和利時(shí)LM系列PLC在液壓板料折彎?rùn)C(jī)中的應(yīng)用

李銀川

（北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司 ，北京，100176）

　　摘要 本文介紹了LM系列PLC在液壓板料折彎?rùn)C(jī)中應(yīng)用。通過標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議進(jìn)行上酌尔、下位機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)了一體化控制渺纯。利用高速PTO脈沖輸出方式跺榆，驅(qū)動(dòng)擋料和角度調(diào)整兩個(gè)伺服電機(jī)工作，達(dá)到了精確定位和角度調(diào)整正蹋，保證了設(shè)備控制要求及運(yùn)行效果重蕉。

　　關(guān)鍵詞：折彎?rùn)C(jī)；伺服控制钧宠；PLC控制系統(tǒng)男窿；觸摸屏

　　中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

　　文章編號(hào)：

　　1 引言

　　基于伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的折彎?rùn)C(jī)數(shù)控技術(shù)是九十年代發(fā)展起來的高新技術(shù),屬于先進(jìn)制造技術(shù)前沿。它的研究和開發(fā)工作對(duì)于提高國(guó)產(chǎn)設(shè)備綜合性能指標(biāo)和打破國(guó)外在這一技術(shù)上的壟斷位置有重要意義瑟曲。隨著PLC和觸摸屏技術(shù)的發(fā)展饮戳，在折彎?rùn)C(jī)中的應(yīng)用都得到了很快的發(fā)展，為折彎?rùn)C(jī)控制系統(tǒng)提供了新思路测蹲、新方法莹捡，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扣甲。PLC和觸摸屏均采用開放性的編程方式篮赢，為折彎?rùn)C(jī)的靈活性和創(chuàng)新性的控制方法提供了基礎(chǔ)。

　　2 液壓板料折彎?rùn)C(jī)介紹

　　2．1 液壓板料折彎?rùn)C(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)

　　液壓板料折彎?rùn)C(jī)設(shè)備外形見圖1琉挖，其結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架启泣、腳踏開關(guān)、折彎角度定位機(jī)構(gòu)示辈、水平擋料定位機(jī)構(gòu)寥茫、下壓折彎?rùn)C(jī)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)等組成。

　　折彎角度定位機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)和鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成矾麻，可根據(jù)設(shè)定的折彎角度微調(diào)或自動(dòng)進(jìn)行高度調(diào)整纱耻，保證了高度定位的精度。水平擋料機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)和絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成仁墅，進(jìn)行折彎工件的寬度定位刺盏，可微調(diào)定位也可自動(dòng)定位，連續(xù)折彎中可進(jìn)行多工步自動(dòng)選擇冲倡，依次實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)位置的定位折彎锡迅。下壓折彎有液壓機(jī)構(gòu)執(zhí)行，配合腳踏開關(guān)可進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)蒸橡、單次和連續(xù)三種工況单葡。

　　2.2 液壓板料折彎?rùn)C(jī)工作過程

　　折彎?rùn)C(jī)工作過程可分為點(diǎn)動(dòng)、單次和連續(xù)三種工作方式每玛。

　　點(diǎn)動(dòng)：選擇點(diǎn)動(dòng)操作檔位雳梧，踩下腳踏慢進(jìn)，下壓折彎?rùn)C(jī)構(gòu)自動(dòng)下壓至沸，碰下行程開關(guān)停止下壓鼻蟆；下壓過程松腳踏慢進(jìn)，停在當(dāng)前運(yùn)行位置盖扔；下壓過程踩下腳踏回程匀油，下壓折彎?rùn)C(jī)構(gòu)自動(dòng)回程，碰上行程停止回程勾笆；回程過程松開腳踏回程敌蚜，停在當(dāng)前回程位置。

　　單次：設(shè)定保壓時(shí)間窝爪，卸壓時(shí)間弛车，水平擋料進(jìn)、退距離蒲每，調(diào)整好水平擋料位置纷跛；選擇單次操作檔位喻括，下壓折彎?rùn)C(jī)構(gòu)不在上行程開關(guān)位，首先自動(dòng)回上行程開關(guān)位贫奠；踩下腳踏慢進(jìn)唬血，下壓折彎?rùn)C(jī)構(gòu)自動(dòng)下壓；碰下行程開關(guān)時(shí)唤崭，水平擋料機(jī)構(gòu)后退設(shè)定距離拷恨，同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行保壓；保壓時(shí)間到自動(dòng)進(jìn)行卸壓谢肾，卸壓時(shí)間到下壓折彎?rùn)C(jī)構(gòu)自動(dòng)回程漩叶，同時(shí)水平擋料機(jī)構(gòu)自動(dòng)前進(jìn)設(shè)定距離；碰上行程開關(guān)芬赢，單次折彎動(dòng)作結(jié)束狞朦。

