PLC在自动切割机中的应用.pdf

P L C 与D C S PL C a nd DCS 自动化技术 与应 用2 0 1 1年第 3 0卷第 01 期 P L C在 自动切割机 中的应用 刘 芳 霞 山东经贸职业学院， 山东 潍坊2 6 1 0 1 1 丽 i 疆 而 葡 丽扰 能 力 强， 适 应 范 围 广， 编 程简 单 易 懂等 特点， 所以 广 泛 应 用 于 机 械、 冶 金、 汽 车、 航 空 航 天等领域。本文根据床垫切割要求， 设计了以P L c为核心的切割机控制系统。该控制系统可以根据人们的需要实现任意长度 的切割。 分析了系统工作过程和控制要求， 设计了控制系统硬件与软件， 设计了文本显示器的画面， 编写了梯形图程序， 并经过 试验及企业试用， 验证了系统的有效性及理论的正确性。 关健词 P L C； 文本显示器 ； 控制系统 中图分类号 T M5 7 1 ． 6 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 7 2 4 1 2 0 1 1 叭一0 0 6 1 0 4 Ap p l i c a t i o n o f PL C i n t h e Au t o ma t i c Cu t t i n g Ma c h i n e LI U Fa n g - x i a S h a n d o n g E c o n o mi c a n d T r a d e V o c a t i o n a l Co l l e g e ， We i f ang 2 6 1 0 1 1 Ch i n a Abs t r a c t PLC c o n t r o l s y s t e m i s wi d e l y us e d i n ma c h i n e r y ， me t a l l u r g y ， a ut o mo b i l e ，a e r o s p a c e a n d ot h e r a r e a s ， b e c a u s e i t h a s c h a r a c t e r i s t i c o f h i g h r e l i a bi l i t y ，s t r o n g a n t i i n t e r f e r e n c e a b i l i t y ， a d a p t i o n t o a wi d e r a n g e ，p r o g r a m m i n g e a s y t o b e u n d e r s t o o d a n d e t c ． ． Th e c o n t r o l s y s t e m o f c u t t i n g ma c h i n e wi t h PL C a s t h e c o r e b a s e d o n t h e ma t t r e s s c u t t i n g r e q u i r e me n t s i s d e s i g n e d ． An y l e n g t h c u t c a n b e r e a l i z e d b y t h e c o n t r ol s y s t e m a c c o r d i n g t o t h e n e e d s o f wo r k i n g ． I t a n a l y s e s t h e wo r k p r o c e s s a n d c o n t r o l s y s t e m r e q u i r e m e n t s a n d d e s i gn s t h e h a r d wa r e a nd s o f t wa r e o f c o n t r o l s y s t e m s a n d d r a wi n g o f t e x t i n d i c a t o r ．I t g i v e s l a d d e r p r o g r a m a n d v e r i f i e s t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e s y s t e m a n d t h e a c c u r a c y o f t h e t h e o r y o n t r i a 1 ． Ke y wo r d s PLC t e x t i n d i c a t o r ； c o n t r o l s y s t e m 1 引言 在科学技术 日益发展的今天， 电气控制系统的 自动 化程度越来越高，自动控制设备在企业生产 中起着至关 重要的地位 ， 提高了生产效率 ， 带来了很大的经济效益。 