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                   摘  要：介紹了一種基于PLC的斷料機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。詳細(xì)論述了生產(chǎn)工藝控制要求及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，著重論述了幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng) 斷料機(jī) PLC 關(guān)鍵技術(shù)
　　可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、可靠性強(qiáng)、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。YDL-1A斷料機(jī)是斷料專用機(jī)床，其電氣控制系統(tǒng)采用日本三菱公司FXon-40M可編程控制器作為控制主機(jī)。
1 工藝流程簡(jiǎn)介
　　全程工藝流程分三個(gè)階段進(jìn)行：
　
2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　2.1 生產(chǎn)工藝要求
　　該斷料機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式。在自動(dòng)工作狀態(tài)下，由PLC輸出端口驅(qū)動(dòng)中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動(dòng)液壓電磁閥工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械動(dòng)作的控制。在手動(dòng)工作狀態(tài)下，PLC輸出端口被禁止，機(jī)床工作通過(guò)手動(dòng)操作各相應(yīng)作按鈕，驅(qū)動(dòng)中間繼電器，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)液壓電磁閥。為防止在自動(dòng)工作狀態(tài)下，按動(dòng)手動(dòng)操作按鈕而發(fā)生機(jī)械沖突，電路必須保證在自動(dòng)工作程序啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，確保任何手動(dòng)操作無(wú)效。其電氣控制還需滿足以下要求：
　　（1）拔銷沖斷時(shí)，Ⅰ夾頭、Ⅱ夾頭必須釋放。
　　（2）送料時(shí)，Ⅱ夾頭必須釋放且拔銷操作無(wú)效。
　　（3）輔助送料時(shí)，Ⅰ、Ⅱ夾頭必須釋放。
　　（4）Ⅰ夾頭未夾緊，送料操作無(wú)效。
　　（5）Ⅱ夾頭未夾緊，切槽操作無(wú)效。
　　（6）拔銷沖斷時(shí)，輔助送料必須停止，反之拔銷操作無(wú)效。
　　（7）拔銷沖斷時(shí)，輔助定位必須復(fù)位，反之拔銷操作無(wú)效。
　　（8）沖頭尚未預(yù)緊，輔助壓緊尚未壓緊，拔銷操作無(wú)效。
　　2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
　　電機(jī)拖動(dòng)電源和電磁閥電源由接觸器控制通斷，液壓泵電機(jī)M1、飛輪電機(jī)M2、切槽電機(jī)M3、輔助送料滾輪拖動(dòng)電機(jī)M4均可單獨(dú)啟動(dòng)、停止，但液壓電機(jī)尚未啟動(dòng)時(shí)，其它電機(jī)的啟動(dòng)操作無(wú)效。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
　　2.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程圖
　　為防止在自動(dòng)工作狀態(tài)與手動(dòng)操作發(fā)生機(jī)械沖突，電路必須保證在自動(dòng)工作程序啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，確保任何手動(dòng)操作無(wú)效，因此，本設(shè)計(jì)采用了步序指令。例如：在夾持輸出Y1置位后，保持夾持，直到夾持輸出復(fù)位才能松開，這種順序控制過(guò)程，使用繼電器符號(hào)程序是很難設(shè)計(jì)的，但使用狀態(tài)器和步序指令就十分容易，程序簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠。如圖2所示狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中，在按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，工作狀態(tài)由S0轉(zhuǎn)換為S1，此后隨著機(jī)器工作的進(jìn)展，依次進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在依次操作期間，即使誤按了啟動(dòng)按鈕，由于步序指令控制的特點(diǎn)，也不可能作另一次啟動(dòng)，因?yàn)榇藭r(shí)S0已處于不工作狀態(tài)。

圖2 狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程圖
3 幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　3.1 工作狀態(tài)選擇設(shè)計(jì)
　　本系統(tǒng)采用手動(dòng)/自動(dòng)兩種工作方式。該工程由于選用了SRN型波段開關(guān)，手動(dòng)/自動(dòng)工作狀態(tài)的選擇及自動(dòng)工作方式的選擇，由PLC輸入端口X0、X1、X2狀態(tài)的不同組合選定。如下表1所示。
　　表1


　　如下圖3操作面板所示，按動(dòng)X3，啟動(dòng)自動(dòng)工作狀態(tài)，具體工藝由波段開關(guān)K設(shè)置。在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，按動(dòng)復(fù)位按鈕X4,機(jī)械自動(dòng)向原點(diǎn)回歸。編程狀態(tài)只需控制PLC“RUN”端即可。

圖3 操作面板示意圖
　　3.2 PLC的I/O分配及接線
　　為確保斷料機(jī)工作的可靠性，選用無(wú)觸點(diǎn)的接近開關(guān)和光電開關(guān)作為輸入控制信號(hào);以電磁閥及指示燈作為輸出控制。FXon系列PLC輸入端口接入接近開關(guān)或光電開關(guān)等無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)時(shí)，必須使用NPN集電極開路型的開關(guān)器件，故決定選用直流二線型接近開關(guān)，將無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換為有觸點(diǎn)信號(hào)，因?yàn)楸緮嗔蠙C(jī)對(duì)開關(guān)信號(hào)的響應(yīng)速度要求不高。其中Ⅰ夾頭退回原位檢測(cè)、Ⅰ夾頭送料限位、沖頭復(fù)位檢測(cè)、切槽限位及輔助送料限位采用接近開關(guān)，而Ⅱ夾頭脫料檢測(cè)及料頭進(jìn)入沖斷區(qū)檢測(cè)采用光電開關(guān)。PLC的I/O分配及接線如下圖4所示。

圖4 PLC的接線圖
　　3.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)與禁止
　　在自動(dòng)操作（如連續(xù)工作，步進(jìn)工作，單周工作）期間，按下啟動(dòng)按鈕X3時(shí)，特殊輔助繼電器M8041工作，一直保持到按下停機(jī)按鈕X5。在按下停機(jī)按鈕X5，或手動(dòng)操作，或步進(jìn)操作時(shí)，激勵(lì)特殊輔助繼電器M8040，則狀態(tài)轉(zhuǎn)換器的自動(dòng)轉(zhuǎn)換就被禁止，實(shí)現(xiàn)停機(jī)自保。在PC機(jī)啟動(dòng)時(shí)，用初始化脈沖M8002使M8040自保持，以禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換，直到按下啟動(dòng)按鈕。如下圖5所示。

圖5
4 結(jié)束語(yǔ)
　　在斷料機(jī)中使用可編程控制器，抗干擾能力強(qiáng)，可提高控制精度，使系統(tǒng)更可靠，延長(zhǎng)了控制系統(tǒng)的使用壽命。使用步序指令，順序控制程序可隨工藝流程很容易改變，大大提高了工作效率和生產(chǎn)效益，易于與計(jì)算機(jī)接口，可大大提高斷料機(jī)的自動(dòng)化程度。可編程序控制器安裝、調(diào)試、使用及維修都很方便，具有一定電氣知識(shí)的人員只需經(jīng)過(guò)短期培訓(xùn)，即可勝任操作及簡(jiǎn)單的維護(hù)工作，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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　　[3] 趙靜等. PLC在運(yùn)輸生產(chǎn)線的應(yīng)用. 自動(dòng)化與儀表，2003（3）：65.