基于PLC的冲床进料控制系统设计

文/宋洋 迟彩阔，沈阳兴华航空电器有限责任公司

1 冲床进料控制系统总体介绍

手压冲床里还包括很多种类，如：桌上型精密冲床，倾斜式冲床，固定式冲床等，这些都是传统的手压冲床。优点就是操作简单。主要使用在小型压国铆接行业。

随着市场经济的发展，国内、国际市场竞争越来越激烈，产品更新更加迅速，特别是随着工业的发展，冲压模具类型、工艺、外形越来越复杂，精度要求也越来越高，传统式的冲床已经满足不了市场的要求，数控冲床也就应运而生。数控冲床的特点就是尽可能的减少操作人员的直接接触，最大程度地降低了操作人员的安全和劳动强度。

2 冲床进料控制系统设计方案

2.1 总体设计思路

根据要求和目前生产线的具体情况，结合目前先进装配系统的设计方案，确定了以下总体设计思路。采用可编程控制器(PLC)作为控制系统的主控制元件，传感器作为检测元件构成生产、控制系统。一台计算机通过通讯网络与PLC连接，用于生产线的监控和产品数据的记录。整条冲床进料控制系统由一台PLC、冲床机以及指示灯等其它元件构成。冲床进料中依次完成：1、放料；2、送料；3、冲模；4、出料4个步骤。同时生产线上的各种检测状态传感器全部接入到PLC中，由PLC根据传感器的检测状态通过编制好的程序控制整个系统工作。

操作时，把PLC上编制好的程序作为系统工作的条件。通过P LC上的开关和指示灯等进行对系统功能的操作和监控系统的工作过程。

2.2 冲床进料控制系统的具体流程

系统采用了国际上较为先进的冲床设备—数控冲床。设计的冲床进料过程是：将所需的原料放到放料台上，左手臂的机械手就会得到一个脉冲信号，自动过来取料，由左手臂的机械手将原料吸合后送入自动冲模的的限位机构，根据规定的要求放到一定的位置上，机械手自动将原料准确的放到冲模台上，同时原料台上也会自动将原料放到空缺处补充原料，升降机构把升降托盘向下冲压，当原料冲压好之后，升降托盘向上托起，同时右手臂的机械手也会得到一个脉冲信号，自动的将冲压好的模具吸合送到出料台上。在右手臂吸合冲压好的模具时，左手臂同时得到一个信号自动的又去原料台上取料，这样就完成了整个冲床进料工作的一个工作循环过程。

3 冲床进料控制系统的硬件设计

日本三菱公司是国际著名的工厂自动化设备制造商，工业可编程控制器在国内市场占有率一直保持前列，FXlS系列PLC具有高性能、高速度、小型化、通讯能力强、指令丰富、容易扩充等特点，根据本次设计综合性能、控制精度要求、基本输入输出点数、价格及使用指令方便程度等情况，我们采用了日本三菱系列的MI TSUBISHI FXlS系列PLC的20MT型号。

三菱FX1S网络和数据通信连接到世界上最流行的开放式网络CC-Link，ProfibusDP，新增加CC-LINK主站模块。可扩展RS232/4 22/485通讯口。

4 汽水灌装机控制系统的软件设计

开关量I/O模块的选择：开关量I/O模块的不同，直接关系到I/O点数的多少，对PLC的应用范围会产生影响，选择时主要考虑点数、外部电路的性质和结构、电压的形式和范围等。如果是无源输入信号例如按钮、行程开关等，可以根据现场与PLC的距离远近来选择电压的高低。输出模块所起的作用是将PLC内部低电平的控制信号隔离、转换为外部所需的输出信号，以驱动PLC的外部负载。在选择时应注意，模块与外部接线的方式、输出电压的额定限度、外部输出点同时接通的影响、选择输出方式等。I/O地址分配目的是让主CPU模块能够访问其他的模块，进行数据的交换。在进行I/O地址分配时，要特别注意不要产生地址冲突的错误。设计本控制系统共使用了11个输入点，11个输出点，I/O分配.

从实际应用角度出发，综合我国冲床设备的现状以及存在的问题，并针对冲床进料生产设备生产率低、自动化程度低、缺乏实时监控等缺陷，利用现在较为完善的控制方式，提出基于PLC的冲床进料控制系统。其优点如下：

4.1 实现生产无人化，冲床的进料退料全部由PLC控制完成，无需人工干预，把人从生产中解放出来，同时避免了冲床冲压过程可能发生的潜在危险性。

4.2 调高了生产效率，由于生产过程由PLC控制完成，无需人员操作，可以日夜不间断生产。

4.3 调高了产品合格率，常用PLC控制，可避免进料过程中放料不到位等产生次品。

4.4 运程监控，通过线缆可把现场生产过程在远端PC机上显示，在终端进行实时监控，改善了人员办公舒适性。