一種新型鋼板加工自動監控系統的研究與實現

王彩鳳 沈寶國 王高州 張迎春 田慶敏

（1.江蘇航空職業技術學院 鎮江市無人機應用創新重點實驗室，鎮江 212134；2.鎮江宏宇機電設備有限公司，鎮江 212016）

目前，部分企業已經采用鋼板加工自動控制系統，使得鋼板加工過程基本脫離人工，操作實現自動化[1]。在此基礎上，筆者對以下兩個方面提出了進一步的改進策略：在現有鋼板加工自動控制系統的基礎上，通過程序的設計，進一步提高系統的穩定性，逐步降低設備維修率；采用人機界面對控制系統進行實時監控，使鋼板加工自動控制系統不僅具備自動控制功能，同時具備監測的功能，進一步提高人機交互性能，便于系統的監測及數據的實時采集。

1 系統總體設計方案

本系統以現有液壓氣動鋼板自動加工模擬裝置為載體，如圖1所示，結合市場所需，在已有PLC、變頻器、傳感器、氣缸、液壓缸和泵站等元件的基礎上，設計PLC控制程序，并加入以EV5000組態軟件為平臺設計的人機界面，來完成對鋼板的自動軋制、沖壓及堆垛過程，同時通過人機界面實時采集系統的相關數據，進行實時控制。

圖1 液壓氣動鋼板自動加工模擬裝置

為滿足鋼板加工企業對全自動鋼板加工生產線高質量、高效率、高管理水平的特殊要求，結合鋼板加工生產工藝，本文設計了全自動鋼板加工生產線的總體方案，如圖2所示[2]。

2 控制系統設計

根據目前市場需求，筆者完成了對監控系統軟件的設計。該控制系統硬件部分主要包含上位機（總監控室PC機）、主站PLC、從站PLC、人機界面（監控系統）和控制按鈕模塊等五個部分。在硬件的基礎上，設計的監控系統軟件部分主要包括：根據三菱系列PLC，設計實現自動監控功能的流程圖；采用EV5000組態軟件完成對MT4000系列人機界面的開發，獲取友好的交互界面。

圖2 全自動鋼板加工生產線總體方案

2.1 自動監控系統控制流程

本模擬裝置控制器PLC具體控制對象包含：柱塞泵、葉片泵、液壓雙缸、液壓沖壓缸、液壓抬料缸、液壓馬達、冷卻風扇、推料氣缸、擋料氣缸、頂料氣缸、雙軸氣缸、無桿氣缸和步進電機等。通過控制這些對象，人們可以完成對鋼板的自動加工過程，具體如圖3所示。

圖3 鋼板自動加工過程

根據圖3，筆者設計了該控制程序的流程圖，如圖4所示。

2.2 MT4000系列人機界面的設計

本文所研究的鋼板加工自動監控系統所對應的人機界面主要包含四個部分：歡迎界面、操控界面、數據顯示界面和幫助界面，如圖5～圖8所示。

3 試驗過程

試驗前首先維護液壓泵站，拆卸液壓泵站，更換密封圈，同時對柱塞泵注油[3]。完成液壓泵站的維護后，開啟設備，對設備先自檢，以便檢查設備各部件功能是否正常[4]。分別對上料裝置、傳送裝置、軋制單元裝置、沖壓單元裝置、下料裝置以及堆垛裝置自檢，若傳感器信號和執行元件均能正常工作，則自檢過程完畢。

圖4 程序控制流程

圖5 歡迎界面

圖6 操控界面

圖7 顯示界面

圖8 幫助界面

自檢完成后，表明設備各部件能夠正常工作。在此基礎上，加工物料：按下啟動按鈕，設備會對物料連續加工，在此過程中，操作人員只需按下啟動按鈕，即可在人機界面上隨時監測設備的運行情況（設備已加工物料的數量、未加工物料的數量、相關報警提示信息等），按下停止按鈕，在完成當前物料的加工后，系統會自動停止[5]。

4 結語

驗證結果表明，該系統穩定、可靠，大大提高了工作效率，減少了企業的人力、物力和財力，同時也加強了人機交互界面的友好性，大大降低了操作人員的工作強度。該系統能夠高效且穩定地實現鋼板的自動軋制及沖壓，有序堆垛，具有工作運行穩定、可靠性高、抗干擾能力強以及精度高等優點[6]。