氣動(dòng)模切壓痕機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孟繁斌 王冠五

摘要：應(yīng)用先進(jìn)的低成本氣動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)，PLC技術(shù)，光電測(cè)控技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)形式的模壓機(jī)進(jìn)行換代改造。具體實(shí)施方法是：應(yīng)用氣動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)替代傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)式結(jié)構(gòu)；采用優(yōu)化的PLC程序設(shè)計(jì)方案，提高機(jī)器的整體自動(dòng)化控制水平；利用現(xiàn)代傳感技術(shù)及元器件，提高操作可靠性和維護(hù)方便性，采用立式簡(jiǎn)化機(jī)床框架結(jié)構(gòu)，從根本上杜絕操作時(shí)的安全隱患。關(guān)鍵詞：壓痕機(jī)；PLC；氣缸；傳感器

一、研究背景及意義

模切壓痕機(jī)是包裝印刷行業(yè)必不可少的機(jī)械設(shè)備，在包裝印刷生產(chǎn)工藝中擔(dān)當(dāng)極其重要的角色，其制造成本，工作效率。使用安全性，自動(dòng)化程度直接影響包裝印刷工藝的整體生產(chǎn)率。目前在線使用的模切壓痕機(jī)大部分是鴨嘴式機(jī)械設(shè)備，雖然附加了電子控制裝置，但是結(jié)構(gòu)上沒(méi)有太大的改變。這種老式結(jié)構(gòu)的設(shè)備對(duì)于使用人員來(lái)說(shuō)，培訓(xùn)時(shí)間長(zhǎng)，潛在的安全問(wèn)題沒(méi)有根本杜絕。國(guó)外及國(guó)內(nèi)少數(shù)廠家近期研制開(kāi)發(fā)出的新式自動(dòng)化模壓機(jī)存在著制造成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，某些重要參數(shù)指標(biāo)不符合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際要求等潛在問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，利用先進(jìn)的氣動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)，光電檢測(cè)元件技術(shù)，PLC技術(shù)，新型立式結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)出效率高，自動(dòng)化程度高，成本低且符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求的立式氣動(dòng)自動(dòng)化模壓機(jī)。此項(xiàng)研究對(duì)于包裝印刷行業(yè)設(shè)備的技術(shù)更新，以及在該行業(yè)工業(yè)生產(chǎn)中用該項(xiàng)新技術(shù)取得低制造成本，實(shí)用型自動(dòng)化設(shè)備，均有著很好的意義和技術(shù)開(kāi)發(fā)價(jià)值。

二、氣動(dòng)模切壓痕機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案

采用PLC可編程序控制器集中控制，實(shí)現(xiàn)了給紙、模切、檢測(cè)等全過(guò)程的自動(dòng)化。整個(gè)設(shè)計(jì)包括氣動(dòng)模切壓痕機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要完成對(duì)模切壓痕機(jī)氣缸的選擇，以及各個(gè)零件的定位等。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)討論了系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)方法，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是傳感器和PLC芯片的選擇，傳感器信號(hào)的實(shí)時(shí)采集是該部分重點(diǎn)，傳感器主要針對(duì)模切材料位置信號(hào)的采集，以便PLC發(fā)出正確的指令，達(dá)到自動(dòng)模切的目的。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是對(duì)壓痕機(jī)氣缸的控制，從啟動(dòng)到上料、夾緊、模切、放松，再到打料這一完整的過(guò)程中，接收傳感器傳來(lái)的信號(hào)，運(yùn)行相應(yīng)的指令，控制氣缸何時(shí)下降壓痕，又何時(shí)上升停留，住復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模切壓痕加工過(guò)程。

三、氣動(dòng)模切壓痕機(jī)硬件設(shè)計(jì)

工作原理：首先手工上料，將紙板置于臺(tái)面上，然后雙手啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，左右?jiàn)A緊紙板使其固定；其次是送料，使臺(tái)面移到限位，接著氣缸下降到一定位移量開(kāi)始?jí)汉?，然后氣缸上行，紙板繼續(xù)前行；最后是打料，并不斷重復(fù)上述過(guò)程。在氣動(dòng)模要壓痕機(jī)上，采用的傳感器為行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)與氣缸相連接，當(dāng)氣缸活塞運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，行程開(kāi)關(guān)將采集到的電信號(hào)傳送給PLC，完成信號(hào)采集過(guò)程。不同型號(hào)的氣缸需要選擇與之相匹配的行程開(kāi)關(guān)。

四、氣動(dòng)模切壓痕機(jī)軟件設(shè)計(jì)

氣動(dòng)模切壓痕機(jī)控制系統(tǒng)中輸入，輸出信號(hào)分配的相應(yīng)的輸入，輸出端。

五、結(jié)論

系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和加工實(shí)踐表明，該系統(tǒng)為一個(gè)穩(wěn)定性的系統(tǒng)，且具有較好的抗干擾性，精度也達(dá)到了工程所需的要求，總體來(lái)說(shuō)，基本滿足工程實(shí)際的需要。