| 标题 | 基于PLC的绳头拉杆电镦机控制系统设计 |
| 范文 | 杨丽新 缪丹云 吴跃伟 摘要：为满足绳头拉杆电热镦机半自动生产的需求，以砧子缸送料机和机夹手为机械主体，配合电热镦机，设计了送料机+电镦机配合使用的三菱PLC为核心的半自动控制系统，完成电热镦机成型的半自动生产过程。该文基于PLC可编程控制器设计了绳头拉杆电镦机的控制系统，实现了对其加热电流、压力和速度的控制，对于提高产品质量，扩大经济效益有很大的帮助。 关键词：绳头拉杆电热镦机；砧子缸送料机；机夹手；三菱PLC；半自动控制系统 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）14-3432-04 Abstract：To meet the semi-automatic production needs of electric upsetting machine， a feeder and electric upsetting machine system was designed. The semi-automatic production process was achieved by using the anvil cylinder feeder and gripper as the main mechanical part， and the PLC （Mitsubishi） as the core control system. This paper designed a rope rod electric upsetting machine control system based on the PLC programmable controller to realize the control of heating current， pressure， and speed. This design may greatly improve the product quality and expand the economic benefit. Key words：electric upsetting；feeder；gripper；mitsubishi PLC；semi-automatic control system 电热镦粗是生产绳头拉杆的一种重要工艺方法，传统的电镦机生产的气门废品率很高，严重影响了工厂的经济效益，浪费了珍贵的材料和能源。电镦机的工作原理如图1所示。加热变压器的次极两端与砧子、夹紧电极及毛坯构成回路，在低电压、大电流作用下，毛坯被加热到成形温度，在镦粗缸活塞的推压下局部镦粗成形。其工艺过程可分始镦和终镦过程。 始镦过程：镦粗缸和砧子缸的活塞分别以速度V1和V2向左运动，砧子缸活塞的后退运动用于控制毛坯的初始加热、变形长度，V1>V2。 终镦过程：在终镦过程结束时，砧子缸活塞暂停，毛坯的镦粗速度等于镦粗缸活塞的速度。 因此，V1，V2和镦粗压力P和加热电流I等参数对气门毛坯的成形质量起着决定性作用。 1 设计方案 自动绳头拉杆电镦机的控制系统由PLC对采用继电器、接触器、电磁阀为主要器件组成的步进式顺控器对电镦机完成绳头拉杆的自动电镦。设备层由PLC、传感器、变送器和执行机构组成，我们可在相应的执行元件安装位移传感、压力传感器、电流传感器与比例阀，通过机、电、气、液的有机结合实现电镦工艺自动控制系统，提高电镦机成品率、降低能耗。 本系统选用三菱FX2N-32MR-001型PLC、各种传感变送器件和执行机构实现顺序逻辑控制。主要用于控制镦粗缸、砧子缸、上辅助夹持缸、下辅助夹持缸、导电夹持缸和油泵的运动状况、驱动各种指示灯等。 由于电镦生产线主要完成半自动化的镦件热电镦工序，人工将镦件放在工件位置上，通过检测工件传感器感应，砧子缸送料机送到电镦机进行电镦。考虑到从成本和简单方面针对该生产线的需求，因而设计了半自动化电镦控制系统，利用该控制系统与电镦机的生产配合，实现电热镦的半自动生产。 2 电热镦生产线的工作流程 三菱PLC半自动控制系统与电镦机的配合的工作过程如下： ①设备调试阶段，可以先手动调试液压泵，闭合液压泵断路器，按下SB3，SB4分别为液压泵的正反转，来通知镦粗缸正反向运动，检查各执行元件是否连接正确等。 ②正常工作下，按下启动按钮，绿灯亮，人工自己放上镦件，接着工件传感器自动感应工件，延时3秒，接着驱动砧子缸前进，让砧子缸前进到预先设定的位置，接着机夹手夹紧，让机夹手夹紧镦件，到机夹手夹紧限位后，镦粗缸前进，镦粗缸前进顶住镦件前端的预先设定的位置后，镦件后端接触砧子，接下来加热变压器通电，工件前端开始加热，到达镦粗温度后，镦粗杆前进，镦粗杆继续前进，当镦粗缸达到设定位置时，变压器断电，加热停止，同时机夹手放松，延时2秒，镦粗缸快速后退到设定位置，接而进入下一个工作周期，如此循环。 ③发生故障时，按下急停按钮，红灯亮，绿灯灭，半自动生产电镦控制系统停止。 ④复位时，在确认没按下急停按钮时按下复位按钮，所有执行元件复位到预先设定的位置。 