一种新型钢板加工自动监控系统的研究与实现

王彩凤 沈宝国 王高州 张迎春 田庆敏

（1.江苏航空职业技术学院 镇江市无人机应用创新重点实验室，镇江 212134；2.镇江宏宇机电设备有限公司，镇江 212016）

目前，部分企业已经采用钢板加工自动控制系统，使得钢板加工过程基本脱离人工，操作实现自动化[1]。在此基础上，笔者对以下两个方面提出了进一步的改进策略：在现有钢板加工自动控制系统的基础上，通过程序的设计，进一步提高系统的稳定性，逐步降低设备维修率；采用人机界面对控制系统进行实时监控，使钢板加工自动控制系统不仅具备自动控制功能，同时具备监测的功能，进一步提高人机交互性能，便于系统的监测及数据的实时采集。

1 系统总体设计方案

本系统以现有液压气动钢板自动加工模拟装置为载体，如图1所示，结合市场所需，在已有PLC、变频器、传感器、气缸、液压缸和泵站等元件的基础上，设计PLC控制程序，并加入以EV5000组态软件为平台设计的人机界面，来完成对钢板的自动轧制、冲压及堆垛过程，同时通过人机界面实时采集系统的相关数据，进行实时控制。

图1 液压气动钢板自动加工模拟装置

为满足钢板加工企业对全自动钢板加工生产线高质量、高效率、高管理水平的特殊要求，结合钢板加工生产工艺，本文设计了全自动钢板加工生产线的总体方案，如图2所示[2]。

2 控制系统设计

根据目前市场需求，笔者完成了对监控系统软件的设计。该控制系统硬件部分主要包含上位机（总监控室PC机）、主站PLC、从站PLC、人机界面（监控系统）和控制按钮模块等五个部分。在硬件的基础上，设计的监控系统软件部分主要包括：根据三菱系列PLC，设计实现自动监控功能的流程图；采用EV5000组态软件完成对MT4000系列人机界面的开发，获取友好的交互界面。

图2 全自动钢板加工生产线总体方案

2.1 自动监控系统控制流程

本模拟装置控制器PLC具体控制对象包含：柱塞泵、叶片泵、液压双缸、液压冲压缸、液压抬料缸、液压马达、冷却风扇、推料气缸、挡料气缸、顶料气缸、双轴气缸、无杆气缸和步进电机等。通过控制这些对象，人们可以完成对钢板的自动加工过程，具体如图3所示。

图3 钢板自动加工过程

根据图3，笔者设计了该控制程序的流程图，如图4所示。

2.2 MT4000系列人机界面的设计

本文所研究的钢板加工自动监控系统所对应的人机界面主要包含四个部分：欢迎界面、操控界面、数据显示界面和帮助界面，如图5～图8所示。

3 试验过程

试验前首先维护液压泵站，拆卸液压泵站，更换密封圈，同时对柱塞泵注油[3]。完成液压泵站的维护后，开启设备，对设备先自检，以便检查设备各部件功能是否正常[4]。分别对上料装置、传送装置、轧制单元装置、冲压单元装置、下料装置以及堆垛装置自检，若传感器信号和执行元件均能正常工作，则自检过程完毕。

图4 程序控制流程

图5 欢迎界面

图6 操控界面

图7 显示界面

图8 帮助界面

自检完成后，表明设备各部件能够正常工作。在此基础上，加工物料：按下启动按钮，设备会对物料连续加工，在此过程中，操作人员只需按下启动按钮，即可在人机界面上随时监测设备的运行情况（设备已加工物料的数量、未加工物料的数量、相关报警提示信息等），按下停止按钮，在完成当前物料的加工后，系统会自动停止[5]。

4 结语

验证结果表明，该系统稳定、可靠，大大提高了工作效率，减少了企业的人力、物力和财力，同时也加强了人机交互界面的友好性，大大降低了操作人员的工作强度。该系统能够高效且稳定地实现钢板的自动轧制及冲压，有序堆垛，具有工作运行稳定、可靠性高、抗干扰能力强以及精度高等优点[6]。