基于西門子PLC的沖壓控制系統(tǒng)設計

席陽

【摘 要】本文描述了基于西門子PLC的壓力機沖壓控制系統(tǒng)的設計，系統(tǒng)可實現(xiàn)自動送料，沖壓，自動堆料及計數(shù)功能，具備節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率安全性高等特點，有一定的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】PLC；沖壓控制；系統(tǒng)設計

0 引言

沖壓機床是一種通用鍛壓裝備，通過施加強大的壓力，實現(xiàn)對金屬材料切斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和成形等工藝。

將PLC技術(shù)應用于傳統(tǒng)的沖壓機床，充分利用PLC系統(tǒng)構(gòu)成靈活，編程簡單，維護方便，可靠性強等優(yōu)點，可以設計實現(xiàn)自動送料，沖壓，自動堆料及計數(shù)功能的自動沖壓系統(tǒng)，從而節(jié)約物料成本，提高生產(chǎn)效率。

1 設計思路

系統(tǒng)的控制動作可分為四個步驟：送料——壓模——堆料——計數(shù)。

系統(tǒng)中包括三臺電機，分別是送料傳送帶控制電機M1、控制壓機上下動作電機M2、機械手伸縮控制電機M3。使用五個接近開關(guān)進行位置控制，分別為：送料限位和下限位，模壓上限位，機械手伸限位與縮限位。另有一個光電開關(guān)設置在料板下落處，進行計數(shù)。

機械手用絲桿帶動裝有吸嘴的平板運動，實現(xiàn)機械手的伸出與縮回動作。這樣不僅傳動迅速而且平穩(wěn)，靠吸嘴吸附料板，還避免了對料板造成的傷害。

系統(tǒng)共計4種操作模式。按自動化程度的高低設為自動、半自動及手動三種操作模式，由操作人員根據(jù)工作需要人工切換選擇。另有一種復位模式，主要用于調(diào)試和故障處理。

2 PLC控制系統(tǒng)的傳動設計

系統(tǒng)采用三相鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機，它結(jié)構(gòu)簡單、堅固、運行方便、可靠、容易控制與維護、價格便宜。

JG23-40沖床的傳動系統(tǒng)由皮帶傳動、齒輪傳動、軸和軸承等組成。其傳動示意圖如圖1所示。

圖1 JG23-40沖床傳動示意圖

JG23-40沖床采用剛性離合器，離合器將放在曲軸上。

選擇電動機的功率還要考慮電動機至工作機之間的聯(lián)軸器、帶傳動、齒輪傳動、滑動軸承的效率。為了減小電動機的功率，在傳動系統(tǒng)中設置了飛輪。在曲柄壓力機傳動中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的85%以上，綜合考慮以上因素選用電動機的輸出功率應該大于20KW。

飛輪的工作轉(zhuǎn)速為80r/min，按推薦的合理傳動比范圍確定電動機的額定轉(zhuǎn)速。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動和壓力機的傳動比，最后選擇電動機的型號為Y180L—4，額定功率為22KW，額定轉(zhuǎn)速為1470r/min。

系統(tǒng)中的接近開關(guān)檢測體為金屬材料，根據(jù)選型原則，選用高頻振蕩型接近開關(guān)。該類型接近開關(guān)對鐵鎳、A3鋼類檢測體檢測最靈敏，對鋁、黃銅和不銹鋼類檢測體檢測靈敏度較低，符合控制要求。

3 PLC控制系統(tǒng)的程序設計

PLC選用了西門子公司的ST-200系列小型PLC，具備功能強，性能價格比高等特點。

完整的程序包括主程序及自動、半自動、手動、復位等子程序，這里以自動程序為例。

圖2 PLC控制程序順序功能圖

具體控制過程如圖2所示，按下啟動按鈕，開始運料，直至碰到送料限位開關(guān)，停止動作；模具開始下壓，直至壓到下限位，動作停止；模具開始上升，直至碰到上限位開關(guān)，動作停止；機械手伸出，直至碰到伸限位開關(guān)，動作停止；吸嘴動作，并且機械手縮回，直至碰到縮限位開關(guān)，吸嘴放松，動作停止；完成一個周期。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)相比較于傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，主要特點是：生產(chǎn)效率高，是傳統(tǒng)手工送料線的4-5倍；全程自動化、智能化，整個壓力機系統(tǒng)只需2-3人進行監(jiān)控等，可以極大的提高生產(chǎn)效率，以滿足市場需求。

隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對壓力機技術(shù)的要求也快速提高，PLC控制實現(xiàn)單機連線自動化就是其發(fā)展的一個主要方向。

PLC具有可靠性高、易操作、現(xiàn)場調(diào)試快速靈活等特點，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化，監(jiān)控系統(tǒng)的自動化，既可以節(jié)約物料成本，也可以大大節(jié)約時間成本，具有廣闊的發(fā)展前景。

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[責任編輯：楊玉潔]