传统的棕榈床垫切割机采用继电 一 接触器控制系统控 制 的， 远远落后于生产 的需要 。为 了满足行业 的要求 ， 需 要设计高精度、高性能和方便操作的切割控制系统。由 于 P L C控制系统和继电器控制系统相 比较 ， 具有可靠性 高， 抗干扰能力强， 适应范围广 ， 编程简单易懂等特点， 所 以广泛应用于机械、冶金、汽车、航空航天等领域。本 文根据棕榈床垫切割的特殊要求 ， 设计了 以台达系列 P LC为核心的床垫切割机控制系统。该系统可以根据生 收稿 日期 2 0 1 0 0 8 0 9 产的需要， 实现任意长度的切割， 并配以文本显示器组成 的小型人机界面。经过试验的验证 ， 并投人生产。 2 系统 结构 本 文设 计 的棕 榈床垫 切割机控 制系统 可 以根据 生产的需要 ， 在 线切割任意 长度的床垫 ， 并能计算切 割数量 ， 其系统结构如图 l所 式。系统组成 切割部 分和物料的传送 。切割部分 由电锯、小车、驱动电机 、 变频器、上下限位开关。物料传送由传送带 、信号检 测器 、脉 冲 信号 器 。实 现 的 功 能 能够 准 确 、 可靠 的 根据生产 的需要 ， 切割不同长度的床垫 ， 并能计算存 储 切 割 的 数 量 。 工作过 程 棕榈 床垫 通过 电机 的传 送带 传送 ， 信 号 检测器检测到有床垫时， 传送带开始运行。当传送带运 自 动 化 技术 与 应 用 2 0 1 1 年 第3 0 卷 第0 1 期 P I G 与D C S Pk C a n d DCS 行同时 ， 通过控制外来脉冲信号的个数来确定切割长 度， 达到需要的切割长度时， 传送带停止运行。然后， 变 频器驱动小车电机运行 ， 带动小车沿着轨道上下运行 ， 同时电锯电机启动， 电锯旋转， 并在小车的带动下， 上下 移动， 对传送带传送的棕榈床垫切割； 小车运行到下限位 时 自动停止 ， 同时电锯也停止旋转， 完成 向下切割任务。 以同样的顺序实现向上切割 ， 小车运行到上限位时， 小 车和电锯 电机同时停止运行。 图 1 系统结构图 控 制要 求 1 为了操作方便， 本系统具有手动和自动两种工 作方 式 。 2 用脉冲信号个数， 确定切割长度。根据生产的 需要， 可随时调节传送带运行的速度。 3 实现切割机的各个工作部分的联锁控制和最 佳运 行控 制 。 4 可对带动电机小车的运动速度进行调节， 以满 足不同材料工件的加工要求。 5 当切割机出现故障应立即停止工作 ， 故障排除， 继续按照故障前的状态工作 。 3 硬 件设计 控制系统结构图如图2所示。 本控制系统结构主要包括台达 DVP 一2 4 ES型号的 可编程控制器 P L C 、文本显示器 MD 2 0 4 L V4 、以开关 量作为输入信号的控制开关、交流接触器、中间继 电器 等组成 。各输入信号均 以常开触点直接与输入端子相 连， P LC内部提供 2 4 V直流电源， 各输出信号与中间继 电器和 交 流接触 器相 连 。 1 可编程控制器的选择 可编程控制器是系统的核心部分 ， 本控制系统的可 编程控制器选用台达E S系列的P L C 。台达 E S系列 P L C 具 有如 下特 点 ① 最大 I ／ O点数 2 5 6点 ②程序容量 4 K S t e p s ③通 讯端 口 内置 RS一2 3 2与 RS一4 8 5， 兼容 MO D BU S AS C I I ／ R T U通讯协议。 、 ④ 内置 四点高速计 数器 图2 控制系统结构图 根据本控 制系统的要求 ， 需要 1 2点 输入 ， 5 点 输出， 所 以本文选用小型 P L C即台达 系列 D VP - 2 4 E S， 1 6点输 入 ， 8 点输出。台达小型系列 P L C机有着近 3 0年的工业 使用历史， 它的可靠性是 DVP系列PL C中最高的。 2 文本显示器选择 文本显示器是一个小型的人机界面 ，主要与各类 P LC 或带通信 口的智能控制器 配合使用， 以文字或指示 灯等形式监视、修改P L C内部寄存器或继电器的数值 及状态， 从而使操作人员能够 自如地控制机器设备。 