【正文】 域的商業(yè)控制場合，使其形成了各種各樣的系列化產(chǎn)品，到今天 PLC 已經(jīng)成為現(xiàn)代自動(dòng)化控制領(lǐng)域一個(gè)無法替代的控制設(shè)備。各種各樣的數(shù)字控制領(lǐng)域都使用到 PLC 完美的數(shù)據(jù)計(jì)算能力，當(dāng)然除了邏輯處理功能。位置控制、 NCN、溫度控制等這種工業(yè)控制對 PLC 的使用，使大量五花八門的功能單元出現(xiàn)。目前鋼鐵、化工、建材、器械制造、輕紡、環(huán)保、石油、電力、汽車、交通運(yùn)輸及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)都運(yùn)用到 PLC 技術(shù)，所以 PLC 技術(shù)有著廣闊的空間跟無線的潛力。 PLC 組成各種各樣的控 制系統(tǒng)之所以非常容易，得利于 PLC 通信能力的增強(qiáng)跟人機(jī)界面技術(shù)的進(jìn)步。 今天的工業(yè)控制領(lǐng)域的 主要 控制設(shè)備 可編程控制器 ，在 全球每個(gè)角落 發(fā)揮著 舉足輕重 的作用。 我國機(jī)械行業(yè) 80%以上的設(shè)施還運(yùn)用的是傳統(tǒng)的繼電器跟接觸版控制，顯得我國工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化程度偏低。 PLC20 世紀(jì) 70 年代進(jìn)入中國市場， PLC 在我國的運(yùn)用已有三十多年 國內(nèi)的 PLC 市場還是以國外產(chǎn)品為主，作為離散控制的第一選擇產(chǎn)品， PLC 制造產(chǎn)業(yè)化可以說在我國尚未形成。經(jīng)過這些年的發(fā)展國內(nèi)PLC 廠家已有四十多家，應(yīng)用增長快速，可惜國內(nèi)沒有形成具有規(guī)模的生產(chǎn) 和產(chǎn)品。 的構(gòu)成 U 形 折板機(jī)基本結(jié)構(gòu)由模板 ，下限位開關(guān) ，左、右限位開關(guān) ， 左、右折板，氣壓機(jī)構(gòu)，安全光柵及工作平臺組成，結(jié)構(gòu) 如 圖 12 所示 U 型折板機(jī)可以把金屬材料折成圖 12a 的形狀，其基本結(jié)構(gòu)如圖 12 所示。機(jī)器兩邊的模板形狀不一樣，所以加工出來的 U 型板材料的折角大小就不同。左右的限位開關(guān)的位置決定折角的大小。可以依據(jù)不同的生產(chǎn)要求，模板可以隨時(shí)的替換。被加工的金屬板料放在平臺上，當(dāng)模板下移壓緊板料后，工作平臺上的左右折板在氣壓機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下把板料加工成 U 型。 圖 12 折板機(jī)基本結(jié)構(gòu) 圖 12a 加工樣板 PLC 簡介 30 年可編程控制器作為通用的工業(yè)控制機(jī)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制領(lǐng)域的邏輯連接到存儲邏輯的飛躍，追求自己的邏輯控制到字?jǐn)?shù)控制的進(jìn)步體現(xiàn)了它的功能由弱到強(qiáng)。其簡單的實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制、集散控制、過程控制等不同的任務(wù)。 為了適合多品種、小批量的生產(chǎn)情況， PLC 為了縮短控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造的周期，大大減少了控制設(shè)備外部的接線并采用儲存邏輯代替接線邏輯，也使得維護(hù)變得容易很多。更重要的是，同樣的設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。 今天的 可編程控制器控制設(shè)備成為主流的研究是在工業(yè)現(xiàn)場控制中起著重要作用。 PLC 最大的特點(diǎn)在于：電氣工程師再也不用花費(fèi)太多的精力在電氣的硬件上，只需要將按鈕開關(guān)或感應(yīng)器的輸入點(diǎn)連接到 PLC 的輸入點(diǎn)上就能解決問題，控制高功率輸出點(diǎn)由接觸器或繼電器的啟動(dòng)裝置連接，直接連接輸出功率小的設(shè)備。 電器控制設(shè)備的性能的關(guān)鍵是高可靠性。 PLC 的可靠性很高，內(nèi)部電路采用了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，嚴(yán)格的制造工藝等使其成為現(xiàn)代大規(guī)模使用的集成電路技術(shù)。 