全自动两辊液压卷板机控制系统设计.pdf

第 1期 总第 1 6 4期 2 0 1 1年 2月 机 械 工 程 与 自 动 化 ME CHANI CAL ENGI NEERI NG AUTOMATI ON No． 1 Fe b． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 1 0 1 0 1 8 8 0 2 全 自动两辊液压卷板机控制系统设计 王 国 强 长治钢铁集团 锻压机械有限公司，山西 长治0 4 6 0 1 1 摘要 两辊卷板机广泛应用于汽车、化工、家 电等行业。简要介绍 了全 自动两辊液压卷板机的工作原理，重点 介绍 了其控制 系统 的方案设计、硬件选型和 系统功能的实现。 关键词 两辊 ；卷板机 ；光栅 尺；P L C 中国分类号 T P 2 7 3 文献标识码 B 1 全 自动 两辊卷板 机 的工作原 理 两辊卷 板机是 一种新 型卷板 机械 ，上 辊为 钢辊芯 外包 弹性层 ，下辊 为钢辊 ，板材 置于两辊 问 ，调 整两 辊间距并加压，使上辊弹性层变形 ，板材随之局部变 形 ，驱动两 辊旋转 ，从而板 材连续 弯卷成 型 。该机 可 一 次成型 ， 生产效率 高 b k 上料到 卷制成 型后 将工 件推 出， 单个循环可低至3 0 S 以下 ， 制品几何精度高、 表面 质 量好 ，卷 板机结 构简单 、操作 简便 ，便 于实现 生产 过 程 的全 自动控制 。 两辊卷板机可广泛应用于筒状产品的成形 ，如滤 清器网套、汽车摩托车排气筒、中央空调气管、风机 外 壳 、油桶 、电热 水器桶 等 。 2两辊卷 板机控 制 系统 方案设计 两辊卷板机的精度要求较高 ，其上辊升降同步精 度 要控制在 O ． 1 mm， 为 了实 现此精度要 求 ， 上辊 采 用 闭环控制 系统 ，见图 1 。 图 1上辊 目动 调 平 系 统框 图 为 了完 全实现 两辊卷板 机 的全 自动卷板 ，在进 料 侧加装了上料及对料装置 ，采用液压缸实现推料、对 料等动作。 本机 自动运行时， 单个循环可控制在3 0 S 内 完成，其工艺流程如图 2 所示。 2 ． 1 控 制 系统硬件 设计 本机控 制 系统 主 要 由欧姆龙新 型 高性能 C P 1 H～ XA4 0 DR可编 程序控 制器 、 NT2 0触摸式 显示屏 、 国产 高精度光栅尺及其他电器原件组成。所有的功能按钮 收稿 日期2 O l O 一 0 6 0 9 ；修 回日期 2 0 1 0 - 0 9 2 3 作者简介 王国强 1 9 7 3 一 ． 男 ， 山西长治人 ， 工程师 。本科 。 和 NT2 0显示器集中安装在操作台上 ，通过操作面板 上 的按 钮和 NT2 0的触摸键 即可实现 本机所 有动作 ， 吸 盘 吸盘放料 上料感应开关检测有料 料缸缩 感应开关检测 到 料伸出 感应开关 到 料及主传动旋 辊下压 屏幕设置上辊下 限位置 到 送料 及主传动旋转 屏幕设置 主传动时间时间到 辊 抬起 屏幕设置上辊上限位置 到位 倒头抬起 感应开关检测 料缸推料 感应开关检测 到 缸缩 感应开关检测 到 头倒下 感应开关检测 到 图 2 全 自动卷 板机的工艺流程 图 盘 盘 盘 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1年 第 1期 机 械 工 程 与自 动 化 1 8 9 并 且 上 辊 左 、右 两 端 的 实 际 位 置 可 直 观 地 显 示 在 NT 2 0 显 示屏 上 。 NT2 O 显 示屏 通过 R 2 3 2 C标 准通 讯 接 口与 C P 1 H C P U 相 连接 ， 其功 能 主要是 进行 状态 显 示以及和操作面板上的功能按钮配合进行控制 。 欧姆 龙 公 司高 性 能 P I C主 机 C P 1 HX A4 0 D R， 内置 4路模拟量输入、 2路模拟量输出、 4轴高速计数 器 、 2个 串行 通讯 端 口， 完 全可 以实现 本 系统 的各项 功 能 。光栅尺 安装 在上辊 左 、右两 端 ，可对 上辊左 、右 两端的位置精确测量 ， 测量值通过 P I c内置的 2路高 速计 数器 反馈 到 C P I C P U，C P U 对 所 测值进 行 快 速 运算 比较 ，最终 实现上 辊位 置 的闭环 控制 。上 辊的定 位 精 度 及 上 辊 两 端 的 同 步 运 行 精 度 均 可 达 到 0 ． 1 mr n 。为 了实现送 料辊 道的 快速启 动 、 停 止及 不 同规格板 材对送 料速 度 的变化 要求 ，送 料辊道 采用 了电磁调速 电机 ，只要 将 电磁调 速 电机 控 制器 的控制 信号 直接接 入 P I C， 就 方便 地实 现 了送 料 辊道 的 自动 控制 。 2 ． 2控制 系统 功能 实现 C P 1 H 主机梯 形 图编 程采 用欧 姆龙 公 司多 功 能梯 形图 编程软件 C XP R OGR AMME R V7 ． 