基于PLC控制的沖壓機(jī)的研究

1、    基于plc控制的沖壓機(jī)的研究    蔡彬摘要：傳統(tǒng)沖壓機(jī)大多是人工操作，滿足不了大型機(jī)床設(shè)備，不利于機(jī)床的加工和裝配。引用plc控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)沖壓機(jī)床，可以取代傳統(tǒng)機(jī)床的人工操作以及純機(jī)械的加工過程。另外還可以數(shù)字化加工出的產(chǎn)品，使其幾何信息和工藝信息明確展現(xiàn)出來。人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)通過觸摸屏。關(guān)鍵詞：沖壓機(jī)；plc；數(shù)字化；人機(jī)交互1.引言在人工智能發(fā)展以前，沖壓機(jī)床的運(yùn)用基本是人工操作，通過手動(dòng)實(shí)現(xiàn)沖壓機(jī)床的各種功能。加工零件的過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，其加工結(jié)也不理想，產(chǎn)品往往較粗糙。純機(jī)械式和完全由人工操作流程對(duì)小型機(jī)床可以使用，但是當(dāng)遇到大型、重型機(jī)

2、床，其功能往往難以實(shí)現(xiàn)，帶來諸多不便。引用plc控制系統(tǒng)來取代人工控制和純機(jī)械式轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)操作，對(duì)加工產(chǎn)品識(shí)別度高，適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)，更適用于現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理。并且plc控制器具有可編程性，其編程難度低，系有更強(qiáng)的可維護(hù)性，執(zhí)行操作能力穩(wěn)定和抗干擾能力強(qiáng)。引用plc系統(tǒng)以后，其開發(fā)周期短，易于擴(kuò)展，使用起來非常的方便，也不容易發(fā)生故障，這種優(yōu)點(diǎn)還來源于采用plc系統(tǒng)的沖壓機(jī)的外部資源豐富，多數(shù)的接口，波形發(fā)生器以及計(jì)數(shù)器等。人機(jī)交互通過觸摸屏界面來實(shí)現(xiàn)。2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前關(guān)于沖壓機(jī)床的研究其主流趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面。2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊化。目前沖壓機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)趨于模塊化發(fā)展，進(jìn)而

3、進(jìn)行重新配置。2.2向開放式控制方向發(fā)展。目前沖壓機(jī)控制及系統(tǒng)在基于pc端開放性控制的方向發(fā)展，更加具有目的性，更加標(biāo)準(zhǔn)化，其電子芯片規(guī)模越來越小，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集成。2.3傳感器功能愈加全面。沖壓機(jī)在傳感器上的功能愈加全面，除了具備老式傳感器的基本功能，目前可以定位，測(cè)速，測(cè)量加速度，行程，裝備等。通常主要集中在兩個(gè)方面的發(fā)展。首先是智能化沖壓機(jī)，傳感器，控制器，采用先進(jìn)的算法進(jìn)行編寫程序。另外，將這種智能化運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，滿足生產(chǎn)智能化。3.基于plc在沖壓機(jī)中的流程3.1輸入采樣。輸入采樣，就是在基于plc控制系統(tǒng)的情況下，按順序掃描信息，讀取端口所掃描信息并進(jìn)行傳達(dá)到印象寄存器當(dāng)中。信號(hào)

4、狀態(tài)通常情況下不會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)掃描信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化，并且生成一個(gè)新的掃面周期，信號(hào)狀態(tài)才會(huì)發(fā)生變化。3.2程序執(zhí)行。程序執(zhí)行的時(shí)候在基于plc控制系統(tǒng)的情況下，按順序掃描信息，讀取端口所掃描信息并進(jìn)行傳達(dá)到印象寄存器當(dāng)中。這時(shí)印象寄存器讀取掃描的信息，進(jìn)行相關(guān)的程序運(yùn)算，輸出結(jié)果，并保存在印象寄存器當(dāng)中，以便下次使用。3.3出刷新階段。印象寄存器讀取掃描的信息，進(jìn)行相關(guān)的程序運(yùn)算，輸出結(jié)果，并保存在印象寄存器當(dāng)中，輸出信息和電源狀態(tài)相關(guān)，在電源關(guān)閉的情況下保存到輸出鎖存器。4.沖壓機(jī)床控制系統(tǒng)4.1控制系統(tǒng)原理。沖壓機(jī)床控制系統(tǒng)主要是基于plc為基礎(chǔ)，加上觸摸屏的一整套控制系統(tǒng)的方案。為了實(shí)現(xiàn)

