基于RX3iPAC的工件剪切系统的设计与研究

林伟

（江苏财经职业技术学院，江苏 淮安223003）

1 引 言

近年来，可编程控制器（PLC）的应用有了飞速发展，它以可靠性高、性价比高，能经受恶劣环境的考验等优点逐渐占领了顺序、逻辑控制领域［1］。随着PLC 的广泛应用，当前的各种控制场合对自动控制系统提出了更高的要求，PAC 的概念应运而生，它克服了PLC 由于长期的封闭化、专有化而导致技术发展缓慢的缺点，成为了近年来自动控制领域最为重要的发展趋势之一［2］。

本文以GE FANUC RX3i PAC system 为控制平台，设计研究了一种用于工件剪切的控制系统。

2 系统总体设计

本文以GE FANUC RX3i PAC 为控制器，设计了一种用于工业场合的工件剪切系统。该系统能够对工件进行准确的剪切落料。剪切装置结构如图1 所示。

该剪切系统是基于工业场合而设计，用于在生产线中将工件裁剪成需要的长度，以进行后续的加工。系统的主要工作过程为：当输送带上有工件时，传感器检测到工件信号，将信号传给PAC，PAC 控制电机转动带动传输带运动，工件被输送到剪切装置端，当工件碰到右侧的行程开关时，PAC 控制电机使输送带停止运动，同时通过电磁阀来控制剪切刀具将工件剪切并且落料，当工件落下时，行程开关恢复原始状态，PAC 控制剪切刀具回到初始位置。

图1 剪切装置结构图

3 系统组态

3.1 系统模块的组成

根据系统的功能要求，本系统由电源模块、以太网通信模块、CPU 模块、数字量输入和输出模块组成。通过分析，模块选择如下：电源选用IC695PSD040 模块，CPU 选用IC695CPU310 模块，以太网选用IC695ETM001 模块，数字量输入选用IC694MDL645 模块，数字量输出选用IC694MDL754 模块。

3.2 基于ME 软件平台的系统组态

在ME 软件平台上进行PAC 系统的组态，新建一个项目，将其命名为JQ，进入ME 界面，然后添加任务target，选择PACSystems RX3i，将target 命名为PAC，如图2 所示。

在Hardware Configuration 中进行系统的组态，把前面选定的各模块添加到对应的槽中。

点击IC695ETM001以太网通信模块，设置好PAC 与电脑的通信IP，这两个IP 地址必须在同一个网段中。然后设定临时IP，临时IP 要和以太网通信模块的IP地址一样。设置好IP 后，就可以把组态的内容下载到CPU 中，完成系统的组态。

图2 ME 软件下创建的新项目

4 系统硬件设计

4.1 传感器的选定

根据系统的工作原理，本系统应用了两种传感器，一种是光电开关，用来检测传送带上是否有工件，另一种是行程开关，用来确定工件的剪切长度。

（1）光电开关

本系统选用漫射式光电开关来检查输送带上的工件，漫射式光电开关广泛应用于自动、半自动控制系统中作定位换向、距离控制、转速测试等。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置，为一体化结构［3］，如图3 所示。

图3 漫射式光电开关工作原理图

（2）行程开关

行程开关的主要作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测，用于控制机械设备的行程及限位保护。本系统中采用直动式行程开关，其作用是控制工件的剪切长度，当工件碰到行程开关时，行程开关发出信号给PAC，PAC 实现后续控制，如图4 所示。

4.2 气动系统设计

根据对剪切气缸的控制要求，设计的气动原理图如图5 所示。

压缩空气通过空气过滤器和减压阀流向电磁阀，本系统选用单电控二位五通电磁阀。

电磁阀在PAC 的控制下使剪切气缸带动刀具实现工件的剪切和复位。单向节流阀在本系统中主要起到调节剪切气缸运动速度的作用，系统采用排气节流法来调节气缸动作速度。

4.3 PAC 系统硬件设计

根据以上的原理阐述和控制要求，设计的系统硬件结构原理图如图6 所示。

图6 系统硬件结构框图

4 系统软件设计

系统接收各种传感器的信号并对其进行分析和计算，再通过输出模块控制输送带运动和气缸动作。根据控制要求，设计的软件流程图如图7 所示。

图7 系统软件流程图

5 结 论

本文设计了一种用于工业场合的工件剪切系统。对系统的工作原理进行了详细阐述，完成了系统的组态，根据系统的控制要求设计了气压传动系统，并对硬件和软件进行了设计。实践表明，设计的系统自动化程度高，性能稳定，达到了设定的功能要求，具有一定的研究价值。

［1］ 刘正友，孙玉祥.PLC 在制盐包装供料系统中的应用探讨［J］.中国井矿盐，2002，33（3）：41－42.

［2］ 刘博，曲伟，曲宙.基于GE FANUC Rx3i PAC System 系列电动机正反转的控制［J］.数字技术与应用，2010（9）：86-90.

［3］ 魏刚，王谦.光电开关在石油钻杆内涂层设备改造中的应用［J］.涂料工业，2008，38（9）：47-48.