3 电热镦镦粗缸液压泵正反转的调试 该半自动电镦控制系统用于生产线上完成半自动化的生产前要进行液压泵调试，避免无调试直接生产带来的系统故障和损失，如图2为电热镦液压泵正反转的调试接线图。 4 电热镦生产线的PLC控制 绳头拉杆电镦机控制系统设计主流程，如图3所示。 绳头拉杆电镦机控制系统核心是选用三菱FX2N-32MR型PLC，考虑到价格方面和满足需求而选，接线图如图4所示： 控制系统采用可编程控制器控制， 根据现有材料，选择三菱FX2N-32MR-001可编程控制器，据整个电镦生产控制过程进行编制程序。表1是I/ O分配表，梯形程序图5是程序梯形图。 5 结束语 本章节所设计的是电热镦机的半自动控制系统部分，本课题所设计的半自动电热镦机各重要部分都是通过三菱PLC控制系统来控制的，考虑到电热镦机动作的连续性，因此具体的控制系统采用示教再现型式，点位程序PLC控制器控制，再加上液压系统联合控制，这样当电镦机的运行动作流程有所改变时，只需改变PLC程序即可实现，快捷便利，应用方便。本设计性能可靠、适应性强，具有较强的棒性，符合工业综合控制向智能化发展的方向。 参考文献： [1] 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2001. [2] 孔凡才.自动控制系统[M].上海：机械工业出版社，2011. [3] 李先允.自动控制系统[M].北京：高等教育出版社，2003. [4] 林尚扬，陈善本.焊接机器人及应用[M].北京：机械工业出版社，2000. [5] 李德.基于ARM气门电镦机控制系统设计[M].北京：机械工程技术，2009. 摘要：为满足绳头拉杆电热镦机半自动生产的需求，以砧子缸送料机和机夹手为机械主体，配合电热镦机，设计了送料机+电镦机配合使用的三菱PLC为核心的半自动控制系统，完成电热镦机成型的半自动生产过程。该文基于PLC可编程控制器设计了绳头拉杆电镦机的控制系统，实现了对其加热电流、压力和速度的控制，对于提高产品质量，扩大经济效益有很大的帮助。 关键词：绳头拉杆电热镦机；砧子缸送料机；机夹手；三菱PLC；半自动控制系统 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）14-3432-04 Abstract：To meet the semi-automatic production needs of electric upsetting machine， a feeder and electric upsetting machine system was designed. The semi-automatic production process was achieved by using the anvil cylinder feeder and gripper as the main mechanical part， and the PLC （Mitsubishi） as the core control system. This paper designed a rope rod electric upsetting machine control system based on the PLC programmable controller to realize the control of heating current， pressure， and speed. This design may greatly improve the product quality and expand the economic benefit. Key words：electric upsetting；feeder；gripper；mitsubishi PLC；semi-automatic control system 电热镦粗是生产绳头拉杆的一种重要工艺方法，传统的电镦机生产的气门废品率很高，严重影响了工厂的经济效益，浪费了珍贵的材料和能源。电镦机的工作原理如图1所示。加热变压器的次极两端与砧子、夹紧电极及毛坯构成回路，在低电压、大电流作用下，毛坯被加热到成形温度，在镦粗缸活塞的推压下局部镦粗成形。其工艺过程可分始镦和终镦过程。 始镦过程：镦粗缸和砧子缸的活塞分别以速度V1和V2向左运动，砧子缸活塞的后退运动用于控制毛坯的初始加热、变形长度，V1>V2。 终镦过程：在终镦过程结束时，砧子缸活塞暂停，毛坯的镦粗速度等于镦粗缸活塞的速度。 因此，V1，V2和镦粗压力P和加热电流I等参数对气门毛坯的成形质量起着决定性作用。 1 设计方案 自动绳头拉杆电镦机的控制系统由PLC对采用继电器、接触器、电磁阀为主要器件组成的步进式顺控器对电镦机完成绳头拉杆的自动电镦。设备层由PLC、传感器、变送器和执行机构组成，我们可在相应的执行元件安装位移传感、压力传感器、电流传感器与比例阀，通过机、电、气、液的有机结合实现电镦工艺自动控制系统，提高电镦机成品率、降低能耗。 