PLC在飛鋸機系統中的應用

■重慶科創職業學院機電工程學院　（402160）　侯坐江 韓亞軍 楊小強

PLC在飛鋸機系統中的應用

■重慶科創職業學院機電工程學院（402160）侯坐江 韓亞軍 楊小強

摘要：本文以某高頻焊管公司飛鋸機機控制系統的改造為例，以臺達PLC控制替代原系統的繼電器控制。介紹了該控制系統的組成，及PLC的硬件和軟件設計。系統試用表明PLC的使用提高了控制系統的穩定性和抗干擾能力，減少了大量的硬件設施以及由此而帶來的故障。

重慶某高頻焊管公司其產品主要用于氣摩配件。由于近年氣摩行業的快速發展，其生產設備已經很難滿足生產要求，所以對其進行了自動化的改造。

飛鋸機是一種對連續運動的高頻焊管鋼材進行定尺切斷的自動化設備，可在焊管或型鋼高速運動下實現自動跟蹤鋸切，是焊管生產線上最后一道工序的生產設備，對產品的質量和生產效率有較大的影響。要精確地剪切快速運動中的管材，剪切工具必須與機組的運動精確協調，尤其是在機組速度變化時，生產工藝要求剪切工具必須與機組線速度保持同步跟蹤的情況下來進行定尺剪切。

1. 工藝要求

根據生產過程及產品技術指標，對飛鋸機基本工藝要求如下：鋸切過程中鋸片必須和運行的管材同步，保證在鋸切過程中，鋸片既要繞鋸軸轉動（施加鋸切力和鋸切功率），又要與管材以相同的速度移動（保證管材的被切斷面平直且不至于打飛鋸片，造成設備損毀和安全事故）；飛鋸機應能鋸切不同的定尺長度；要保證鋸切的切口平直。即在整個鋸切過程中，鋸片都應和鋼管軸線垂直，并且要使切頭部分不彎不扁。

2. 系統改造

飛鋸系統改造之前采用的是繼電器控制，其中接觸器、行程開關、繼電器等電器元件作為控制元件，其控制系統復雜，操作難度大，并且安裝接線工作量大、修改控制策略難,維護量大，嚴重影響了正常生產。因此，飛鋸切割控制系統成了制約生產的瓶頸。而采用可靠性較高的PLC組成的控制系統作為數據采集、控制回路、自動順序操作和運算的主要設備。滿足了系統可靠性、穩定性和實時性的要求。

由PLC控制小車啟動并加速追蹤焊管至與焊管等速時達到定尺點，夾具夾緊焊管，即將鋸車與焊管連為一體，氣缸驅動落鋸、抬鋸、完成鋸切，夾具松開，小車減速，停車，返回原位。圖1為飛鋸機系統工作循環示意圖。

鋸車的工作循環是嚴格地按照一定的時序動作的如果有一個環節出現差錯，都將導致工作的失敗 因此，每一步都是由上一工步的位置進行控制，這種控制方式的特點是動作準確，只要有一步沒有完成，下一工步將不可能進行 這就避免事故的發生。控制系統可以實現自動和手動的轉化。

圖1　飛鋸機系統工作循環示意圖

3. 基于臺達PLC的飛鋸控制

飛鋸控制系統的任務主要是控制一臺主電動機（7.5kW的三相異步電機）和四個電磁閥（分別控制小車的加速、鋼管

的夾緊、飛鋸壓下切割、小車返回），PLC需要同時控制主電機和電磁閥的協調工作，完成切割工作。PLC對通過繼電器和接觸器控制主電機帶動飛鋸旋轉 ；人機界面由觸摸屏來實現，通過觸摸屏設置工作參數。

（1）硬件設計。PLC的選擇一般從基本性能、特殊功能和通信聯網三方面考慮。選擇的基本原則是在滿足控制要求的前提下力爭最好的性價比。對于飛鋸機的控制系統而言，工藝過程固定、環境條件一般，維修量比較小等，所以選用整體式結構的Delta DVPPLC比較合適。具體滿足條件如下：① I/O點的估算：觸摸屏占用串口通信輸入1個；1臺異步電動機、4個電磁閥占用開關量輸出5個；系統啟動、停止、急停按鈕占用3個開關量輸入，自動/手動轉換開關1個、異步電機啟動、停止按鈕、夾緊、落鋸按鈕各1個，需要占用5個輸入量，定尺信號占用1個輸入量；總計I/ O點共14個。② PLC性能和控制任務相適應：飛鋸機割機控制系統是開關量控制的，多是順序控制和多模式的自動控制，對控制速度要求不是很高。

（2）軟件設計。我們可以運用公司提供的軟件在Windows的環境中對PLC進行編程調試，編程完成后通過RS232通訊電纜從PC下載到PLC上，飛鋸機工作過程中參數設置較多，參數之間密切關聯，各動作之間有嚴格的邏輯關系，每工作方式均可采用手動和自動兩種方式，PLC通過采集現場信號來控制工作過程。整個程序的控制方式為順序控制，程序控制框圖如圖2所示。

圖2　飛鋸車軟件設計流程圖

4. 結語

本文所設計的臺達PLC飛鋸控制系統已成功地應用于某高頻焊管公司的生產線，運行結果表明，該系統完全滿足其設計要求，具有操作方便、可靠性強、數據完整、監控及時等突出優點，并大大地減輕了操作工人的勞動強度、縮短了操作時間，受到了操作人員、維護人員、管理人員的好評。該系統的成功設計，也為類似系統的舊設備改造提供了可取的經驗。

參考文獻：

[1] 臺達集團中達電通股份有限公司.DVP-PLC應用技術手冊[Z].2010.

[2] 劉小春.PLC控制系統設計與維護[M].北京：高等教育出版社，2008.11.

[3] 陳威. 單片機控制高頻焊管定尺飛鋸切系統[J].焊管，1990，13（6）.

收稿日期：（20150114）