基于PLC的钢板自动剪切控制系统

张悦 郭昕 王艳秋

【摘要】本文采用PLC作为控制系统的主要控制元件，由三相异步交流电动机，传感器以及调节阀门作为控制原料的检测元件及控制元件。由计算机通过通讯网络链接一台PLC、开卷机、配料送料机和一些传感器构成了整个控制系统。由工作人员编程控制载入PLC，由一些限位开关控制配料车的前进后退，自动装料，配料漏斗阀门的开启关闭时间。实现了钢板自动剪切控制的机械化、自动化及智能化。

【关键词】PLC;钢板自动剪切控制;高精度;高效率

20世纪七八十年代以前，钢板自动剪切这种大量重复的工作都是采用以继电器为核心的自动化生产线。这种生产线虽然大幅度提高了生产效率，但缺乏灵活性、可维护性差。20世纪末21世纪初，随着计算机技术和数字通信技术的飞速发展，钢板自动剪切控制技术从原来的继电器控制逐渐由计算机自动控制系统所代替。这种控制系统操作简单，通用性强，可靠性高，价格低廉，应用越来越广泛。我国大部分钢板剪切企业存在技术力量薄弱，操作经验不足，为此需要研制一种自动的，适合中小企业的生产线系统。使控制系统从手动到自动，逐渐实现机械化、自动化及智能化。

1.钢板剪切控制系统硬件结构设计

钢板自动剪切生产线是将金属卷料按照所需的生产工艺流程加工，最终成为所需尺寸的板料加工过程，整个过程包括开卷机将卷料开卷、送料机运送板料和冲床剪切成型三个部分，如图1.1所示。

1.1 系统顺序控制

根据工艺要求，确定了以下总体设计思路。整个剪切生产线控制系统由一台PLC、伺服驱动器/伺服电机、变频器、触摸屏、光电开关和电磁阀等其它元器件构成。剪切生产线系统在PLC控制下完成对钢板的自动开卷、定长送料和自动剪切等工艺过程。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。如图1.2系统的功能顺序控制图。

1.2 PLC外部接线图

本系统采用OMRON系列CP1H-XA40DR-A来控制，CP1H的主机按I/O点数分有20﹑30﹑和40的，本控制系统选用40点的已够用而且还能留有余量。钢板自动剪切控制系统的控制环节采用上位机和下位机组成，下位机直接控制钢板自动剪切控制系统中各个设备的工作运行情况，上位机负责对系统的工作运行的状况进行监视，其中上位机通过COM端口用RS-232与PLC相连进行通信的，而PLC需先接入220V交流电源，再将启动﹑停止按钮以及各个限位开关通过24V直流电源连接到PLC的输入端口上。PLC外部接线图如图1.3所示。

2. 钢板自动剪切控制系统的软件设计

2.1 可编程序控制器I/O分配

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。表2.1和表2.2可编程序控制器I/O分配

控制系统主要由PLC、伺服驱动器/伺服电机、变频器、触摸屏、光电开关和电磁阀等硬件组成。按照以上的控制工艺流程及控制要求需采用顺序控制方式，因此产生下面图3.1系统的工作流程图。

3. 结论

本文采用PLC作为控制系统的主要控制元件，由三相异步交流电动机，传感器以及调节阀门作为控制原料的检测元件及控制元件。由计算机通过通讯网络链接一台PLC、开卷机、配料送料机和一些传感器构成。由工作人员编程控制载入PLC，由一些限位开关控制配料车的前进后退，自动装料，配料漏斗阀门的开启关闭时间。实现了钢板自动剪切控制的机械化、自动化及智能化。

参考文献：

[1]王红异.全自动剪板机控制系统的研发设计[D]南京东南人学.2004.

[2]诸旭妹.薄板成形自动生产线的设计与虑用[D]北京：北京机械工业学院，2007.

作者簡介：张悦，黑龙江省牡丹江人，研究方向：自动化;郭昕，陕西省咸阳人，研究方向：自动化;王艳秋*（通讯作者），教授，博士研究生，研究方向，智能控制理论和应用。