银链车花加工机控制系统的设计与实现

张少明

（1.广东交通职业技术学院，广东广州 510800；2.广东高校船舶自动化集成技术开发中心，广东广州 510800）

0 前言

某厂银链加车花工机原控制系统部分出现多次故障，问题分析：原自动控制采用单片机控制驱动，在使用过程中小问题不断，无法修改程序，很多加工程序无法实现，而且原控制线计输出模块的设计匹配有问题，芯片长时间工作后端口过载烧毁，备用芯片已经用完，原设备厂家已经不存在。故需重新设计自动控制线路：

（1）用单片机驱动，重新设计控制电路，没有批量所以意义不大；

（2）采用小型PLC工控板则免去控制电路设计和制作，由于PLC性能稳定，程序修改方便，控制要求容易实现[1]，故为首选方案。

1 系统组成

如图1所示，系统由加工机械台、送料及转角控制机械爪、冲孔切断电机、高速旋转车刀、二台步进电机和报警系统等组成。

图1 加工机械台

步进电机1控制送料机械手的转动角度，有正反转90°/180°控制要求；步进电机2通过传动机构完成冲孔并切断银条的动作；电机3带动车刀高速旋转；送料机械手由4个气阀控制松紧夹头和前后移动[2-3]。

2 控制硬件系统

2.1 控制系统的硬件

控制器选：工控PLC，型号FX2N-40MT，含二个高速输出端口，可控制二台步进电机或伺服电机，系统扩展强，易组态或组网[1,4]。步进电机使用YK57HB56-03A/YK86HB80-04A，故选回该型号控制器YKA2404/YKA2608。

2.2 输入输出端口分配

按表1分配工控PLC板输入输出端口。

表1 I/O分配表

2.3 接线图

根据I/O分配绘制接线图2与图3。

3 模式程序设计

3.1 工作步骤分析

（1）冲刀（切料）：步进电机YK86完成，由凸轮前进半圈，后退半圈完成二次下刀。

图2 控制接线图

（2）送料机械手工作流程：夹料—夹料，送夹—夹料，送夹，送料—送夹，送料—送料—全关—冲刀（切料）。

图3 步进电机接线图

（3）工作模式分析

平批：送一次料，切料一次，{夹料，冲1（正刀）}→{正转180°}→{夹料，冲2（反刀）+切料}→{送料}→{夹料—冲3（正刀）}→{反转180 °}→{夹料—冲4（反刀）+切料}→{送料}→完成一个工作循环；如图4所示：

二批：{夹料—冲1（下刀）+切料}→{正转1800}→{夹料—冲2（下刀）+切料}→{正转900}→{送料}→{夹料—冲3（下刀）+切料}→{反转1800}→{夹料—冲4（下刀）+切料}→{反90}→{送料}→完成一个工作循环，如图5所示。

图4 平批（未切断及冲孔）

图5 二批

图6 编写程序流程图

其余工作模式略。

3.2 程序流程图

根据工作模式，调速方式，以及包含手动测试（单步运行）等要求[1]，编写出程序流程图6，通过程序图编写梯形图，并完成设备接线与现场调试。

4 小结

系统投入运行后，连续运行超半年，运行稳定，达到预期目标，减少了大量的人力成本。已将工厂多台加工机械PLC组网及组态，充分发挥人机界面优势，提高生产效率，加强了设备管理。另国产工控PLC版工业级的质量，必将越来越广泛得到应用。

［1］三菱微型可编程控制器.FX系列编程手册［Z］.2006.

［2］殷庆纵，李洪群.可编程控制器原理与实践（三菱FX2N系列）：第1版［M］.北京：清华大学出版社，2010.

［3］郑辑光.过程控制系统［M］.北京：清华大学出版社，2012.

［4］程树康.步进电动机及其驱动控制系统：第1版［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006.