PLC 出現(xiàn)故障時(shí)可馬上發(fā)出警告信息，因?yàn)?PLC 帶有自我檢測功能。加上與相同領(lǐng)域的 繼電器系統(tǒng)相對比，開關(guān)節(jié)點(diǎn)及電氣接線已經(jīng)減少到了數(shù)百甚至數(shù)千分之一，所以就 PLC 的機(jī)外電路來說，將大大降低故障的產(chǎn)生。如果想使系統(tǒng)電路和 PLC 以外的電路獲得故障自我診斷保護(hù)應(yīng)用者還可以在應(yīng)用軟件中編入故障自我診斷程序的外圍器件。這樣就可以使這個(gè)系統(tǒng)具有超高的可靠性 PLC 自誕生到現(xiàn)在，進(jìn)過長時(shí)間的進(jìn)步可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制應(yīng)用，形成了大規(guī)模、中規(guī)模、小規(guī)模等各種規(guī)模的系列產(chǎn)品。工礦企業(yè)的工業(yè)控制設(shè)備一般采用 PLC，該方法和繼電器電路圖具有非常接近的梯形圖語言的圖形符號和表發(fā)方式，它接口容易語言程序簡單明 了容易被工程技術(shù)人員所接受。就算不了解計(jì)算機(jī)原理、不熟悉電子電路跟匯編語言的人也能輕易從事工業(yè)控制。 U 型折板機(jī)的組成結(jié)構(gòu)、加工工藝過程跟工作原理是本次設(shè)計(jì)的重心，選用一款合適的控制器是對其氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制是通過對 U 型板折板機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的控制要求跟氣動(dòng)原理的需求分析選定的。相應(yīng)的控制程序也是根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)的，控制程序包括：復(fù)位操作、單步加工控制、單周期跟誤操作的禁止四個(gè)環(huán)節(jié)。 2 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置 基本氣動(dòng)模塊的組成 電動(dòng)器模塊的組成一般由電動(dòng)機(jī)、單向閥、儲氣罐、自動(dòng)排水器、冷凍室空氣 干燥器、壓縮機(jī)、壓力開關(guān)、壓力表、安全閥、主管通道過濾器等組成。整體來說是由壓縮空氣消耗系統(tǒng)和壓縮空氣的產(chǎn)生系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)組成 一、 壓縮空氣產(chǎn)生系統(tǒng)的各個(gè)組件以及他們的主要功能 電動(dòng)機(jī)：采用能量轉(zhuǎn)換將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，為壓縮機(jī)提供機(jī)械能 單向閥：就是讓壓縮空氣從壓縮機(jī)進(jìn)入氣罐，壓縮機(jī)關(guān)閉后，壓縮機(jī)阻止壓縮空氣反向運(yùn)動(dòng) 儲氣罐：就是儲存壓縮空氣。儲氣罐的大小由壓縮機(jī)的容量來決定，儲存罐能容納的越大，壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間間隔就越長。 自動(dòng)排水器：不需要人工操作，將凍結(jié)在儲氣罐里的所有水排放掉 冷凍室空氣干燥器：把壓縮空氣冷 卻到零上，讓空氣中的大部分濕氣凝固，從而減少空氣中的水分。 壓縮機(jī)：把大氣壓力下的空氣壓縮并且以很高的壓力輸送給氣動(dòng)系統(tǒng)，從而把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣壓能。 壓力開關(guān)：把儲氣罐內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)化成電信號，以此來控制電動(dòng)機(jī)。壓力開關(guān)被調(diào)節(jié)到最高壓力時(shí)這個(gè)壓力就是使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)動(dòng)；被調(diào)節(jié)到另一個(gè)最低壓力時(shí)儲氣罐內(nèi)壓力就會(huì)重新激活電動(dòng)機(jī)。 壓力表：顯示的是儲氣罐內(nèi)的壓力。 安全閥：如果儲氣罐內(nèi)的壓力超過最大限度，將壓縮空氣溢出。 主管通道過濾器：主管通道過濾器清除主要管道內(nèi)灰塵、油和水分。