基于PLC的气动送料控制系统的设计与应用.pdf

电气技术与自动化 陈羽锋 基于 P L C的气动送料控制系统的设计与应用 基 于 PLC 的 乏 动 送 料 控 制 系 统 的 设 计 与 应 用 陈羽锋 ， 胡国清 ， 栾厚宝 厦门大学 机电工程系。 福建 厦门 3 6 1 0 0 5 摘 要 设计了基于 P L C的气动送料控制系统， 阐述 了该系统的构成和控制原理， 给出了硬件 选型和软件设计流程图。该控制系统的应用效果好， 成本低廉 ， 生产效率提高。 关键词 P L C； 气动送料 ； 控制系统 中图分类号 T H 1 2 2 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 - 5 2 7 6 2 0 1 0 0 2 - 0 1 5 4 - 0 2 De s i g n a n d Ap p l i c a t i o n o f P n e u ma t i c - f e e d i n g Co n t r o l S y s t e m Ba s e d o n PLC CHE N Yu ． f e n g．HU Gu o q i n g ．L UAN Ho u ． b a o D e p a r t me n t o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r ic a l E n g i n e e r i n g ，X ia me n U n iv e r s i t y ， X i a me n 3 6 1 0 0 5 ，C h i n a Abs t r ac t A c o nt r ol s y s t e m o f p n e uma t ic f e e din g me c h a nis m b as ed on PL C i s de s ign e d i n t h is p a pe r ．Th e p r in c i p l e a n d s t r u c t u r e o f t h e c o n t r o l s y s t em ar e a n aly z e d i n d e t aiI an d h a r d wa r e s ele c t io n a n d s o f t war e d e sig n s c h e me a r e giv e n．Th e c o n t r o l s y s t e m h as t h e a dv an g e o f go o d e ffe c t s，low c o s t ，s a v i n g man p o we r c o st a n d i mpr o v i n g t h e p rod u c t io n eff ic i e n cy ． Ke y wor d s PL C；pn e uma t i c f e e din g；c on t r ol s y s t e m 0 引言 在生产中， 卷材可以使用滚筒达到连续供料， 而片材 由于自身的特殊性， 卷材的供料方式已经不能应用。许多 中小企业， 片材送料仍采用人工方式 ， 或者是传统的凸轮 驱动间歇送料机构， 浪费了大量人工， 而且效率不高， 这些 都大大限制了自动化生产的发展。 受国内某企业委托， 采用气动直线驱动技术和真空吸 附技术， 以 P L C为控制核心， 研制 出了一套气动送料系 统。使生产便捷 ， 人力成本节约， 生产效率提高。 1 气动送料控制系统 如图 1 所示， 该系统由料盘、 带动料盘升降的升降气 缸、 送料板、 带动送料板水平位移的水平运动气缸 各一 个 、 真空吸盘两个、 带动真空吸盘做升降运动的升降气 缸和带动真空吸盘做水平运动 的水平运动气缸 各一 个 、 定位气缸两个， 以及若干检测传感器等构成。 气动送料系统的工作原理是， 料盘中放满料后， 按下启 动按钮， 则 P L C控制真空吸盘下降从料盘 中吸取一片料 片， 然后上升， 左移， 到达送料板上方后， 释放真空， 料片落 在送料板上， 由定位气缸定位后跟随送料板在前后位移气 缸的作用下向滚轮系统行进， 最后在滚轮系统的带动下， 实 现由步进电动机控制的向加工位步进送料。步进送料的长 度和速度是由 P L C通过控制发出脉冲数 目的多少和频率 的高低控制步进电动机转过的角度与频率来实现的。 根据本次设计的实际需要 、 系统性能指标、 设计开发 周期、 资金成本等等情况 ， 最后选择了 P L C一 人机界面的 图1 气动送料系统结构示意简图 控制方式， 系统控制方案结构示意图如图2所示。 图 2 控制 系统 结构 示意 图 整个气动送料控制系统主要由 P L C控制单元 、 步进 电动机驱动、 气缸电磁阀和人机界面等组成。其中 P L C 是控制系统的核心， 通过 P L C实现对整个气动送料系统 自动控制。 