本系统选用三菱FX2N-32MR-001型PLC、各种传感变送器件和执行机构实现顺序逻辑控制。主要用于控制镦粗缸、砧子缸、上辅助夹持缸、下辅助夹持缸、导电夹持缸和油泵的运动状况、驱动各种指示灯等。 由于电镦生产线主要完成半自动化的镦件热电镦工序，人工将镦件放在工件位置上，通过检测工件传感器感应，砧子缸送料机送到电镦机进行电镦。考虑到从成本和简单方面针对该生产线的需求，因而设计了半自动化电镦控制系统，利用该控制系统与电镦机的生产配合，实现电热镦的半自动生产。 2 电热镦生产线的工作流程 三菱PLC半自动控制系统与电镦机的配合的工作过程如下： ①设备调试阶段，可以先手动调试液压泵，闭合液压泵断路器，按下SB3，SB4分别为液压泵的正反转，来通知镦粗缸正反向运动，检查各执行元件是否连接正确等。 ②正常工作下，按下启动按钮，绿灯亮，人工自己放上镦件，接着工件传感器自动感应工件，延时3秒，接着驱动砧子缸前进，让砧子缸前进到预先设定的位置，接着机夹手夹紧，让机夹手夹紧镦件，到机夹手夹紧限位后，镦粗缸前进，镦粗缸前进顶住镦件前端的预先设定的位置后，镦件后端接触砧子，接下来加热变压器通电，工件前端开始加热，到达镦粗温度后，镦粗杆前进，镦粗杆继续前进，当镦粗缸达到设定位置时，变压器断电，加热停止，同时机夹手放松，延时2秒，镦粗缸快速后退到设定位置，接而进入下一个工作周期，如此循环。 ③发生故障时，按下急停按钮，红灯亮，绿灯灭，半自动生产电镦控制系统停止。 ④复位时，在确认没按下急停按钮时按下复位按钮，所有执行元件复位到预先设定的位置。 3 电热镦镦粗缸液压泵正反转的调试 该半自动电镦控制系统用于生产线上完成半自动化的生产前要进行液压泵调试，避免无调试直接生产带来的系统故障和损失，如图2为电热镦液压泵正反转的调试接线图。 4 电热镦生产线的PLC控制 绳头拉杆电镦机控制系统设计主流程，如图3所示。 绳头拉杆电镦机控制系统核心是选用三菱FX2N-32MR型PLC，考虑到价格方面和满足需求而选，接线图如图4所示： 控制系统采用可编程控制器控制， 根据现有材料，选择三菱FX2N-32MR-001可编程控制器，据整个电镦生产控制过程进行编制程序。表1是I/ O分配表，梯形程序图5是程序梯形图。 5 结束语 本章节所设计的是电热镦机的半自动控制系统部分，本课题所设计的半自动电热镦机各重要部分都是通过三菱PLC控制系统来控制的，考虑到电热镦机动作的连续性，因此具体的控制系统采用示教再现型式，点位程序PLC控制器控制，再加上液压系统联合控制，这样当电镦机的运行动作流程有所改变时，只需改变PLC程序即可实现，快捷便利，应用方便。本设计性能可靠、适应性强，具有较强的棒性，符合工业综合控制向智能化发展的方向。 参考文献： [1] 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2001. [2] 孔凡才.自动控制系统[M].上海：机械工业出版社，2011. [3] 李先允.自动控制系统[M].北京：高等教育出版社，2003. [4] 林尚扬，陈善本.焊接机器人及应用[M].北京：机械工业出版社，2000. [5] 李德.基于ARM气门电镦机控制系统设计[M].北京：机械工程技术，2009. 摘要：为满足绳头拉杆电热镦机半自动生产的需求，以砧子缸送料机和机夹手为机械主体，配合电热镦机，设计了送料机+电镦机配合使用的三菱PLC为核心的半自动控制系统，完成电热镦机成型的半自动生产过程。该文基于PLC可编程控制器设计了绳头拉杆电镦机的控制系统，实现了对其加热电流、压力和速度的控制，对于提高产品质量，扩大经济效益有很大的帮助。 关键词：绳头拉杆电热镦机；砧子缸送料机；机夹手；三菱PLC；半自动控制系统 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）14-3432-04 Abstract：To meet the semi-automatic production needs of electric upsetting machine， a feeder and electric upsetting machine system was designed. The semi-automatic production process was achieved by using the anvil cylinder feeder and gripper as the main mechanical part， and the PLC （Mitsubishi） as the core control system. This paper designed a rope rod electric upsetting machine control system based on the PLC programmable controller to realize the control of heating current， pressure， and speed. This design may greatly improve the product quality and expand the economic benefit. Key words：electric upsetting；feeder；gripper；mitsubishi PLC；semi-automatic control system 电热镦粗是生产绳头拉杆的一种重要工艺方法，传统的电镦机生产的气门废品率很高，严重影响了工厂的经济效益，浪费了珍贵的材料和能源。