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LM在液壓板料折彎機中的應用

2009/7/20 9:17:00

1 引言
　　基于伺服電機直接驅動的折彎機數(shù)控技術是九十年代發(fā)展起來的高新技術,屬于先進制造技術前沿。它的研究和開發(fā)工作對于提高國產(chǎn)設備綜合性能指標和打破國外在這一技術上的壟斷位置有重要意義。隨著PLC和觸摸屏技術的發(fā)展，在折彎機中的應用都得到了很快的發(fā)展，為折彎機控制系統(tǒng)提供了新思路、新方法，也為生產(chǎn)效率的提高、為人類上產(chǎn)和生活水平的提高有著重要意義。PLC和觸摸屏均采用開放性的編程方式，為折彎機的靈活性和創(chuàng)新性的控制方法提供了基礎。

2 液壓板料折彎機介紹
2．1 液壓板料折彎機設備結構
　　液壓板料折彎機設備外形見圖1，其結構主要由機架、腳踏開關、折彎角度定位機構、水平擋料定位機構、下壓折彎機構和電氣控制系統(tǒng)等組成。

圖1 設備外形圖2 機械結構圖

　　折彎角度定位機構由伺服電機和鏈條傳動機構組成，可根據(jù)設定的折彎角度微調或自動進行高度調整，保證了高度定位的精度。水平擋料機構由伺服電機和絲杠傳動機構組成，進行折彎工件的寬度定位，可微調定位也可自動定位，連續(xù)折彎中可進行多工步自動選擇，依次實現(xiàn)對多個位置的定位折彎。下壓折彎有液壓機構執(zhí)行，配合腳踏開關可進行點動、單次和連續(xù)三種工況。
2.2 液壓板料折彎機工作過程
　　折彎機工作過程可分為點動、單次和連續(xù)三種工作方式。
　　點動：選擇點動操作檔位，踩下腳踏慢進，下壓折彎機構自動下壓，碰下行程開關停止下壓；下壓過程松腳踏慢進，停在當前運行位置；下壓過程踩下腳踏回程，下壓折彎機構自動回程，碰上行程停止回程；回程過程松開腳踏回程，停在當前回程位置。
　　單次：設定保壓時間，卸壓時間，水平擋料進、退距離，調整好水平擋料位置；選擇單次操作檔位，下壓折彎機構不在上行程開關位，首先自動回上行程開關位；踩下腳踏慢進，下壓折彎機構自動下壓；碰下行程開關時，水平擋料機構后退設定距離，同時自動進行保壓；保壓時間到自動進行卸壓，卸壓時間到下壓折彎機構自動回程，同時水平擋料機構自動前進設定距離；碰上行程開關，單次折彎動作結束。
　　連續(xù)（工步）：
　　（1）設定保壓時間，卸壓時間，水平擋料進退距離，調整好水平擋料位置；
　?。?）設定工步數(shù)以及每個工步的擋料位置、折彎張數(shù)；
　?。?）選擇連續(xù)操作檔位，下壓折彎機構不在上行程開關位首先自動回上行程開關位；踩下腳踏慢進，下壓折彎機構自動下壓；碰下行程開關時，水平擋料機構后退設定距離，同時自動進行保壓；保壓時間到自動進行卸壓，卸壓時間到下壓折彎機構自動回程，同時水平擋料機構自動前進設定距離；碰上行程開關，一次折彎動作結束，進行下一次折彎。
　?。?）當前工步折彎次數(shù)完成，碰上行程開關，水平擋料位置自動進行調整，進入下一工步折彎動作。
　　（5）所有工步動作完成，碰上行程開關，連續(xù)折彎動作結束。

圖3 工步工作流程圖

3監(jiān)控系統(tǒng)設計
　　液壓板料折彎機控制系統(tǒng)由控制部分、驅動部分和監(jiān)控部分組成。系統(tǒng)結構如圖4所示。
3．1 PLC介紹
3.1.1 PLC工作原理
　　PLC工作方式又掃描方式和中斷方式，所謂掃描方式是周而復始的執(zhí)行一系列任務。任務循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個掃描周期，其掃描的工作過程如下：
　?。?）讀輸入：將物理輸入點上的狀態(tài)復制到輸入過程映像寄存器中。
　?。?）執(zhí)行邏輯控制程序：執(zhí)行程序指令并將數(shù)據(jù)存儲在變量存儲區(qū)中。
　?。?）處理通訊請求：即執(zhí)行通訊任務。
　?。?）執(zhí)行CPU自診斷：檢測固件、程序存儲器和擴展模塊是否工作正常。
　?。?）寫輸出：在輸出過程映像寄存器中存儲的數(shù)據(jù)被復制到物理輸出點。
　　中斷方式是指當中斷事件發(fā)生時則立即執(zhí)行一次相應的中斷服務程序，不受掃描周期的影響，響應速度快，從而進一步提高了PLC控制的可靠性。中斷事件不發(fā)生時，不掃描中斷服務程序，這樣可以節(jié)約掃描時間，減少掃描周期。
3.1.2 PLC特點
　　（1）PLC邏輯判斷和控制能力強，抗干擾能力強，可靠性好。PLC從硬件上采用隔離、濾波措施有效地抑制和消除了干擾。
　?。?）擴展性和柔性好，且可移植性好，在不改變硬件的情況下，只改變軟件的程序就可以實現(xiàn)不同的功能。
　?。?）編程語言豐富，可以采用不同語言編寫程序，® LM系列PLC支持6種編程語言，包括：梯形圖（LD）、指令表（IL）、結構化文本（ST）、功能塊圖（FBD）、順序功能圖（SFC）和連續(xù)功能圖（SFC）。給編寫程序帶來很大方便。
3．2 監(jiān)控系統(tǒng)方案
　　監(jiān)控系統(tǒng)要實現(xiàn)功能主要是：（1）控制參數(shù)的設置；（2）狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示；（3）液壓板料折彎機控制。本系統(tǒng)采用主、從站方式，通過MODBUS標準協(xié)議實現(xiàn)該監(jiān)控系統(tǒng)的通訊功能，其中主站選用和利時觸摸屏?？紤]到控制系統(tǒng)的安全性和抗干擾性要求，結合PLC的特點，該系統(tǒng)控制部分采用PLC控制。從站選用LM系列PLC。其結構圖如圖4所示。

圖4 控制系統(tǒng)結構圖

3.3 控制系統(tǒng)硬件
3.3.1 PLC選型
　　本系統(tǒng)采用 LM系列專用高速運動控制模塊LM3106A控制。LM3106A是專為實現(xiàn)高速運動控制而設計的模塊，主要用于實現(xiàn)步進或伺服電機的定位控制。
　　LM3106A本體集成14通道24VDC輸入， 10通道晶體管輸出，其輸出有2個公共端，輸出通道采用5-24VDC驅動電源供電，具有兩路高速輸出，可做PWM(100KHz)或PTO(50KHz)使用，另外，還可以通過RS-232通訊口與和利時觸摸屏進行通訊。
　　表1為控制系統(tǒng)的I/O配置。
　　表1 系統(tǒng)I/O分配表