本 文选择 MD 2 0 4 L V 4 型可编程文本显示器， 它有以下特点 ① 通过编辑软件 TP 2 0 0 在计算机上制作画面， 自由输入汉字及设定 P L C地址， 使用串口通讯下载画面 ② 通讯协议 和画面数据一 同下载到显示器 ， 无须 P L C编写 通讯程 序 ③ 支持不 同系列 的 P L C包括 ， 西门子 、三菱 、欧 姆龙、 松下、 施耐德、 永宏、 L G、台达、 AB等主流P L C， 包括 Mo d b u s RTU、自由通讯等通用协议， 以及应用于 KI NC O伺服驱动的E C O S T E P协议。 文本显示器在本系统中的作用是设置脉冲信号的 个数来控制床垫切割的长度、观察系统运行的状态、计 算系统切割床垫的个数等。 3 I ／ O分配表 P L C 与D C S PLC an d DCS 输入信号 名称 输 出信号名称 手动S X l l 目动电镭正转 Y l 停止 X 0 自动电锯反转 Y 2 手动传送带启动 X 1 自动小车正转 1 “ 3 手动电镭正转启动 X 2 自动小车反转 Y 4 手动电裾 反转 宕动 X 3 传送带 自动 Y 0 手动 小车正转 寓动 X 4 手动 ，J 、 车反转启动 5 信号检测 7 脉冲 信号 X l 2 上限使 X 1 3 下限使 X 1 4 自动转换 S A X l 0 4 软 件 设 计 图 3 P L C自动控制切割机流程图 自动化 技术与应用 2 0l 1 年第 3 0卷第 01期 图 4 P L C自动控制切割机梯形图 图 5 P L C手动控制切割机梯形图 自 动化 技 术 与 应 用 2 0 1 1 年 第3 0 卷 第0 1 期 P L C 与D C S PL C an d DCS 该控制系统 自动控制程序流程图如图3所示。P LC 运行时， 首先自检， 如果 P L C及接口有错误， 故障指示灯 就发亮。没错误 ， 就按照自动控制程序执行不同的控 制 。整个控 制过程分为物料检测 、根据 切割长度确定脉 冲个数 、切割机随小车正反转带动 ， 上下切割物料。在 工作过程中， 如果出现故障， 可随时用手动开关停止 ， 根 据刀具所在位置 ， 可以用手动开关随时启动。 在系统的运行过程 中， 如果某个状态出现故障， 故 障排 除后继续按故 障前 的状 态工作 。为 了方便操作 ， 本 系统设有手动 ／自动选择开关S A， S A开关合向左侧， 工 作在手动状态， 合向右侧， 为 自动状态， 执行 自动控制程 序。PL C 自动控制和手动控制切割机运行梯形图分别 如 图 4 、如 图 5所示【 3 l 。 文本显示器 画面设计 图 6 启动画面 图7 脉冲信号设置画面 文本显示器可以实现小型的人机界面， 本文使用文 本显示器可 以实现脉冲个数的控制 ， 可以计算工作量 ， 可以随时观察 电机的运行状态。根据本系统的控制要 求， 设计了主要 4个画面 启动、脉冲个数设置、系统运 行状态显示、工作量。在启动画面时， 根据对应的指示 灯可 以观察工作在手动状态还是 自动状态。在手动状 态时 ， 通过按文本显示器键盘上的 囵 按钮观察系统运 行状态 ， 进入系统运行状态显示画面。在 自动状态时， 通过按文本显示器键盘上的固按钮进入 自动设置画 面， 设置脉冲信号的个数控制床垫切割的长度 ， 通过按 文本显示器键盘上的 囵按钮观察系统运行状态， 按文 本显示器键盘上的 固按钮进入工作量显示的画面。 图8 系统运行状态画面 图 9 工作量统计画面 6 结束语 该控制系统是在床垫切割中属关键辅助设备， 在床 垫的生产制作 中直接影响其生产效率。用可编程控制 器控制床垫切割机， 使该设备成为集机、电、气为一体 的 自动化设备 ， 充分满足生产 自动线的要求。PL C的应 用， 增强了该系统的可靠性及稳定性。该控制系统在山 东 明正机 电有 限公司实验 成功 ， 并在 天津床垫 的生产企 业中得到应用， 使用效果好， 操作简单， 调节方便 ， 提高 了生产效率， 并取得了一定的经济效益 ， 验证了该系统 的实用 性 。 参考文献 [ 1 】史宜巧， 景绍学． P L C 技术及应用[ M】 ． 北京 机械工业出 版社 ， 2 0 0 8 1 - 3 6 ． 【 2 】孙平． 电气控制与P L C [ M] ． 北京 高等教育出版社， 2 0 0 4 2 4 -5 3． 【 3 】肖丽仙． P L C控制中梯形图程序的编程方法和技巧[ J 】 ． 自动化技术与应用， 2 0 0 8 ， 2 7 7 1 2 9 -1 3 1 ． 作者简介刘芳霞 1 9 7 5 一 ， 女， 讲师， 多年从事电力电子与 电 力传 动 方 面 的研 究 。