基于PLC的冲床自动送料装置控制系统设计
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摘要 我们结合先进的机电一体化技术，研发出基于plc控制的冲床自动送料装置，适用于普通冲床、深喉颈冲床和龙门冲床，经工厂实际应用，其位置控制精度可以达到±0.1mm，远远高于人工送料，同时安全性大幅提高，较好的解决了人工送料精度低，危险性高等行业普遍问题。
关键词 PLC；冲床；自动送料；控制
中图分类号TH-39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2010）33-0184-02
随着微电子、通信技术的飞速发展，可编程序控制器（PLC）以其可靠性高、适应性强、编程灵活、功能扩展方便、运算速度快等特点，在运动控制领域越来越受到重视[1]。
针对冲压行业加工精度低、安全性差等普遍问题，我们研发了基于PLC控制系统的自动送料装置。经试用，基本能够代替人工操作，而且具有精度高、操作方便、安全性好等特点。
在该自动送料装置中，用户只需要对板材冲压路径进行编程，然后按动开始键就可以完成指定的冲压送料程序；同时还可实现路径自主编程、自动送料、原点复位等功能；操作人员不仅能控制冲床自动送料装置，按照设定的送料路径程序完成冲压任务，并且也可以根据需要自行设定送料路径程序；该设备还具有较好的安全性，位置控制误差在±0.1mm，精度也达到了工厂的使用要求，较好的解决了冲压现有手动送料存在的问题。
1 整体设计
冲床自动送料装置适用于普通冲床、深喉颈冲床和龙门冲床，在现有的冲床不做改动的情况下，增加一个自动送料装置作为辅机实现送料自动化。
冲床自动送料装置主要由二坐标直线运动单元、人机交互界面、PLC控制单元等部分组成，其中二坐标直线运动单元由步进电机，滚珠丝杠等部件组成，保证运动控制精确；人机交互界面采用触摸屏完成系统参数的设定、加工过程监控、程序仿真和模拟等功能；PLC作为控制核心器件，根据用户输入的参数并通过采集装置各个位置的状态信号控制步进电机动作实现整个冲床送料装置的协调动作。
2 控制系统设计与实现
2.1 PLC控制单元
控制系统采用的PLC为三菱FX1n-40MT，40点主机配有24点数字输入和16点晶体管输出，两路高速响应输出最高频率可达100kHz，可方便控制步进、伺服驱动系统，RS422通讯端口可实现与触摸屏的连接，系统的硬件原理图如图1所示。
冲床自动送料装置控制系统可预置原材料尺寸、冲孔样式等参数，具有手动、自动回原点、手动微调、点冲、连冲、断点记忆、程序的模拟和仿真、故障报警等功能，控制系统总体框图如图2所示。
PLC控制软件采用梯形图形式编制，包括以下几个部分：
1）初始化程序：自动寻找机床原点并记忆；响应通过触摸屏输入的参数，通过运算后驱动x、y方向步进电机自动进行加工；通过确认各个传感器的状态，保证整个系统的自动运行；
2）自动连冲程序：通过读取输入的参数，协调各个执行机构及电机的有序工作。完成用户要求的加工样式；
3）手动程序：通过响应各个按钮及传感器的状态，完成用户要求的动作；
4）断点、故障响应程序：对包括突然断电、设备故障、急停、人为因素等造成的故障和意外情况做出响应处理的程序，以确保人员和设备的安全；
5）系统调试程序：主要用于在设备调试阶段和现场安装、维修的过程中，方便人员操作，并且可在出现故障的情况下，对故障的查找定位及排除故障起到重要的作用。
2.2 触摸屏控制单元
采用Eview10.4英寸触摸屏作为系统的人机交互界面，具有数据显示、参数输入、程序的仿真和模拟运行等功能，具体界面及功能包括：
1）主界面：包含机床当前位置绝对坐标和相对坐标显示、加工样式参数设置、界面切换按钮以及当前日期、时间显示；主要完成工作工程中的坐标显示及加工进度显示以及加工样式的选择，并可切换到系统参数设置、程序仿真等界面（见图2）；
2）系统参数设置界面：包含系统电机、滚珠丝杠等关键部件参数的设置，系统运行时间的设置等，并可直接切换到系统调试界面；此界面主要用于调试过程中方便更改系统运行参数，而不用修改PLC程序，对系统调试提供很大的便利；
3）程序仿真界面：包含加工样式选择、加工图形显示，用于模拟程序运行（见图2）；
4）系统调试及信号检测界面：包含各电机信号、按钮及传感器的状态显示，方便系统调试及安装过程的操作，在系统参数界面中修改相关参数后，可直接在此界面中操作电机观察其运行状态。
3 结论
冲床自动送料装置经过在冲压工厂一段时间使用证明，其性能稳定，操作简便，很好实现了对板材的自动送料功能。可完全代替人工送料，大大减轻操作人员的劳动强度，实现冲床送料的机械化、自动化，提高了劳动安全性，受到了冲压工人的广泛欢迎。
参考文献
[1]孙承志，熊田忠.基于 PLC两轴运动控制的示教与再现.控制与检测：65-67.
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