基于PLC的模具供给站自动控制系统研究与设计

刘彦磊，石维佳

（1. 天津渤海职业技术学院 电气工程系，天津，300402；2. 河北工业大学，天津，300130）

基于PLC的模具供给站自动控制系统研究与设计

刘彦磊1，石维佳2

（1. 天津渤海职业技术学院 电气工程系，天津，300402；2. 河北工业大学，天津，300130）

供给站起到为模具加工站供料的作用。由于目前本厂控制方法基本采用手动，因而导致生产效率低，功耗大。针对上述问题，本文提出了基于PLC的模具供料站智能自动化控制系统设计方案。本方案利用西门子PLC S7-200、传感器和气动控制实现了供料的自动化控制，通过MCGS显示屏和组态实现了人机交互界面，显示模具供料数量显示等操作情况，提高了设备的生产效率和自动化水平，现已成功应用到模具生产线中。

供料站；自动控制系统；PLC；S7-200；传感器

引言

模具原料供给站是模具自动化生产最前端的一部分。在未改造之前，所有模具都需要人工地把模具放到自动化生产线上方，供下一个加工站使用，造成了人力物力和时间的浪费，效率较低。

改装后，只要改变供料气缸的运行速度，就可以控制供料的速度，实现自动调速和自动供料［1］。

1 模具原料供给站结构和工作流程

模具供料单元的主要结构包括：模具料管，气缸，电磁阀，PLC，急停和启动/停止开关，光电传感器，磁性开关等。其中，机械部分结构组成如图1所示［2］。

图1　模具供给站的结构

工作流程：模具放在模具料管中，底部气缸把模具顶出料管，并送到取模具平台上，上方的气缸活塞顶住第二个模具使其不会掉下，待底部气缸的活塞收回到原位，上方的气缸活塞收回并放模具落到底部，通过PLC安排模具供给任务要求周而复始地循环工作，两个气缸的收缩到位靠磁性开关检测，PLC用于检测磁性开关信号并处理此信号，光电传感器用于检测供给站中模具的有无，输出相应的控制信号来实现对供给站供给的控制。

2 气动控制回路

气动控制回路用来实现对供给站供料的动作执行，动作的执行和逻辑顺序是由PLC通过编写相应的程序来实现的。图2中的1A和2A分别为放模具气缸和顶模具气缸。1B1和1B2，2B1和2B2分别是安装在两个气缸上方的磁感应接近开关，1Y1和2Y1分别为控制放模具气缸和顶模具缸的电磁阀的电磁控制端。

图2　气动控制回路的工作原理

3 供料单元的PLC控制系统

3.1工作任务

模具供给站是一个独立运行设备，PLC是它的中央处理器，负责开关、按钮、光电传感器、磁性开关等信号的检测，更具体的工作流程和要求是，处理相应的信号并输出相对应的控制信号，已达到实现模具自动供料的控制，在接通电源和气源之前，必须确保相应的气缸都处于缩回的原始位置，光电传感器工作正常，PLC进行初始化操作，检测各项参数是否正确，等待着开始按钮动作。如没有故障，相应的控制信号灯会点亮或者闪烁，当出现故障或者按下停止、急停按钮时，系统会自动停止运行［3］。

模具供给站会在按照工作流程和要求完成本周期任务后停止。如果模具料管中没有模具，供给站会停止工作，等待加料，如加满料会自动回复运行，整个过程是循环执行的［4］。

3.2PLC的I/O接线

由模具供给站的工作流程和工作要求来分配I/O信号（如表1所示），控制器选用西门子PLCS7-224 AC/DC/RLY，共14点输入和10点继电器输出，具体接线图如图3所示。

表1　I/O信号分配

输出信号

4 模具供给站控制编程

模具供给站的程序由主程序和子程序构成。主程序主要用于状态监测和调用子程序，PLC首先上电进行初始状态监测，当认为系统准备好，才允许运行，如有故障就会报警等待故障排除后运行，子程序主要完成对光电传感器，磁性开关等进行信号的检测，然后送给PLC进行计算和处理，输出信号送给执行机构电磁阀，驱动气缸按照工作要求和流程执行动作，整个程序是循环执行的，除非有特殊情况才允许停止执行，并且所有的程序都与MCGS显示屏和组态实现了人机交互界面设计［5］。

图3　PLC接线原理图

主程序流程图如图4所示。

图4　主要控制程序流程图

供给站程序采用步进顺序的编程思路，其流程图如图5所示。S0.0在主程序中，当系统准备就绪且接收到启动脉冲时被置位。

图5　供给站子程序流程图

5 结语

试车验证表明，模具供给站自动控制系统运行可靠，实现了设计功能，既节约了大量的资源，减少了能源浪费，又提高了工作效率。现已成功应用到邢台彦勋标准件厂的模具自动化生产线当中。

［1］刘彦磊， 石维佳. 基于ARM的冷镦机变频自动控制系统研究［J］. 电机与控制应用， 2012， 39（2）:36-37.

［2］张峥. 基于PLC控制的一种教学工业自动化生产线设计研究［D］. 苏州大学， 2012.

［3］周鸿杰， 骆敏舟， 李涛，等. 基于PLC的工业取料机械手系统设计［J］. 工业仪表与自动化装置， 2010（3）:50-52.

［4］熊印国. 基于PLC温湿度控制［J］. 科技信息， 2008（35）:57.

［5］吕品. PLC和触摸屏组合控制系统的应用［J］. 自动化仪表，2010， 31（8）:45-47.

Research and Design of Automatic Control System of Mold Supply Station Based on PLC

Yanlei Liu1， Weijia Shi2（1. College of Electrical Engineering， Tianjin Bohai Vocational Technical College， Tianjin， 300402， China；2. Hebei University of Technology， Tianjin， 300130， China）

The supply station is fed to the mold processing station. At present， the factory mold supply station relies on manual to complete. This paper puts forward a mold feeding station intelligent automation control system design scheme based on PLC. This scheme uses Siemens S7-200 PLC， sensors and gas dynamic control to realize the automatic control of feeding. Man-machine interface is realized through the display and the MCGS configuration， display mold feeding quantity display operation， improving the production efficiency and automation level of the equipment. This technology has been successfully applied to the mold production line.

Supply Station； Automation Control System； S7-200； Sensor； PLC

TP271+.4

A

2095-8412 （2016） 04-766-03

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.050

刘彦磊（1982-），男，硕士，讲师/工程师，建筑智能化工程技术专业教研室主任。研究方向：自动化控制技术及嵌入式系统。

E-mail: 519710097@qq.com

石维佳（1958-），男，博士，教授，研究生导师。研究方向：机电自动化技术及汽车电子控制技术。