作者简介 陈羽锋 1 9 8 4 一 ， 男 ， 四川南充人 ， 硕士研究生 ， 主要研究方 向机电一体化。 1 5 4 h t t p ／ ／ Z Z H D ． c h i n a j o u rn a 1 ． n e t ． a N E m a i l Z Z H D c h a i n a j o u r n a 1 ． n e t ． a l l 机械制造与自动化 电气技术与自动化 陈羽锋 基于P L C的气动送料控制系统的设计与应用 2 硬件系统设计 P L C一方面要通过各种指令对整个气动送料系统动 作实施控制， 另一方面通过人机界面与外界进行通讯 ， 接 受人的各种指令要求。P L C是整个控制系统的核心 ， 选用 适当的 P L C很重要。 P L C选型的基本原则是在满足基本控制功能和容量 的前提下， 尽量保证工作可靠 、 维护使用方便以及最佳 的 性价 比。基本步骤是先根据工艺控制条件对 I ／ O点数 数字量及模拟量 进行准确的统计， 在统计数据基础上 再增加 1 0 ％ ～ 3 0 ％的余量来确定 I ／ O总点数。使得所设 计的控制系统有一定的扩充性 ， 同时也方便调试阶段临时 增加点数 的需要。根据设计实际需要， 选择采用 台达 D V P 一 3 2 E S 0 0 T型 P L C主机， 它属于模块化小型 P L C ， 各种 单独的模块之间可以进行广泛组合以用于扩展， 能满足中 等性能要求。 P L C的 I ／ O端 口分配如表 1 所示。 表 1 P L C的 I ， ／ o分 配表 输入端 功能 输 出端 功能 启动 Y 0 吸盘升降气缸上限位 Y1 吸盘升降气缸下限位 Y 2 吸盘左右气缸左限位 Y 3 吸盘左右气缸右限位 Y 4 水平送料气 缸后 限位 Y 5 水平送料气缸前 限位 Y 6 料盘升降气缸上 限位 Y 7 料盘 升降气缸下 限位Y 1 0 料盘有无料检测 Y 1 1 步进电动机启动位景监测Y 1 2 NOP Y1 3 加工位有无料检测 Y 1 4 N0P Y1 5 NOP Y1 6 停止 Y1 7 发送脉冲控制步进电动机转速 控 制步进 电动机方 向 吸盘上移 电磁 阀 吸盘右移 电磁 阀 吸盘左移 电磁 阀 水平送料后移 电磁 阀 水平送料前移 电磁阀 料盘上升 电磁阀 料盘下降 电磁阀 定位气缸定位电磁阀 吸盘下移电磁阀 气缸电磁阀 NOP 真空动作电磁 阀 NOP 报警 P L C的控制任务要求如下 当系统通 电后 ， 确认料盘 中有料的状态下 ， 按下“ 启动” 按钮。Y 3输出， 吸盘左右 移动气缸就会右移 ， 达到右 限位 ， X 4有信号输入， 便有 Y 1 2输出， 吸盘升降气缸下移， 达到下限位后， X1 0有信号 输入， 便有 Y 1 5输出， 这时产生真空 ， 将一片料片吸起 ； 之 后， Y 2输 出， 吸盘上移 ， 到达上限位后 ， X 7有输入 ； 之后 Y 4输 出， 电磁 阀左移， 到达左限位后 ， x 3有输入 ， 便有 Y 1 5清零， 即释放真空动作， 延时一小段时间后， Y 1 1输 出， 即定位气缸对料片在送料盘 中进行定位； 之后 Y 6输 出， 送料盘前移， 到达前限位后 ， X 6有输入 ， 这时， 送料盘 后移 ， 料片进入滚轮系统前往加工位。当送料盘达到后限 位时 ， 若检测加工位有无料的传感器检测加工位有料， 则 其他气缸待命 ； 若检测加工位无料 ， 则 P L C又控制气缸进 行新的一轮取料送料加工循环。 3 软件系统设计 气动送料系统的工艺流程是编写程序的依据， 本控制 Ma c h i n e B u i l d i n g Au t o m a t io n ，A p ， 2 0 1 0 ， 3 9 2 J ～ 1 5 5 ， 1 6 0 系统的程序流程图如图3所示。 图 3 程序流程 图 根据控制任务， 完成 P L C的 I ／ O端口分配、 内部继电 器分配、 定时器分配等参数定义 ， 使用梯形 图进行程序 编写 。 图 4所示例子 是料盘 上升送料 及无料 报警程序 的部分梯形 图。料盘 有无料检测传 感器 X1 1 首先 检测料盘 中有无料 ， 若有料则处于待命状态。若检测 位检测到无 料 ， 这时控制料盘升降的升降气缸就要上 升 ， 通过定时器 T 3来进行 上升时 间控制。当上升时 间结束后 ， 若检测位 置仍然无料 ， 且气缸 已上升到最 顶端 达到最顶端检测信号通过 X 7输入 ， 这时 P L C 将控制气缸下降到最底端 ， 并发 出报警提示员工 向料 盘 加 料 。 图4 料盘上升送料及无料报警程序梯形图 4 结语 气动送料控制系统采用 P L C控制技术为核心， 利用 气动直线驱动和真空吸附技术， 实现了对片材的快速可靠 送料。系统结构简单， 成本较低 ， 适合中小企业应用 ， 在工 厂经现场调试， 性能稳定， 运行良好， 大大提高了生产效率 下转第 1 6 0页 1 5 5 Ⅺ m