■重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院?。?02160）　侯坐江 韓亞軍 楊小強(qiáng)

PLC在飛鋸機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

■重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院（402160）侯坐江 韓亞軍 楊小強(qiáng)

摘要：本文以某高頻焊管公司飛鋸機(jī)機(jī)控制系統(tǒng)的改造為例，以臺達(dá)PLC控制替代原系統(tǒng)的繼電器控制。介紹了該控制系統(tǒng)的組成，及PLC的硬件和軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)試用表明PLC的使用提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，減少了大量的硬件設(shè)施以及由此而帶來的故障。

重慶某高頻焊管公司其產(chǎn)品主要用于氣摩配件。由于近年氣摩行業(yè)的快速發(fā)展，其生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)很難滿足生產(chǎn)要求，所以對其進(jìn)行了自動化的改造。

飛鋸機(jī)是一種對連續(xù)運(yùn)動的高頻焊管鋼材進(jìn)行定尺切斷的自動化設(shè)備，可在焊管或型鋼高速運(yùn)動下實(shí)現(xiàn)自動跟蹤鋸切，是焊管生產(chǎn)線上最后一道工序的生產(chǎn)設(shè)備，對產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率有較大的影響。要精確地剪切快速運(yùn)動中的管材，剪切工具必須與機(jī)組的運(yùn)動精確協(xié)調(diào)，尤其是在機(jī)組速度變化時(shí)，生產(chǎn)工藝要求剪切工具必須與機(jī)組線速度保持同步跟蹤的情況下來進(jìn)行定尺剪切。

1. 工藝要求

根據(jù)生產(chǎn)過程及產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，對飛鋸機(jī)基本工藝要求如下：鋸切過程中鋸片必須和運(yùn)行的管材同步，保證在鋸切過程中，鋸片既要繞鋸軸轉(zhuǎn)動（施加鋸切力和鋸切功率），又要與管材以相同的速度移動（保證管材的被切斷面平直且不至于打飛鋸片，造成設(shè)備損毀和安全事故）；飛鋸機(jī)應(yīng)能鋸切不同的定尺長度；要保證鋸切的切口平直。即在整個(gè)鋸切過程中，鋸片都應(yīng)和鋼管軸線垂直，并且要使切頭部分不彎不扁。

2. 系統(tǒng)改造

飛鋸系統(tǒng)改造之前采用的是繼電器控制，其中接觸器、行程開關(guān)、繼電器等電器元件作為控制元件，其控制系統(tǒng)復(fù)雜，操作難度大，并且安裝接線工作量大、修改控制策略難,維護(hù)量大，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。因此，飛鋸切割控制系統(tǒng)成了制約生產(chǎn)的瓶頸。而采用可靠性較高的PLC組成的控制系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集、控制回路、自動順序操作和運(yùn)算的主要設(shè)備。滿足了系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的要求。

由PLC控制小車啟動并加速追蹤焊管至與焊管等速時(shí)達(dá)到定尺點(diǎn)，夾具夾緊焊管，即將鋸車與焊管連為一體，氣缸驅(qū)動落鋸、抬鋸、完成鋸切，夾具松開，小車減速，停車，返回原位。圖1為飛鋸機(jī)系統(tǒng)工作循環(huán)示意圖。

鋸車的工作循環(huán)是嚴(yán)格地按照一定的時(shí)序動作的如果有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，都將導(dǎo)致工作的失敗 因此，每一步都是由上一工步的位置進(jìn)行控制，這種控制方式的特點(diǎn)是動作準(zhǔn)確，只要有一步?jīng)]有完成，下一工步將不可能進(jìn)行 這就避免事故的發(fā)生?？刂葡到y(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動和手動的轉(zhuǎn)化。

圖1　飛鋸機(jī)系統(tǒng)工作循環(huán)示意圖

3. 基于臺達(dá)PLC的飛鋸控制

飛鋸控制系統(tǒng)的任務(wù)主要是控制一臺主電動機(jī)（7.5kW的三相異步電機(jī)）和四個(gè)電磁閥（分別控制小車的加速、鋼管

的夾緊、飛鋸壓下切割、小車返回），PLC需要同時(shí)控制主電機(jī)和電磁閥的協(xié)調(diào)工作，完成切割工作。PLC對通過繼電器和接觸器控制主電機(jī)帶動飛鋸旋轉(zhuǎn) ；人機(jī)界面由觸摸屏來實(shí)現(xiàn)，通過觸摸屏設(shè)置工作參數(shù)。

（1）硬件設(shè)計(jì)。PLC的選擇一般從基本性能、特殊功能和通信聯(lián)網(wǎng)三方面考慮。選擇的基本原則是在滿足控制要求的前提下力爭最好的性價(jià)比。對于飛鋸機(jī)的控制系統(tǒng)而言，工藝過程固定、環(huán)境條件一般，維修量比較小等，所以選用整體式結(jié)構(gòu)的Delta DVPPLC比較合適。具體滿足條件如下：① I/O點(diǎn)的估算：觸摸屏占用串口通信輸入1個(gè)；1臺異步電動機(jī)、4個(gè)電磁閥占用開關(guān)量輸出5個(gè)；系統(tǒng)啟動、停止、急停按鈕占用3個(gè)開關(guān)量輸入，自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)1個(gè)、異步電機(jī)啟動、停止按鈕、夾緊、落鋸按鈕各1個(gè)，需要占用5個(gè)輸入量，定尺信號占用1個(gè)輸入量；總計(jì)I/ O點(diǎn)共14個(gè)。② PLC性能和控制任務(wù)相適應(yīng)：飛鋸機(jī)割機(jī)控制系統(tǒng)是開關(guān)量控制的，多是順序控制和多模式的自動控制，對控制速度要求不是很高。

（2）軟件設(shè)計(jì)。我們可以運(yùn)用公司提供的軟件在Windows的環(huán)境中對PLC進(jìn)行編程調(diào)試，編程完成后通過RS232通訊電纜從PC下載到PLC上，飛鋸機(jī)工作過程中參數(shù)設(shè)置較多，參數(shù)之間密切關(guān)聯(lián)，各動作之間有嚴(yán)格的邏輯關(guān)系，每工作方式均可采用手動和自動兩種方式，PLC通過采集現(xiàn)場信號來控制工作過程。整個(gè)程序的控制方式為順序控制，程序控制框圖如圖2所示。

圖2　飛鋸車軟件設(shè)計(jì)流程圖

4. 結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的臺達(dá)PLC飛鋸控制系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于某高頻焊管公司的生產(chǎn)線，運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)完全滿足其設(shè)計(jì)要求，具有操作方便、可靠性強(qiáng)、數(shù)據(jù)完整、監(jiān)控及時(shí)等突出優(yōu)點(diǎn)，并大大地減輕了操作工人的勞動強(qiáng)度、縮短了操作時(shí)間，受到了操作人員、維護(hù)人員、管理人員的好評。該系統(tǒng)的成功設(shè)計(jì)，也為類似系統(tǒng)的舊設(shè)備改造提供了可取的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：（20150114）