【文章內(nèi)容簡介】 的輸入輸出點總數(shù)和種類應根據(jù)被控對象的模擬量、開關(guān)量、輸入/輸出設備狀況（包括模擬量、開關(guān)量、輸出類型）來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點。考慮到今后的擴充，一般應估計的總點數(shù)再加上15%～20%的備用量。本設計所占用的I/O點數(shù)計算：輸入信號：停止按鈕，需要一個輸入點；定位傳感器信號，需一個輸入點；氣缸上下限位信號，需要四個輸入點。以上共需要6個輸入信號點，考慮以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴充留有20%的備用點，即用620%=2，取2個點，這樣共用8個輸入點。輸出信號：一共要用三個指示燈，需要三個輸出點；伺服驅(qū)動器需要三個輸出點；電磁閥的控制需要兩個輸出點；以上共需要8個輸出點考慮以后對系統(tǒng)的調(diào)整與擴充留有20%的備用點，即820%=，取2個點，這樣共用10個輸出點。用戶存儲容量估算用戶應用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、量程結(jié)構(gòu)等。因此在程序設計之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關(guān)功能器占用內(nèi)存大致如下：開關(guān)量輸入元件：10～20B/點；開關(guān)量輸出元件：5～10B/點；定時器/計數(shù)器：2B/個；模擬量：100～150B/點；通信接口：一個接口一般需要300B以上；根據(jù)上面算出總字數(shù)再加上25%左右的備用量，就可以估算出程序所需要的內(nèi)存量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。本設計所需CPU內(nèi)存的計算：開關(guān)量輸入元件8點10～20B/點≈80～160B；開關(guān)量輸出元件：10點5～10B/點≈50～100B；總需內(nèi)存量：130～260B； 本系統(tǒng)中可編程序控制器的選取及其特點目前PLC使用性能較好的SIEMENS公司、日本的三菱、歐姆龍、美國的AB公司，根據(jù)性價比的選擇，根據(jù)被控對象的I/0點數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，本設計采用SIEMENS公司的S7200系列PLC。 S7200系列PLC特性一、Siemens S7200主要功能模塊介紹（1）CPU模塊S7200的CPU模塊包括一個中央處理單元、電源以及數(shù)字I/O點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設備中。CPU負責執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場設備中采集信號，輸出部分則輸出控制信號，驅(qū)動外部負載。從CPU模塊的功能來看，CPU模塊為CPU22*，它具有如下五種不同的結(jié)構(gòu)配置的CPU單元。①CPU224它有14輸入/10輸出，I/0共計24點。和前兩者相比，存儲容量擴大了一倍，它可以有7個擴展模塊，有內(nèi)置時鐘，它有更強的模擬量和高速計數(shù)的處理能力，是使用得最多S7200產(chǎn)品。②CPU226它有24輸入/16輸出，I/0共計40點，和CPU224相比，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強。它可用于點數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。（2）開關(guān)量I/O擴展模塊當CPU的I/0點數(shù)不夠用或需要進行特殊功能的控制時，就要進行I/O擴展，I/O擴展包括I/O點數(shù)的擴展和功能模塊的擴展。通常開關(guān)量I/O模塊產(chǎn)品分3種類型:輸入模塊、輸出模塊以及輸入/輸出模塊。典型的數(shù)字量I/O擴展模塊有:輸入擴展模塊EM221有兩種:8點DC、8點AC輸入。輸出擴展模塊EM222有三種:8點DC晶體管輸出，8點AC輸出、8點繼電器輸出。輸入/輸出混合擴展模塊EM223有六種:分別為4點(8點、16點)DC輸入/4點(8點、16點)DC輸出、4點(8點、16點)DC輸入/4點(8點、16點)繼電器輸出。本設計選用S7200系列PLC的CPU的型號為CPU224。本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點。可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。 S7224型PLC 伺服選型 伺服電機的選型伺服電機選型應考慮的問題（1）電機的最高轉(zhuǎn)速電機選擇首先依據(jù)沖床快速行程速度?？焖傩谐痰碾姍C轉(zhuǎn)速應嚴格控制在電機的額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)。式中，為電機的額定轉(zhuǎn)速（rpm）；n為快速行程時電機的轉(zhuǎn)速（rpm）；為直線運行速度（m/min）；u為系統(tǒng)傳動比，u=n電機/n絲杠；絲杠導程（mm）。在本系統(tǒng)中大約為10 m/min，為1/，所以取電機的額定轉(zhuǎn)速為3000rpm。（2）慣量匹配問題及計算負載慣量為了保證足夠的角加速度使系統(tǒng)反應靈敏和滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求, ，即。