5、沖壓機(jī)成規(guī)?？刂?，該系統(tǒng)主要有四個(gè)部分組成。第一是plc控制單元，其二是伺服定位單元，其三是觸摸屏人機(jī)交互部分，其四是執(zhí)行部分。所設(shè)計(jì)的該系統(tǒng)的核心控制器是西門子的s7系列，cpu224xpcn，plc作為一種專門應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字運(yùn)算操作電子裝置，由于它采用的內(nèi)部存儲(chǔ)器可以進(jìn)行編寫程序，顧在其存儲(chǔ)時(shí)，可以進(jìn)行邏輯或者順序運(yùn)算，還可以進(jìn)行核算時(shí)間，核算數(shù)據(jù)，進(jìn)行算數(shù)運(yùn)算。通過導(dǎo)入和導(dǎo)出控制各種生產(chǎn)過程主要是數(shù)字式或者模型式。西門子s7系列的高速脈沖輸出功能主要是基于plc特定的位置實(shí)現(xiàn)高速脈沖。4.2沖壓機(jī)床人機(jī)交互界面。沖壓機(jī)的人機(jī)交互的界面自然是觸摸屏，作為人機(jī)交互控制系統(tǒng)最主要的上位機(jī)

6、，對(duì)程序進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，加工圖形，起到了重要的作用。其主要貢獻(xiàn)是將沖壓機(jī)面對(duì)的各種對(duì)象實(shí)現(xiàn)圖形化，主要是將元素和部件圖形化，形成簡(jiǎn)潔明了，通俗易懂，更加直觀的人機(jī)交互界面。觸摸屏是輸入界面，輸入的參數(shù)經(jīng)過內(nèi)部程序的解讀，進(jìn)行圖形化，這步主要在plc完成。4.3報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警系統(tǒng)能夠起到提前預(yù)防，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，危險(xiǎn)發(fā)生即使報(bào)告，及時(shí)處理的保障。沒有報(bào)警系統(tǒng)的存在，系統(tǒng)運(yùn)行很難正常維持下去。在維綸觸摸屏中，顯示條元件來完成報(bào)警顯示的功能。當(dāng)發(fā)生報(bào)警事件時(shí)，沖壓機(jī)的報(bào)警過程主要有以下幾個(gè)方面：（1）沖壓機(jī)啟動(dòng)，在沖壓機(jī)啟動(dòng)前，氣缸需要置于規(guī)定的安全位置。若沒有處于安全的位置，報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)執(zhí)行操作進(jìn)

7、行報(bào)警，并且提示將氣缸置于安全位置。（2）x軸，y軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，則z軸就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。（3）安全罩可以保證機(jī)床工作過程中不發(fā)生意外，若安全罩處于打開狀態(tài)，則系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警。5.plc自身故障及故障解決對(duì)策5.1plc故障。plc自身比較穩(wěn)定，不易出故障，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，主要從幾個(gè)方面考慮：輸入故障，即操作人員的操作失誤；傳感器故障；執(zhí)行器故障；plc軟件故障。上述三種故障都是屬于輸入故障，都可以提前進(jìn)行檢測(cè)，分析，預(yù)防，進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和控制。提前對(duì)故障進(jìn)行預(yù)報(bào)和處理。5.2 plc控制系統(tǒng)的故障診斷方法plc控制系統(tǒng)故障的宏觀診斷首先進(jìn)行的就是故障的宏觀診斷，該診斷方法無非就是采用中醫(yī)里面的望、聞、問

8、、也就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診斷，參照以往發(fā)生故障的環(huán)境和現(xiàn)象來判斷原因，進(jìn)而確定當(dāng)前故障的部位和原因。plc控制系統(tǒng)的故障宏觀診斷方法如下：第一步就是考慮是否是使用過程中造成的故障，就是說不正確的操作造成的，比如說電源短路問題，接線口連接問題，安裝問題，一系列的操作不當(dāng)問題。如果是屬于這類問題，首先是確定了問題的類型，進(jìn)而再去檢查發(fā)生問題的具體部位，進(jìn)行修檢。故障問題通常是較為簡(jiǎn)單的問題。如果并沒有檢查出是使用不當(dāng)造成的問題，就要考慮內(nèi)部問題。是不是系統(tǒng)問題引起的故障。對(duì)此需要對(duì)plc進(jìn)行檢查，依次檢查，逐步判斷。首先檢查連接線，然后檢查plc的i/o模板是否有故障：最后檢查plc的cpu是否有故障。lc的cpu模板上指示燈，電源模板上的指示燈都是故障的參考標(biāo)志。運(yùn)行故障診斷如果電源線連接正常，并且在通電的情況下，指示燈不亮，說明系統(tǒng)問題。6.小結(jié)調(diào)試整個(gè)沖壓機(jī)，最終實(shí)現(xiàn)了沖壓功能并且效果顯著，產(chǎn)品精度高。在人機(jī)交互的觸摸屏和plc電子控制器的結(jié)合下，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可維護(hù)性，更加智能化，更加現(xiàn)代化的功能，人機(jī)交互界面操作簡(jiǎn)單，直觀化，調(diào)試過程中參數(shù)修改簡(jiǎn)單易執(zhí)行，帶來了極大的方便，滿足了現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。參考文獻(xiàn)：1黃輝，郝曉曦，楊鐵牛.plc控制的專用鉆孔系統(tǒng)設(shè)計(jì)j.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009（11）：63-652李安伏，王衛(wèi)民.可編程邏輯控制器（plc）在數(shù)控系統(tǒng)