基于PLC和HMI的立式輾環機自動控制系統設計

李國鋒 王恩武

【關鍵詞】PLC; HMI;立式輾環機;自動控制;控制系統

輾環機在軋制環坯方面應用廣泛。隨著軸承加工制造業的不斷發展，對端蓋毛坯精度要求越來越高，為了提高加工材料的利用率，減少材料浪費，需要不斷提高加工設備的自動化水平，從而提高加工精度。由于傳統小型立式輾環機缺乏成熟的控制系統，難以保證產品的加工精度和加工效率。因此，需要結合新的控制系統要求設計立式輾環機自動控制系統，以滿足高速度、高精準度、高自動化加工要求。

一、自動控制系統硬件結構

本次設計的基于PLC和HMI的立式輾環機自動控制系統主要由PLC、觸摸屏、高速計數模塊、壓力傳感器、數模轉換模塊、伺服比例閥放大器、光柵尺等部分組成。其中PLC采用三菱生產的FX3U-80MT型PLC，是整個系統的計算處理中心，模運行速度快;觸摸屏采用朗宇LY-A236型LED觸摸屏，使用簡便、支持配方存儲，系統可以根據觸摸屏設置的工藝參數對整個輾環機加工過程進行控制;電液比例伺服閥采用AtosDLHZO-TE-040-T型伺服閥，響應速度快、位置精度高，借助數模轉換模塊控制電液比例閥，從而實現液壓缸行程的自動控制;光柵尺用于主動測量加工過程中的工件尺寸變化，當工件尺寸達到預設值時，開始整圓。

二、I/0分配

該型輾環機包括傳感器信號、檢測信號、控制電磁閥信號、按鍵指示燈信號等開關量信號，I/O地址分配見表1：

三、控制程序流程設計

該型輾環機PLC控制程序分為手動設定、自動加工和空循環三種操作模式。這三種操作模式根據程序的不同功能需求采用不同的流程設計方法。使用二位按鈕選擇手動或自動。自動狀態又包括自動加工和空循環兩種模式，初始化程序負責控制系統上電時進行初始化，檢測機器的油壓、氣壓等參數，并輸出相應的狀態指示。自動加工程序負責自動加工操作模式下的通過人機界面依據設置好的加工參數進行自動加工。

四、HMI人機界面設計與參數輸入編輯

HMI人機界面主要用于輸入、編輯、選擇輾環機參數。在輸入參數環節設置了錯誤的操作開關，需要點擊“編輯參數”按鈕進行參數編輯。在文件名中輸入待處理參數的引用代碼，方便下次直接調用。

五、結語

綜上所述，基于PLC和HMI立式輾環機自動控制系統可以實現多品種、多尺寸規格的環件的自動化加工，滿足靈活的加工需求，縮短產品加工周期，使環鍛加工企業擺脫進口設備的依賴，降低成本，從而改善企業的社會經濟效益。