式中，為各轉(zhuǎn)動件的轉(zhuǎn)動慣量，；為各轉(zhuǎn)動件角速度，rad/min；為各移動件的質(zhì)量，kg；為各移動件的速度，m/min；為伺服電機的角速度，rad/min。3）空載加速轉(zhuǎn)矩空載加速轉(zhuǎn)矩發(fā)生在執(zhí)行部件從靜止以階躍指令加速到快速時。一般應限定在變頻驅(qū)動系統(tǒng)最大輸出轉(zhuǎn)矩的80% 以內(nèi)。式中，為與電機匹配的變頻驅(qū)動系統(tǒng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩（）；為空載時加速轉(zhuǎn)矩（）；為快速行程時轉(zhuǎn)換到電機軸上的載荷轉(zhuǎn)矩（）；為快速行程時加減速時間常數(shù)（ms）。（4）切削負載轉(zhuǎn)矩 在正常工作狀態(tài)下，切削負載轉(zhuǎn)矩不超過電機額定轉(zhuǎn)矩的80%。式中，為最大切削轉(zhuǎn)矩（）；D為最大負載比。（5）連續(xù)過載時間 連續(xù)過載時間應限制在電機規(guī)定過載時間之內(nèi)。根據(jù)以上要求系統(tǒng)選用SINAMIC V80專用伺服電機做為系統(tǒng)驅(qū)動部分。如下是伺服電機的一些典型技術(shù)數(shù)據(jù)： 伺服電機技術(shù)參數(shù)型號1F40330AF210AA0參數(shù)單位數(shù)據(jù)額定功率額定扭矩額定電流額定速度3000扭矩常數(shù)轉(zhuǎn)子慣量額定角加速度21100 伺服驅(qū)動器的選型西門子的經(jīng)濟型伺服包括V80系列，V80 kW~ kW,并與S7200一起構(gòu)成簡易、經(jīng)濟型伺服控制系統(tǒng)。 SINAMICS V80伺服系統(tǒng)SINAMICS V80伺服驅(qū)動系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動器和伺服電機兩部分，伺服驅(qū)動器總是與其對應的同等功率的伺服電機一起配套使用。SINAMICS V80伺服驅(qū)動器通過脈沖輸入接口來接受從上位控制器發(fā)來的脈沖序列，進行速度和位置的控制，通過數(shù)字量接口信號來完成驅(qū)動器運行的控制和實時狀態(tài)的輸出。SINAMICS V80的技術(shù)特點與優(yōu)勢硬件系統(tǒng)最小化的尺寸，節(jié)省安裝空間； 優(yōu)化的散熱和通風設計，無需散熱風扇； 標準化的接口與端子，簡化安裝與維護；速度設定直接為脈沖輸入，方便系統(tǒng)設計； 伺服驅(qū)動器與伺服電機配套設計，配合完美。 技術(shù)功能無需參數(shù)調(diào)試，簡單易用；高精度的控制脈沖，更好的滿足控制的要求； 集成的編碼器接口，可直接實現(xiàn)閉環(huán)控制。通訊連接標準的連接電纜，與 PLC 實現(xiàn)順暢、可靠的連接； 全面的實現(xiàn)全集成的自動化（TIA）。 沖頭切片氣缸選型 氣液增壓機由于本系統(tǒng)的沖壓力矩要求很大，所以使用氣液增壓機結(jié)構(gòu)。，采用氣缸與液壓缸以及氣控電控閥組作為動力執(zhí)行元件。 最大6bar或10bar壓縮空氣驅(qū)動，無需液壓系統(tǒng)，即可產(chǎn)生2kN 2000kN的沖壓力，沖壓力可在額定最大值以下無級調(diào)節(jié)。三行程全新沖壓設備 針對實際沖壓加工的不同階段科學定點地施加不同的動力，實現(xiàn)了最經(jīng)濟的高質(zhì)量沖壓加工，能耗極低 。氣液增壓機有四種工作方式?！鏖y（a）動作，工作活塞桿（1）純氣動驅(qū)動外伸，推動上模具快速小力接觸工件。 ——上模具遇到外阻（工件），力行程轉(zhuǎn)換閥（b）自動動作，增力活塞桿（2）封閉高壓油，開始氣液增壓的力行程。 ——主閥換向，內(nèi)置式力行程轉(zhuǎn)換閥自動排氣，工作活塞桿返回，完成一個工作循環(huán)。 氣液增壓機的特點先進的“軟到位”沖壓技術(shù) 在空行程，沖壓模具由壓縮空氣驅(qū)動，快還小力接觸工件，無沖擊、無噪聲，極大地提高了沖壓加工質(zhì)量及模具壽命，改善了沖壓加工環(huán)境。 獨特的“增力自適應”沖壓技術(shù) 在總行程范圍內(nèi)，無論在任何位置，只要模具一碰到工件，氣液增壓機即自動地由快進行程轉(zhuǎn)換為力行程，進行全力沖壓加工，無需任何附件的調(diào)節(jié)控制。更換不同模具，不同工作，無需進行設備形成調(diào)節(jié)。 氣液增壓機的功能氣缸與液壓缸專利密封結(jié)構(gòu)設計，集氣缸與液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢于一體，完善的結(jié)構(gòu)是高效率、高質(zhì)量、長壽命和運行成本低的可靠保證。我們還設立了感應開關(guān)，在預壓氣驅(qū)動的行程中，它只要在任何位置點感應到工件，就會立即轉(zhuǎn)換成液壓，無需走完全部行程，同時在增壓的液壓行程中壓力穩(wěn)定，誤差極小。同時我們采用多種控制方式，加入壓力控制表,，超過此值即自動回程.。采用氣驅(qū)動液壓油來完成作為動力執(zhí)行元件，與氣壓或液壓式?jīng)_壓設備相比最高節(jié)能可達90%。 工作過程無沖擊、無噪聲，可極大地提高工件加工質(zhì)量及模具壽命。更換不同的模具即可實現(xiàn)一機多用，可最佳的進行板件連接及完成板件成形、彎曲、沖壓、沖裁、矯正、剪切、鉚接、沖壓印字等工作。氣液增壓機產(chǎn)品因為其獨特的五大特點功耗小僅為220V 3W，輸出力大液壓輸出力最大可達200T，效率高是普通液壓機速度的三~四倍，可調(diào)節(jié)方式多，便于調(diào)節(jié)，壓力，速度，時間，位移等，體積小很容易組裝成生產(chǎn)線，很小的體積完成大設備的功能。動作過程自動分成兩段