主管通道過濾器必須要具備油霧分離的功能 和最小的壓力降。 二、 壓縮空氣消耗系統(tǒng) 自動(dòng)排水器：每一根下接管的最下面都應(yīng)該有一個(gè)排水器，用自動(dòng)排水器將殘留在管道里的水自動(dòng)排掉。 方向控制閥：對汽缸兩個(gè)接口交換的排氣和加壓，以此來控制運(yùn)動(dòng)的方向。 速度控制閥：可以快捷簡便的實(shí)現(xiàn)執(zhí)行組件的無極調(diào)速。 壓縮空氣的分支輸出管道：要將壓縮空氣從主管道輸出到分支管路，將偶爾出現(xiàn)的凍結(jié)水依然留在主管道里，當(dāng)壓縮空氣到低處時(shí)，水就會(huì)傳到管子的下部，從而流入排水器中，將凍結(jié)水去除。 空氣處理組件：可以保持壓縮空氣的適合壓力和清潔，還有加潤滑油到潤滑零件中延遲這些啟動(dòng)組件的 使用壽命。 執(zhí)行元件：將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，執(zhí)行元件可以是氣動(dòng)馬達(dá)也可以是直線氣缸或者回旋執(zhí)行組件 電氣動(dòng)模塊的工作原理 電氣動(dòng)模塊一般運(yùn)用三位五通電磁閥來控制，電磁閥是控制流體自動(dòng)化的基本元件，而且不限于氣壓、液壓兩種，食欲執(zhí)行器。電磁閥主要用于控制空氣壓力的流動(dòng)方向，一般工廠的機(jī)械裝置全部都是由液壓缸控制，所以都會(huì)用到電磁閥。它的工作原理是電磁閥的里面有密閉的腔，在不同位置都有通孔，而且每個(gè)孔全都通向不同的氣壓管，閥在腔的中間，兩邊各有一塊電磁鐵，哪一邊的磁鐵線圈通了電閥體就會(huì)被吸引到 通電的那一邊，通過對閥體移動(dòng)的控制來露出或者擋住不一樣的排氣孔，但是進(jìn)氣孔是常開的，所以氣壓就會(huì)進(jìn)入不同的排氣管，之后通過起的壓力來推動(dòng)汽缸的活塞，然后活塞桿被活塞帶動(dòng)，機(jī)械裝置被活塞桿帶動(dòng)。通過電磁鐵的控制電流來控制汽缸的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 電氣動(dòng)模塊的工作過程 電氣動(dòng)工作模塊如圖 23 工作流程：壓縮空氣經(jīng)過氣源后被分成 3 路，一路到模板控制汽缸 右左折板控制汽缸 3，電磁閥 8 的電磁線圈接通電時(shí)，壓縮空氣途徑電磁閥 8跟節(jié)流閥 5 到模板汽缸 2 上缸體，模板降低至壓緊板材并在碰到 ST1 行程開關(guān)后停止， 電磁閥 8 的電磁線圈 JQ21 接通電路后，壓縮空氣進(jìn)入缸體 2 下缸體，而模板升高回到原位；電磁閥 9 的電磁線圈 JQ10 和 JQ31 接通電路后，右左折板汽缸 3 推進(jìn)折板，直至左右限位行程開關(guān)，折板結(jié)束，材料被折成 U型；電磁閥 9 的電磁線圈 JQ11 和 JQ30 接通電路后，右左折板汽缸 1 推進(jìn)折板，折板恢復(fù)至原位，折板機(jī)停止折板。 圖 23 3 PLC 的硬件系統(tǒng)設(shè)置 設(shè)備選擇 依據(jù)設(shè)計(jì)的控制要求，如圖 31 PLC 的操作盤要求有這幾個(gè)方面：停 車跟系統(tǒng)開關(guān)（占一個(gè)點(diǎn)）、工作方式選擇開關(guān)（占一個(gè)點(diǎn)）、用于接通或者斷開 PLC的電源開關(guān)（不占用輸入點(diǎn)）、分單補(bǔ)位跟單周期位、一個(gè)操作按鈕，手動(dòng)操作跟自動(dòng)操作都要使用操作按鈕；一個(gè)復(fù)位按鈕，如果停機(jī)時(shí)左右折板和模版不在原位，再開機(jī)時(shí)需要進(jìn)行復(fù)位操作。 圖 31 不僅要上面的提到的輸入元件，一個(gè)開關(guān)用于安全設(shè)計(jì)中傳感器觸發(fā)輸入，2 個(gè)限位各一個(gè)用在開關(guān)左、右折板的上折限位，一個(gè)下限位開關(guān)用于模板下移的控制，所以 需要 8 個(gè)輸入端。輸出執(zhí)行元件包括折板的 折回和上折模版的下移跟上移需要的電磁閥，所以需要 6 個(gè)輸出端。依據(jù)控制要求跟端口數(shù)量，這里選擇交直流繼電器型 PLC S7200 cpu222ac /dc/繼電器，工作電壓 至 伏直流電，它有 8 個(gè)輸入端， 6 個(gè)輸出端，終端需要滿足控制， 4096 字節(jié)非在線程序編輯，在線程序編輯時(shí) 4096 字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲器 2048 字節(jié)。