PLC自動沖壓機控制系統

河南科技大學機電工程學院 李永攀 毛璽

PLC自動沖壓機控制系統

河南科技大學機電工程學院 李永攀 毛璽

基于PLC技術設計的沖壓機控制，體現了當今時代電機控制的特色，即控制簡單、靈活、性能穩定、環境適應能力強。可編程控制器（PLC）巧妙地將傳統的繼電器控制技術與計算機技術融為一體，具有結構簡單、性能優越、可靠性高、靈活通用、易于編程和使用方便的優點。

一、PLC的組成和基本工作原理

1.PLC組成。PLC采用典型的計算機結構，由中央處理單元、存儲器、輸入輸出接口電路和其他一些電路組成。其邏輯結構示意圖如圖1所示。

圖1 邏輯結構

2.基本工作原理。可編程控制器(PLC)采用周期性的循環掃描工作方式。其工作過程可分為3段：輸入采樣、程序執行和輸出刷新。

二、自動沖壓機PLC控制系統

1.自動沖壓機PLC控制系統的原理如圖2所示。

圖2 自動沖壓機控制原理

其中，D1為開卷電動機，3相380V，1.2KW；D2為喂料電動機，3相380V，1.2KW，雙速電機；D3為飛輪電動機，3相380V，30KW；D4為運料電動機，3相380V，1.1KW；D5為小車上軌道電動機，3相380V，1.1KW；PL為光電脈沖發生器，1mm/puise；1K為運料小車左極限限位開關；2K為運料小車右極限限位開關；3K為鋼板通過開關；4K為沖頭落下檢測開關，采用光電接近開關；DT為電磁離合器，單相220V，200VA。

整個系統動作過程簡述如下。在自動工作方式下，按下自動啟動按鈕，飛輪電動機D3通電運轉，延時30秒后，自動循環開始。首先判斷運料小車是否在原位，若在則行程開關1K壓合，開卷電動機D1和喂料電動機D2通電運轉，把鋼板送入沖壓處。此時通過光電脈沖發生器PL測量鋼板長度，鋼板每通過1mm就產生一個脈沖。當測量總長達到1500mm時，開卷電動機D1和喂料電動機D2斷電停轉，同時電磁離合器DT得電吸合，沖頭落下進行沖壓板。當沖頭落下時，光電接近開關4K壓合，輸出一個脈沖，并使計數器加1。同時電磁離合器DT失電，沖頭抬起回原位，開卷電動機D1和喂料電動機D2再次通電運轉，把鋼板送入沖壓處再次進行沖壓。當沖壓的鋼板數達到預定張數50張（最大極限99張）時，開卷電動機D1和喂料電動機D2停轉，剪刀回原位，運料小車電動機D4運轉使小車右行行至右端時壓合右極限限位開關2K，運料小車電動機D4停止運轉，同時小車上軌道電動機D5通電運轉，把車上的鋼板向右傳輸到下一道工序的平臺上。當鋼板通過平臺時壓合鋼板通過開關3K，小車上軌道電動機D5斷電停轉，同時運料小車電動機D4得電停轉，小車左行回原位。小車回到原位時壓合左極限限位開關1K，小車電動機D4斷電停轉，小車停止。這時開卷電動機D1和喂料電動機D2再次通電運轉，進行下一次沖壓。

2.自動沖壓機PLC控制系統硬件電路設計。該電路是主控電機的運行過程，從圖3中可以看出各個電機的控制方式及繼電器的用途。其中，D1和D5采用直接控制方式。D2是雙速電機，用繼電器改變電機繞組的接線方式可以達到調速的目的。D3采用星三角降壓啟動，減小了啟動電流對電網的影響，待啟動后期按預先設定的時間換成三角形接法，使電機額定電壓下正常運轉。如圖3所示。

圖3 電器控制主電路

計數器選擇十進制減法計數器74LS191，它除了能做十進制減法外，還有一些附加功能。LD非端為預置數控制端，當其輸入為1時不起作用，計數器照常計數。當其輸入為0時電路處于預置數狀態，D3—D0的數據立刻被置入計數器中，不受時鐘信號CP的控制。電路采用74LS191作為計數器，74LS47作為顯示譯碼器，BS201A作為數碼顯示管，張數計數的原理與長度計數的原理類似，通過限位開關控制脈沖輸入和置數端，顯示電路將進行預置數的減法計數。