控制系統(tǒng)IO 分配表

3 運(yùn)動控制系統(tǒng)搭建

這里采用倍福公司運(yùn)動控制軟件TwinCAT NC PTP，TwinCAT 是基于Windows 操作系統(tǒng)的自動化控制軟件，而NC PTP 即點(diǎn)對點(diǎn)的運(yùn)動控制，如圖4 所示。通過倍福系統(tǒng)的實(shí)時核可以構(gòu)建機(jī)床的實(shí)時控制系統(tǒng)[2]。將控制程序中的變量鏈接到Twin-CAT System Manager 中的IO、伺服驅(qū)動等，可以對其外圍部件進(jìn)行監(jiān)控和控制。TwinCAT PLC 支持IEC61131-3 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的IL、LD、FBD、SFC 和ST五種語言，并且支持導(dǎo)入多種運(yùn)動控制庫，可以直接調(diào)用功能庫中的功能塊，這樣可以減少重復(fù)編程的工作量，而且便于工程技術(shù)人員編寫調(diào)試[3]。如圖5所示。

圖4 電氣系統(tǒng)總體構(gòu)成

圖5 控制系統(tǒng)資源列表

4 HMI 上料控制界面

TwinCAT2 自帶可視化Visualization 功能，可以按照其可視化編輯器提供的各類控件對上料機(jī)界面開發(fā)，在聯(lián)機(jī)模式下這些圖形元素便會隨對應(yīng)控制程序的變量值變化[4]，在實(shí)際應(yīng)用里，減少開發(fā)人員HMI 界面開發(fā)難度，而且方便了操作人員的使用。如圖6 所示。

圖6 HMI 人機(jī)界面

5 結(jié)語

筆者采用軟PLC控制器結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場總線EtherCAT 以及搭載HMI 人機(jī)界面的顯示器開發(fā)出了一套滿足工業(yè)自動化需求的管材上料系統(tǒng)。通過對倍福控制器的研究，深入理解其設(shè)計(jì)思想，并將其成功應(yīng)用到管材上料機(jī)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)了對管材上料的自動控制，解決了實(shí)際工程應(yīng)用中的一大難題。