气动模切压痕机的控制系统设计

孟繁斌 王冠五

摘要：应用先进的低成本气动自动化技术，PLC技术，光电测控技术，对现有传统形式的模压机进行换代改造。具体实施方法是：应用气动自动化技术替代传统的机械传动式结构；采用优化的PLC程序设计方案，提高机器的整体自动化控制水平；利用现代传感技术及元器件，提高操作可靠性和维护方便性，采用立式简化机床框架结构，从根本上杜绝操作时的安全隐患。关键词：压痕机；PLC；气缸；传感器

一、研究背景及意义

模切压痕机是包装印刷行业必不可少的机械设备，在包装印刷生产工艺中担当极其重要的角色，其制造成本，工作效率。使用安全性，自动化程度直接影响包装印刷工艺的整体生产率。目前在线使用的模切压痕机大部分是鸭嘴式机械设备，虽然附加了电子控制装置，但是结构上没有太大的改变。这种老式结构的设备对于使用人员来说，培训时间长，潜在的安全问题没有根本杜绝。国外及国内少数厂家近期研制开发出的新式自动化模压机存在着制造成本高，结构复杂，某些重要参数指标不符合生产现场的实际要求等潜在问题。

为解决上述问题，利用先进的气动自动化技术，光电检测元件技术，PLC技术，新型立式结构，开发出效率高，自动化程度高，成本低且符合现场实际要求的立式气动自动化模压机。此项研究对于包装印刷行业设备的技术更新，以及在该行业工业生产中用该项新技术取得低制造成本，实用型自动化设备，均有着很好的意义和技术开发价值。

二、气动模切压痕机控制系统设计总体方案

采用PLC可编程序控制器集中控制，实现了给纸、模切、检测等全过程的自动化。整个设计包括气动模切压痕机机械系统设计和控制系统设计，机械系统设计主要完成对模切压痕机气缸的选择，以及各个零件的定位等。控制系统设计讨论了系统硬件和软件的设计方法，硬件系统设计主要是传感器和PLC芯片的选择，传感器信号的实时采集是该部分重点，传感器主要针对模切材料位置信号的采集，以便PLC发出正确的指令，达到自动模切的目的。软件系统设计主要是对压痕机气缸的控制，从启动到上料、夹紧、模切、放松，再到打料这一完整的过程中，接收传感器传来的信号，运行相应的指令，控制气缸何时下降压痕，又何时上升停留，住复运动，实现自动模切压痕加工过程。

三、气动模切压痕机硬件设计

工作原理：首先手工上料，将纸板置于台面上，然后双手启动开关，左右夹紧纸板使其固定；其次是送料，使台面移到限位，接着气缸下降到一定位移量开始压痕，然后气缸上行，纸板继续前行；最后是打料，并不断重复上述过程。在气动模要压痕机上，采用的传感器为行程开关，行程开关与气缸相连接，当气缸活塞运动到一定位置时，便会产生电信号，行程开关将采集到的电信号传送给PLC，完成信号采集过程。不同型号的气缸需要选择与之相匹配的行程开关。

四、气动模切压痕机软件设计

气动模切压痕机控制系统中输入，输出信号分配的相应的输入，输出端。

五、结论

系统的稳定性分析和加工实践表明，该系统为一个稳定性的系统，且具有较好的抗干扰性，精度也达到了工程所需的要求，总体来说，基本满足工程实际的需要。