銀鏈車花加工機控制系統的設計與實現

張少明

（1.廣東交通職業技術學院，廣東廣州 510800；2.廣東高校船舶自動化集成技術開發中心，廣東廣州 510800）

0 前言

某廠銀鏈加車花工機原控制系統部分出現多次故障，問題分析：原自動控制采用單片機控制驅動，在使用過程中小問題不斷，無法修改程序，很多加工程序無法實現，而且原控制線計輸出模塊的設計匹配有問題，芯片長時間工作后端口過載燒毀，備用芯片已經用完，原設備廠家已經不存在。故需重新設計自動控制線路：

（1）用單片機驅動，重新設計控制電路，沒有批量所以意義不大；

（2）采用小型PLC工控板則免去控制電路設計和制作，由于PLC性能穩定，程序修改方便，控制要求容易實現[1]，故為首選方案。

1 系統組成

如圖1所示，系統由加工機械臺、送料及轉角控制機械爪、沖孔切斷電機、高速旋轉車刀、二臺步進電機和報警系統等組成。

圖1 加工機械臺

步進電機1控制送料機械手的轉動角度，有正反轉90°/180°控制要求；步進電機2通過傳動機構完成沖孔并切斷銀條的動作；電機3帶動車刀高速旋轉；送料機械手由4個氣閥控制松緊夾頭和前后移動[2-3]。

2 控制硬件系統

2.1 控制系統的硬件

控制器選：工控PLC，型號FX2N-40MT，含二個高速輸出端口，可控制二臺步進電機或伺服電機，系統擴展強，易組態或組網[1,4]。步進電機使用YK57HB56-03A/YK86HB80-04A，故選回該型號控制器YKA2404/YKA2608。

2.2 輸入輸出端口分配

按表1分配工控PLC板輸入輸出端口。

表1 I/O分配表

2.3 接線圖

根據I/O分配繪制接線圖2與圖3。

3 模式程序設計

3.1 工作步驟分析

（1）沖刀（切料）：步進電機YK86完成，由凸輪前進半圈，后退半圈完成二次下刀。

圖2 控制接線圖

（2）送料機械手工作流程：夾料—夾料，送夾—夾料，送夾，送料—送夾，送料—送料—全關—沖刀（切料）。

圖3 步進電機接線圖

（3）工作模式分析

平批：送一次料，切料一次，{夾料，沖1（正刀）}→{正轉180°}→{夾料，沖2（反刀）+切料}→{送料}→{夾料—沖3（正刀）}→{反轉180 °}→{夾料—沖4（反刀）+切料}→{送料}→完成一個工作循環；如圖4所示：

二批：{夾料—沖1（下刀）+切料}→{正轉1800}→{夾料—沖2（下刀）+切料}→{正轉900}→{送料}→{夾料—沖3（下刀）+切料}→{反轉1800}→{夾料—沖4（下刀）+切料}→{反90}→{送料}→完成一個工作循環，如圖5所示。

圖4 平批（未切斷及沖孔）

圖5 二批

圖6 編寫程序流程圖

其余工作模式略。

3.2 程序流程圖

根據工作模式，調速方式，以及包含手動測試（單步運行）等要求[1]，編寫出程序流程圖6，通過程序圖編寫梯形圖，并完成設備接線與現場調試。

4 小結

系統投入運行后，連續運行超半年，運行穩定，達到預期目標，減少了大量的人力成本。已將工廠多臺加工機械PLC組網及組態，充分發揮人機界面優勢，提高生產效率，加強了設備管理。另國產工控PLC版工業級的質量，必將越來越廣泛得到應用。

［1］三菱微型可編程控制器.FX系列編程手冊［Z］.2006.

［2］殷慶縱，李洪群.可編程控制器原理與實踐（三菱FX2N系列）：第1版［M］.北京：清華大學出版社，2010.

［3］鄭輯光.過程控制系統［M］.北京：清華大學出版社，2012.

［4］程樹康.步進電動機及其驅動控制系統：第1版［M］.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2006.