基于PLC的JHE21-160型高性能壓力機控制系統設計

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基于PLC的JHE21-160型高性能壓力機控制系統設計

王成瓊, 向六昭

（內江職業技術學院，四川內江，641100)

摘要：為了提高壓力機工作的可靠性、安全性、快速性，采用西門子S7-300PLC和西門子觸摸屏組成的閉環控制方案，設計了系統的主電路、控制電路，編制了系統的梯形圖，設計了觸摸屏操作畫面。系統運行情況表明，該控制系統方案合理可行，穩定性好，可靠性高，壓力機生產效率高，為壓力機的自動控制提供了新的方法。

關鍵詞：高性能壓力機；PLC；觸摸屏；組態設計

隨著中國沖壓加工技術突飛猛進地發展，對壓力機的控制要求也越來越高，特別是在自動沖壓生產線上要求壓力機能實現自動化生產，從而對壓力機電氣控制系統提出了更高的要求。目前壓力機已廣泛采用了PLC控制，但是系統的操作、參數設置、故障報警仍然采用分離元件實現，系統可靠性低、加工速度慢、故障率高。

筆者采用PLC和觸摸屏對控制系統進行設計，系統的操作按鈕、參數設置、故障報警等由觸摸屏組態完成，提高了系統的可靠性、沖壓加工的快速性，提高了產品的加工精度。

1　機械結構與工藝要求

壓力機系統主要由機械系統、潤滑系統、電氣系統三大部分組成。機械部分主要由機身、滑塊（主柱塞）等部分組成；電氣系統包括驅動、檢測、控制、執行等部分。高性能壓力機設有調整、寸動、單次、連續（自動）共四種不同的工作狀態，具有自動潤滑、自動沖裁、工件頂出與吹出、工件計數等功能，操作安全可靠。其工作壓力、打擊行程及速度可根據工藝需要，在規定范圍內進行調節。系統工作過程如圖1所示。

本系統控制對象主要有主軸電動機、封高調整電動機、潤滑電動機、吹氣閥、離合器閥等，要求通過旋轉編碼器、光電開關、氣壓檢測開關、潤滑檢測開關等檢測反饋信息保證系統的可靠性、安全性和加工精度。

2　控制方法與結構

筆者提出的高性能壓力機控制方法是采用西門子S7-300PLC為控制核心和以西門子MP377為主要操作設備，實現三部分的控制，主傳動控制（離合器閥的控制）、封高調整控制、吹氣控制。離合器閥的控制通過旋轉編碼器檢測的主軸旋轉角度，輸入到電子凸輪控制器， 電子凸輪控制器輸出信號、系統潤滑檢測開關、光電檢測開關等信號作為PLC的輸入信號，經PLC控制后來實現離合器閥的通斷，從而控制主柱塞的運動。封高調整時通過直線位移傳感器檢測封高和觸摸屏設置的封高值比較，形成閉環控制。封高控制越精準，加工精度越高。PLC與觸摸屏之間采用以太網通信，傳感器采集的數據會通過PLC傳送到觸摸屏，實現實時監控，同時與輸入的各項參數進行比較，使系統的可靠性、安全性、精確度得到提高。控制系統結構如圖2所示。

圖1　系統工作過程圖

圖2　控制系統結構圖

3　控制系統的設計與實現

3.1硬件系統設計

根據系統的控制要求，將系統的數字輸入量和輸出量進行PLC地址分配（見表1）。主柱塞上死點的位置和下死點的位置控制是確保加工精度的保證。通過旋轉編碼器檢測主軸的旋轉角度，輸入到電子凸輪，在電子凸輪上輸入相應的參數，電子凸輪的數字量輸出信號輸入到PLC，PLC即可控制主柱塞的運動。本系統利用以太網通信方式，將傳感器采集的數據、系統運行狀態、系統故障、加工產品的信息等通過觸摸屏顯示，從而全面掌握系統運行的實時情況。

3.2軟件系統設計

圖3　

系統軟件流程如圖3所示：

（1）PLC程序設計

當模式選擇開關置于連續時，按下雙手按鈕系統將按設定的參數自動加工，當模式選擇開關置于單次時，按下雙手按鈕或腳踏開關，主柱塞完成一次加工后自動停在上死點。當模式選擇開關置于寸動時，按下雙手按鈕主柱塞運行，松開雙手按鈕，主柱塞立即停止運動。當模式選擇開關置于調整時，可進行封閉高度調整。

（2）組態界面設計

應用wincc flexible 組態軟件在觸摸屏上完成系統操作、壓力計運行狀態監控、故障報警等。組態包括畫面設計、通信參數設置。畫面設計主要考慮系統要求、界面風格、高性能壓力機功能及操作規范分類設計。所設計的控制界面如圖4、5、6所示。

圖4　機床工作畫面

圖5　機床運行狀態

4　系統調試

根據系統設計要求，將組態程序下載到觸摸屏，按照規范進行調試，系統能夠穩定運行，符合設計要求。

5　結束語

設計有PLC和觸摸屏完成高性能壓力機的控制代替原有的PLC加分離原件控制系統，實現了對異步電機、離合器、電磁閥等的控制，不僅提高了壓力機的加工效率和加工精度，還增加了系統的報警功能，實時累加加工產品的數量等功能。實踐證明，設計的PLC控制系統方案合理，穩定性強，可靠性高，加工的產品能夠達到標準要求。

表1　PLC　輸入輸出點分配

圖6　系統故障查看畫面

參考文獻

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王成瓊.內江職業技術學院.碩士.講師，研究方向 機床電氣控制

向六昭.內江職業技術學院.碩士.教授，研究方向 機床電氣控制

Based on PLC control JH21E-160 high performance press electrical control system design

Wang Chengqiong,Xiang Liuzhao

(Neijaing Vocational&Technical College,Neijiang,641100)

Abstract：In order to improve the reliability,security,and speed of the press,with Siem ens S7-300PLC Siemens touch screensand closed-loop control scheme,designed a system for the main circuit and control circuit,compiling ladder diagram of the system,rouch-screen poeration menu was designed.System status indicates that the comtrol system is reas onable and feasible,good stability,high reliability,presses,high production efficiency,provides a new method of automatic control of the press.

Keywords：high performance press machine；PLC；Touch screen；configuration；Ladder diagra

作者簡介

項目基金：2012年內江市人才開發項目（編號：2）

中圖分類號：TP273