电镦机的工作原理如图1所示。加热变压器的次极两端与砧子、夹紧电极及毛坯构成回路，在低电压、大电流作用下，毛坯被加热到成形温度，在镦粗缸活塞的推压下局部镦粗成形。其工艺过程可分始镦和终镦过程。 始镦过程：镦粗缸和砧子缸的活塞分别以速度V1和V2向左运动，砧子缸活塞的后退运动用于控制毛坯的初始加热、变形长度，V1>V2。 终镦过程：在终镦过程结束时，砧子缸活塞暂停，毛坯的镦粗速度等于镦粗缸活塞的速度。 因此，V1，V2和镦粗压力P和加热电流I等参数对气门毛坯的成形质量起着决定性作用。 1 设计方案 自动绳头拉杆电镦机的控制系统由PLC对采用继电器、接触器、电磁阀为主要器件组成的步进式顺控器对电镦机完成绳头拉杆的自动电镦。设备层由PLC、传感器、变送器和执行机构组成，我们可在相应的执行元件安装位移传感、压力传感器、电流传感器与比例阀，通过机、电、气、液的有机结合实现电镦工艺自动控制系统，提高电镦机成品率、降低能耗。 本系统选用三菱FX2N-32MR-001型PLC、各种传感变送器件和执行机构实现顺序逻辑控制。主要用于控制镦粗缸、砧子缸、上辅助夹持缸、下辅助夹持缸、导电夹持缸和油泵的运动状况、驱动各种指示灯等。 由于电镦生产线主要完成半自动化的镦件热电镦工序，人工将镦件放在工件位置上，通过检测工件传感器感应，砧子缸送料机送到电镦机进行电镦。考虑到从成本和简单方面针对该生产线的需求，因而设计了半自动化电镦控制系统，利用该控制系统与电镦机的生产配合，实现电热镦的半自动生产。 2 电热镦生产线的工作流程 三菱PLC半自动控制系统与电镦机的配合的工作过程如下： ①设备调试阶段，可以先手动调试液压泵，闭合液压泵断路器，按下SB3，SB4分别为液压泵的正反转，来通知镦粗缸正反向运动，检查各执行元件是否连接正确等。 ②正常工作下，按下启动按钮，绿灯亮，人工自己放上镦件，接着工件传感器自动感应工件，延时3秒，接着驱动砧子缸前进，让砧子缸前进到预先设定的位置，接着机夹手夹紧，让机夹手夹紧镦件，到机夹手夹紧限位后，镦粗缸前进，镦粗缸前进顶住镦件前端的预先设定的位置后，镦件后端接触砧子，接下来加热变压器通电，工件前端开始加热，到达镦粗温度后，镦粗杆前进，镦粗杆继续前进，当镦粗缸达到设定位置时，变压器断电，加热停止，同时机夹手放松，延时2秒，镦粗缸快速后退到设定位置，接而进入下一个工作周期，如此循环。 ③发生故障时，按下急停按钮，红灯亮，绿灯灭，半自动生产电镦控制系统停止。 ④复位时，在确认没按下急停按钮时按下复位按钮，所有执行元件复位到预先设定的位置。 3 电热镦镦粗缸液压泵正反转的调试 该半自动电镦控制系统用于生产线上完成半自动化的生产前要进行液压泵调试，避免无调试直接生产带来的系统故障和损失，如图2为电热镦液压泵正反转的调试接线图。 4 电热镦生产线的PLC控制 绳头拉杆电镦机控制系统设计主流程，如图3所示。 绳头拉杆电镦机控制系统核心是选用三菱FX2N-32MR型PLC，考虑到价格方面和满足需求而选，接线图如图4所示： 控制系统采用可编程控制器控制， 根据现有材料，选择三菱FX2N-32MR-001可编程控制器，据整个电镦生产控制过程进行编制程序。表1是I/ O分配表，梯形程序图5是程序梯形图。 5 结束语 本章节所设计的是电热镦机的半自动控制系统部分，本课题所设计的半自动电热镦机各重要部分都是通过三菱PLC控制系统来控制的，考虑到电热镦机动作的连续性，因此具体的控制系统采用示教再现型式，点位程序PLC控制器控制，再加上液压系统联合控制，这样当电镦机的运行动作流程有所改变时，只需改变PLC程序即可实现，快捷便利，应用方便。本设计性能可靠、适应性强，具有较强的棒性，符合工业综合控制向智能化发展的方向。 参考文献： [1] 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2001. [2] 孔凡才.自动控制系统[M].上海：机械工业出版社，2011. [3] 李先允.自动控制系统[M].北京：高等教育出版社，2003. [4] 林尚扬，陈善本.焊接机器人及应用[M].北京：机械工业出版社，2000. [5] 李德.基于ARM气门电镦机控制系统设计[M].北京：机械工程技术，2009. |
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