一種新型鋼板加工自動監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

王彩鳳 沈?qū)殗?王高州 張迎春 田慶敏

（1.江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鎮(zhèn)江市無人機應(yīng)用創(chuàng)新重點實驗室，鎮(zhèn)江 212134；2.鎮(zhèn)江宏宇機電設(shè)備有限公司，鎮(zhèn)江 212016）

目前，部分企業(yè)已經(jīng)采用鋼板加工自動控制系統(tǒng)，使得鋼板加工過程基本脫離人工，操作實現(xiàn)自動化[1]。在此基礎(chǔ)上，筆者對以下兩個方面提出了進一步的改進策略：在現(xiàn)有鋼板加工自動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過程序的設(shè)計，進一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，逐步降低設(shè)備維修率；采用人機界面對控制系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，使鋼板加工自動控制系統(tǒng)不僅具備自動控制功能，同時具備監(jiān)測的功能，進一步提高人機交互性能，便于系統(tǒng)的監(jiān)測及數(shù)據(jù)的實時采集。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

本系統(tǒng)以現(xiàn)有液壓氣動鋼板自動加工模擬裝置為載體，如圖1所示，結(jié)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(chǔ)上，設(shè)計PLC控制程序，并加入以EV5000組態(tài)軟件為平臺設(shè)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(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，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(yè)對全自動鋼板加工生產(chǎn)線高質(zhì)量、高效率、高管理水平的特殊要求，結(jié)合鋼板加工生產(chǎn)工藝，本文設(shè)計了全自動鋼板加工生產(chǎn)線的總體方案，如圖2所示[2]。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計

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

圖2 全自動鋼板加工生產(chǎn)線總體方案

2.1 自動監(jiān)控系統(tǒng)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(fēng)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(jù)圖3，筆者設(shè)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(shè)計

本文所研究的鋼板加工自動監(jiān)控系統(tǒng)所對應(yīng)的人機界面主要包含四個部分：歡迎界面、操控界面、數(shù)據(jù)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(shè)備，對設(shè)備先自檢，以便檢查設(shè)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(zhí)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(shè)備各部件能夠正常工作。在此基礎(chǔ)上，加工物料：按下啟動按鈕，設(shè)備會對物料連續(xù)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(jiān)測設(shè)備的運行情況（設(shè)備已加工物料的數(shù)量、未加工物料的數(shù)量、相關(guān)報警提示信息等），按下停止按鈕，在完成當(dāng)前物料的加工后，系統(tǒng)會自動停止[5]。

4 結(jié)語

驗證結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，大大提高了工作效率，減少了企業(yè)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(tǒng)能夠高效且穩(wěn)定地實現(xiàn)鋼板的自動軋制及沖壓，有序堆垛，具有工作運行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強以及精度高等優(yōu)點[6]。