　　連續(xù)（工步）：

　　（1）設(shè)定保壓時(shí)間眷幢，卸壓時(shí)間拉盘，水平擋料進(jìn)退距離，調(diào)整好水平擋料位置撬彭；

　〉迸础（2）設(shè)定工步數(shù)以及每個(gè)工步的擋料位置、折彎張數(shù)据钱；

　∨趿贰（3）選擇連續(xù)操作檔位，下壓折彎?rùn)C(jī)構(gòu)不在上行程開關(guān)位首先自動(dòng)回上行程開關(guān)位箭谴；踩下腳踏慢進(jìn)风居，下壓折彎?rùn)C(jī)構(gòu)自動(dòng)下壓；碰下行程開關(guān)時(shí)溉潭，水平擋料機(jī)構(gòu)后退設(shè)定距離净响，同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行保壓；保壓時(shí)間到自動(dòng)進(jìn)行卸壓喳瓣，卸壓時(shí)間到下壓折彎?rùn)C(jī)構(gòu)自動(dòng)回程馋贤，同時(shí)水平擋料機(jī)構(gòu)自動(dòng)前進(jìn)設(shè)定距離；碰上行程開關(guān)畏陕，一次折彎動(dòng)作結(jié)束配乓，進(jìn)行下一次折彎。

　』莼佟（4）當(dāng)前工步折彎次數(shù)完成犹芹，碰上行程開關(guān)，水平擋料位置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入下一工步折彎動(dòng)作腰埂。

圖3 工步工作流程圖

　　3監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　液壓板料折彎?rùn)C(jī)控制系統(tǒng)由控制部分、驅(qū)動(dòng)部分和監(jiān)控部分組成候榨。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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统扔，所謂掃描方式是周而復(fù)始的執(zhí)行一系列任務(wù)琅芍。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個(gè)掃描周期，其掃描的工作過程如下：

　∧倏辍（1）讀輸入：將物理輸入點(diǎn)上的狀態(tài)復(fù)制到輸入過程映像寄存器中甸垄。

　　（2）執(zhí)行邏輯控制程序：執(zhí)行程序指令并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在變量存儲(chǔ)區(qū)中芥吧。

　“套臁（3）處理通訊請(qǐng)求：即執(zhí)行通訊任務(wù)。

　⊙啤（4）執(zhí)行CPU自診斷：檢測(cè)固件住卿、程序存儲(chǔ)器和擴(kuò)展模塊是否工作正常。

　±惚恪（5）寫輸出：在輸出過程映像寄存器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被復(fù)制到物理輸出點(diǎn)矫迹。

　　中斷方式是指當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)則立即執(zhí)行一次相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，不受掃描周期的影響呈野，響應(yīng)速度快低矮，從而進(jìn)一步提高了PLC控制的可靠性。中斷事件不發(fā)生時(shí)被冒，不掃描中斷服務(wù)程序军掂，這樣可以節(jié)約掃描時(shí)間，減少掃描周期昨悼。

　　3.1.2 PLC特點(diǎn)

　』茸丁（1）PLC邏輯判斷和控制能力強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)率触，可靠性好玛追。PLC從硬件上采用隔離、濾波措施有效地抑制和消除了干擾闲延。

　∪省（2）擴(kuò)展性和柔性好，且可移植性好垒玲，在不改變硬件的情況下陆馁，只改變軟件的程序就可以實(shí)現(xiàn)不同的功能找颓。

　　（3）編程語言豐富励砸，可以采用不同語言編寫程序狱诊，? LM系列PLC支持6種編程語言，包括：梯形圖（LD）招蓝、指令表（IL）件策、結(jié)構(gòu)化文本（ST）、功能塊圖（FBD）翅拜、順序功能圖（SFC）和連續(xù)功能圖（SFC）巩樟。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(shí)現(xiàn)功能主要是：（1）控制參數(shù)的設(shè)置瘫啦；（2） 狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示艰捶；（3） 液壓板料折彎?rùn)C(jī)控制。本系統(tǒng)采用主澳踱、從站方式伤主，通過MODBUS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議實(shí)現(xiàn)該監(jiān)控系統(tǒng)的通訊功能，其中主站選用和利時(shí)觸摸屏癣彩∶登猓考慮到控制系統(tǒng)的安全性和抗干擾性要求，結(jié)合PLC的特點(diǎn)谜诫，該系統(tǒng)控制部分采用PLC控制琐旁。從站選用LM系列PLC。其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示猜绣。

圖4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(yùn)動(dòng)控制模塊LM3106A控制灰殴。LM3106A是專為實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)控制而設(shè)計(jì)的模塊，主要用于實(shí)現(xiàn)步進(jìn)或伺服電機(jī)的定位控制掰邢。

　　LM3106A本體集成14通道24VDC輸入牺陶， 10通道晶體管輸出，其輸出有2個(gè)公共端辣之， 輸出通道采用5-24VDC驅(qū)動(dòng)電源供電掰伸，具有兩路高速輸出，可做PWM(100KHz)或PTO(50KHz)使用怀估，另外狮鸭，還可以通過RS-232通訊口與和利時(shí)觸摸屏進(jìn)行通訊。