0 ， NT2 0触 摸式 液 晶显 示 屏 程 序 采 用 欧姆 龙 公 司屏 幕 编 程 软 件 NTS T4 ． 8 C进 行设计 。 屏幕 显示 分为 启动屏 、 手动 屏 、 自动屏、参数设置屏及多个故障报警屏 。系统上电后 屏幕 自动由启动屏进人手动屏 ，在手动屏操作人员可 以配合操作面板上的各个功能按钮对设备的各个运动 部 件进行 调 整 。手 动调 整完 成后 ，按 下操作 面板上 的 选择开关可使屏幕进入 自动屏 。从 自动屏操作人员可 以进入参 数设 置屏 ，根 据板 材规格 的 不同对 自动运 行 时上辊升降的位置、卷板时间、送料时间等参数进行 设置并存储 ，最多可以存人 1 0 0种规格板材的参数及 运行程序 。参数设置完成后返 回自动屏 ，操作人员就 可以进行 自动操作了，如果需要调用一个已经存在的 程序 ，操作人员可以在 自动屏直接调用并操作 。 两辊 卷板机 的上辊下 降位 置 ，即上辊 压下 量直 接 决定 了所卷工件的直径 ，因此操作人员在手动调整时 必须将某一种工件的上辊下降位置试 出，再进行 自动 卷制 。 3结束语 全 自动两辊液压卷板机因其结构简单 、 操作简便、 生产 效率 高 、 制 品几何 精度 高 、 表 面质量 好等 特点 ， 成 为 国 内外 卷板机 行业 的发 展趋 势 。 目前两 辊卷 板机 的 应用还仅限于大批量、 小筒径的圆筒及多边形工件。 今 后我们将对其进行更深入的研究 以改进其工艺参数， 扩大其 应 用范 围 。 参考文献 [ 1 ] 中国 机械工 程 学 会 塑性 工程 学 会． 锻 压手 册 E M] ． 第 3 版． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 7 ． [ 2 ] 许 益民． 电液 比例控制 系统 分析 E M] ． 北 京 机 械工业 出 版社 ， 2 0 0 5 ． De s i g n o f Co nt r o l S y s t e m o f Au t o m a t i c Hy d r a ul i c Two r o l l e r Be nd i ng M a c h i ne W ANG Guo qi a ng F o r gi n g M a c h i n e r y M a n u f a c t u r i n g Co mp a ny， Ch a n g z h i I r on a n d S t e e l Gr ou p，Ch a n g z h i 0 4 6 0 1 1， Ch i n a Ab s t r a c t Two r o l l e r be nd i n g m a ch i ne i s wi d e l y u s e d i n a ut o mobi l e i n dus t r y， c he mi c a l i n du s t r y， hou s e ho l d a ppl i an c e s i n dus t r y。 e t c ． The p ap e r b r i e f l y de s c r i be d t h e wo r ki n g pr i nc i pl e of a n a ut oma t i c hy dr a ul i c t wo r o l l e r b e ndi ng ma c hi ne，t h e n d e t a i l ed l y i nt r o du c e d t he s c he me d e s i gn， h ar dwa r e s el e c t i on，m a i n f u nc t i on of t he c o nt r o l s y s t e m o f t he t wo r o l l e r be n di ng ma ch i ne． Ke y wor ds t wo r o l l e r； b en di ng pl a t e ma c hi ne； g r at i ng s c a l e； PLC 上接第 1 8 7页 参考文献 [ 1 ] 张鄂． 现代设计方法r M] ． 西安 西安交通大学出版社， 1 9 9 9 ． [ 2 3 范顺成 ， 马治平 ， 马洛刚． 机械设计基础[ M] ． 北 京 机械工 业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 3 ] 孙靖明． 机械优化设计[ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 4 ． [ 4 ] 梁 晓光 ． 优化设计方法在齿轮减速器设计 中的应用[ J ] ． 山 西机械 ， 2 0 0 3 2 1 8 - 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