該處理器具備24V 直流電流，也可以外加電源根據(jù)實(shí)際情況，效果最佳的是 UPS 電源，要時(shí)刻保證 cpu 有電，因?yàn)槟K輸出電源的功率是有限，而且輸入和輸出點(diǎn)延伸到現(xiàn)場操作箱，該部分電路跟電壓消耗容 ，易產(chǎn)生信號失真。避免斷電造成的事。 I/O 分配 根據(jù)設(shè)備選擇的分析， PLC 的端口分配如下： 輸入方面：操作按鈕 ，方式選擇開關(guān) ，復(fù)位按鈕 ，啟動(dòng) /停止按鈕 ，左折板機(jī)上限位開關(guān) ，右折板機(jī)上限位開關(guān) ，模板下限為開關(guān) ，安全保護(hù)開關(guān) . 輸出方面：模板下移 ，左折板上折 ，右折板上折 ，左折板返回 ，右折板返回 ，模板上移 輸入 輸出 操作按鈕 模板下移 方式選擇開關(guān) 左折板上折 復(fù)位按鈕 右折板上折 啟動(dòng) /停止按鈕 左折板返回 左折板機(jī)上限位開關(guān) 右折板返回 右折板機(jī)上限位開關(guān) 模板上移 模板下限為開關(guān) 安全保護(hù)開關(guān) 圖 32 PLC 的端口 I/O 端口 接線圖如 32（ 1） 所示 圖 32（ 1） 控制系統(tǒng)工作流程圖 U 型板折板機(jī)的核心是程序設(shè)計(jì)，程序的工作效率、操作方便性、機(jī)器 使用性能的好壞關(guān)系到本次程序設(shè)計(jì)的成功與否。所以，折板機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的步驟為：復(fù)位操作、單周期、單步加工控制和誤操作的禁止等步驟。工作流程如圖 33 圖 33 復(fù)位操作 必須先啟動(dòng)復(fù)位操作以保證機(jī)器從正確的位置開始工作，不然不能啟動(dòng)機(jī)器。模式選擇開關(guān)在單步位，自然操作是禁止 。復(fù)位 過程是：首先，復(fù)位寄存器 ,～ 被設(shè)置， T39 在計(jì)時(shí) 秒后將 置位，做好板料加工的準(zhǔn)備。 跟 都開始，兩個(gè)折板開始返回。自折板開始返回 1S 后，然后才讓模板開始上移，避免折板跟模板相互摩擦，因此設(shè)置 T41定時(shí) 1 秒。 T41 定時(shí) 1 秒，模板開始上移，當(dāng)折板跟模板都返回原位時(shí)，松開復(fù)位按鈕復(fù)位過程完成。 單步加工控制 方式開關(guān)放到單補(bǔ)位，常開觸電 斷開禁止自動(dòng)方式單步方式是允許的，按操作按鈕 ON 一次輸入一個(gè)移位脈沖，并且 跟 都是 ON。首先，模板開始下移，然后， 將 復(fù)位，輸入下一次位移是“ 0”。 當(dāng)模板向下移動(dòng)到下限位開關(guān) ，此時(shí)模板停止下移并緊壓板料，等待下操作按鈕 ，再輸入一個(gè) 移位脈沖， 為 0FF， 為 ON。這時(shí)兩折板看是上折， 跟 均為 0N。折板上折到位壓限位開關(guān) 和 I005， 和 都是 OFF，折板上折停止，同時(shí) T40 記時(shí) 2S 進(jìn)行保壓， 2S 后按下復(fù)位按鈕 ，輸入一個(gè)移動(dòng)脈沖， 為 0FF， 為 ON。 因此折板機(jī)開始返回， T37 進(jìn)行折板返回計(jì)時(shí)。 T37 計(jì)時(shí)到 和 都為 OFF，因此折板返回停止。再按下操作按鈕 ，輸入一個(gè)唯一脈沖 為 為 ON。因此模版開始上移 T38 開始模板上移 計(jì)時(shí)。 T38 計(jì)時(shí)首先，輸入一個(gè)唯一脈沖，使 為 0FF， 為 ON，則 Q0。 05為 0FF，模板上移停止；接著 使位移寄存器復(fù)位；然后 為 ON 將 M0,0置為，為下一次加工做好準(zhǔn)備。 單周期控制 把切割好的板料放在平臺上，折板跟模板都返回原位。將方式開關(guān)放在單周期位，常開觸電 關(guān)閉，使 SHRB 位移脈沖輸入點(diǎn)連接，然后單步運(yùn)行方式被禁止。 按下操作按鈕 ，位移第一次執(zhí)行， 和 均為 0N，然后模板開始下移， 為 ON 病將 復(fù)位，下一次位移時(shí)位移輸 入為“ 0”。模板下移到位壓下限位開關(guān) ，使 為 0FF，模板下移停止并壓緊板料；然后輸入一個(gè)移位脈沖，使 為 0FF， 為 ON，所以 跟 為 ON，兩折板開始上折。 當(dāng)兩折板上折到位，壓動(dòng)限位開關(guān) 和 ，首先使 和 都為0FF，折板上折停止；然后，當(dāng) 跟 都為 ON 時(shí)， T40 開始計(jì)時(shí) 2 秒進(jìn)行保壓。 T40 計(jì)時(shí)到輸入一個(gè)位移脈沖，使 為 0FF， 為 ON，則