　　表1為控制系統(tǒng)的I/O配置多搀。

　　表1 系統(tǒng)I/O分配表

　　3.3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型

　　液壓板料折彎?rùn)C(jī)驅(qū)動(dòng)部件主要包括擋料伺服電機(jī)歧蕉、角度伺服電機(jī)和豎直液壓氣動(dòng)裝置。

　　伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器均采用和利時(shí)公司的產(chǎn)品，其中“蜂鳥（Hummer）”系列低壓無刷伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是北京和利時(shí)電機(jī)公司最新推出的適合低壓直流供電的吼季、小體積嫌或、高性能全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器。硬件上采用32位高速RISC專用控制芯片,高效功率變換技術(shù)误反，以及創(chuàng)新編碼器反饋技術(shù)喝灌；軟件上采用最先進(jìn)的電機(jī)控制策略，完全以軟件方式實(shí)現(xiàn)了電流環(huán)奠钾、速度環(huán)嘉栽、位置環(huán)的閉環(huán)伺服控制；驅(qū)動(dòng)器嵌入了高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制功能浮两，通過通訊接口即可完成如多段點(diǎn)到點(diǎn)损螃、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等功能置狠。擋料和折彎角度分別采用伺服電機(jī)進(jìn)行定位，達(dá)到了精確定位和角度調(diào)整崇磁，保證了設(shè)備控制要求及運(yùn)行效果黄鳍。

　　往復(fù)下壓折彎動(dòng)作由油泵和氣動(dòng)裝置完成，通過PLC控制電磁閥的得平匈、失電進(jìn)行框沟。

　　3.3.3 監(jiān)控部分

　　上位監(jiān)控部份由一臺(tái)和利時(shí)觸摸屏，配以監(jiān)控軟件來完成增炭，觸摸屏上可以進(jìn)行動(dòng)作操作忍燥，運(yùn)行參數(shù)設(shè)定，工作狀態(tài)選擇以及顯示PLC的輸入輸出點(diǎn)工作狀態(tài)隙姿。圖5和圖6為觸摸屏部分監(jiān)控畫面梅垄。

　　4 液壓板料折彎?rùn)C(jī)特點(diǎn)

　　液壓板料折彎?rùn)C(jī)適用于大型鋼結(jié)構(gòu)件，鐵塔输玷、路燈桿队丝、高燈桿、汽車大梁欲鹏、汽車車貨箱等相關(guān)行業(yè)机久。基于和利時(shí)公司PLC和伺服自動(dòng)控制系統(tǒng)的液壓板料折彎?rùn)C(jī)有以下特點(diǎn)：

　　(1) 采用電液伺服全閉環(huán)控制系統(tǒng)赔嚎，折彎精度犯绪、重復(fù)定位精度達(dá)到很高的水準(zhǔn)。

　　(2) 直接進(jìn)行角度編程珠技，具有角度補(bǔ)償功能骑失。

　　(3) 每步程序可設(shè)定板料折彎位置（后檔料X，相當(dāng)于伺服的絕對(duì)位置）、凸模具下壓位置（Y值绊削，相當(dāng)于凸模具下降的距離）凑戏、折彎次數(shù)、保壓時(shí)間4個(gè)參數(shù)制棉。

　　(4) 具有多工步編程功能裆机，可實(shí)現(xiàn)多自動(dòng)運(yùn)行，每一步執(zhí)行完后诸晃，觸摸屏都要自動(dòng)把下一步參數(shù)輸入PLC和伺服狼憋，實(shí)現(xiàn)多工步零件一次性加工，提高生產(chǎn)效率益命。

　　該系統(tǒng)已投入生產(chǎn)使用奖瞳，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，控制精度高箕慧，維護(hù)使用方便服球，受到用戶青睞。

　　5 結(jié)語

　　設(shè)備采用性價(jià)比極高的和利時(shí)PLC提供了整體解決方案颠焦，替代了原來的單片機(jī)控制系統(tǒng)斩熊，避免了干擾和不穩(wěn)定因素的影響，保證設(shè)備運(yùn)行達(dá)到好的控制效果伐庭。設(shè)備對(duì)角度調(diào)整和擋料定位精度要求較高粉渠，采用伺服電機(jī)進(jìn)行角度調(diào)整和擋料自動(dòng)定位控制，走位準(zhǔn)確圾另，能夠滿足復(fù)雜工藝的要求霸株。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　[1] 《 LM系列小型一體化PLC硬件手冊(cè)》，北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司集乔，2008

　　[2] 《 LM系列PLC軟件手冊(cè)》去件，杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，2008

　　[3] 《 LM系列小型一體化PLC指令手冊(cè)》扰路，北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司箫攀，2008

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