【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的輸入輸出點(diǎn)總數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象的模擬量、開(kāi)關(guān)量、輸入/輸出設(shè)備狀況（包括模擬量、開(kāi)關(guān)量、輸出類型）來(lái)確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的擴(kuò)充，一般應(yīng)估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)再加上15%～20%的備用量。本設(shè)計(jì)所占用的I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算：輸入信號(hào)：停止按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn)；定位傳感器信號(hào)，需一個(gè)輸入點(diǎn)；氣缸上下限位信號(hào)，需要四個(gè)輸入點(diǎn)。以上共需要6個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即用620%=2，取2個(gè)點(diǎn)，這樣共用8個(gè)輸入點(diǎn)。輸出信號(hào)：一共要用三個(gè)指示燈，需要三個(gè)輸出點(diǎn)；伺服驅(qū)動(dòng)器需要三個(gè)輸出點(diǎn)；電磁閥的控制需要兩個(gè)輸出點(diǎn)；以上共需要8個(gè)輸出點(diǎn)考慮以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即820%=，取2個(gè)點(diǎn)，這樣共用10個(gè)輸出點(diǎn)。用戶存儲(chǔ)容量估算用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、量程結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能器占用內(nèi)存大致如下：開(kāi)關(guān)量輸入元件：10～20B/點(diǎn)；開(kāi)關(guān)量輸出元件：5～10B/點(diǎn)；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/個(gè)；模擬量：100～150B/點(diǎn)；通信接口：一個(gè)接口一般需要300B以上；根據(jù)上面算出總字?jǐn)?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(shè)計(jì)所需CPU內(nèi)存的計(jì)算：開(kāi)關(guān)量輸入元件8點(diǎn)10～20B/點(diǎn)≈80～160B；開(kāi)關(guān)量輸出元件：10點(diǎn)5～10B/點(diǎn)≈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(diǎn)目前PLC使用性能較好的SIEMENS公司、日本的三菱、歐姆龍、美國(guó)的AB公司，根據(jù)性價(jià)比的選擇，根據(jù)被控對(duì)象的I/0點(diǎn)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(shè)計(jì)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(gè)中央處理單元、電源以及數(shù)字I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序，輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中采集信號(hào)，輸出部分則輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。從CPU模塊的功能來(lái)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(jì)24點(diǎn)。和前兩者相比，存儲(chǔ)容量擴(kuò)大了一倍，它可以有7個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)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(jì)40點(diǎn)，和CPU224相比，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)。它可用于點(diǎn)數(shù)較多、要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。（2）開(kāi)關(guān)量I/O擴(kuò)展模塊當(dāng)CPU的I/0點(diǎn)數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時(shí)，就要進(jìn)行I/O擴(kuò)展，I/O擴(kuò)展包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展。通常開(kāi)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(kuò)展模塊有:輸入擴(kuò)展模塊EM221有兩種:8點(diǎn)DC、8點(diǎn)AC輸入。輸出擴(kuò)展模塊EM222有三種:8點(diǎn)DC晶體管輸出，8點(diǎn)AC輸出、8點(diǎn)繼電器輸出。輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊EM223有六種:分別為4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))DC輸入/4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))DC輸出、4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))DC輸入/4點(diǎn)(8點(diǎn)、16點(diǎn))繼電器輸出。本設(shè)計(jì)選用S7200系列PLC的CPU的型號(hào)為CPU224。本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)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(qiáng)控制能力的控制器。 S7224型PLC 伺服選型 伺服電機(jī)的選型伺服電機(jī)選型應(yīng)考慮的問(wèn)題（1）電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速電機(jī)選擇首先依據(jù)沖床快速行程速度。快速行程的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)嚴(yán)格控制在電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)。式中，為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（rpm）；n為快速行程時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（rpm）；為直線運(yùn)行速度（m/min）；u為系統(tǒng)傳動(dòng)比，u=n電機(jī)/n絲杠；絲杠導(dǎo)程（mm）。在本系統(tǒng)中大約為10 m/min，為1/，所以取電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3000rpm。（2）慣量匹配問(wèn)題及計(jì)算負(fù)載慣量為了保證足夠的角加速度使系統(tǒng)反應(yīng)靈敏和滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求, ，即。式中，為各轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，；為各轉(zhuǎn)動(dòng)件角速度，rad/min；為各移動(dòng)件的質(zhì)量，kg；為各移動(dòng)件的速度，m/min；為伺服電機(jī)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(shí)。一般應(yīng)限定在變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最大輸出轉(zhuǎn)矩的80% 以內(nèi)。式中，為與電機(jī)匹配的變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩（）；為空載時(shí)加速轉(zhuǎn)矩（）；為快速行程時(shí)轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的載荷轉(zhuǎn)矩（）；為快速行程時(shí)加減速時(shí)間常數(shù)（ms）。（4）切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩 在正常工作狀態(tài)下，切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩不超過(guò)電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的80%。式中，為最大切削轉(zhuǎn)矩（）；D為最大負(fù)載比。（5）連續(xù)過(guò)載時(shí)間 連續(xù)過(guò)載時(shí)間應(yīng)限制在電機(jī)規(guī)定過(guò)載時(shí)間之內(nèi)。根據(jù)以上要求系統(tǒng)選用SINAMIC V80專用伺服電機(jī)做為系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部分。如下是伺服電機(jī)的一些典型技術(shù)數(shù)據(jù)： 伺服電機(jī)技術(shù)參數(shù)型號(hào)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(dòng)器的選型西門(mén)子的經(jīng)濟(jì)型伺服包括V80系列，V80 kW~ kW,并與S7200一起構(gòu)成簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)型伺服控制系統(tǒng)。 SINAMICS V80伺服系統(tǒng)SINAMICS V80伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)兩部分，伺服驅(qū)動(dòng)器總是與其對(duì)應(yīng)的同等功率的伺服電機(jī)一起配套使用。SINAMICS V80伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)脈沖輸入接口來(lái)接受從上位控制器發(fā)來(lái)的脈沖序列，進(jìn)行速度和位置的控制，通過(guò)數(shù)字量接口信號(hào)來(lái)完成驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行的控制和實(shí)時(shí)狀態(tài)的輸出。SINAMICS V80的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)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(fēng)設(shè)計(jì)，無(wú)需散熱風(fēng)扇； 標(biāo)準(zhǔn)化的接口與端子，簡(jiǎn)化安裝與維護(hù)；速度設(shè)定直接為脈沖輸入，方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)配套設(shè)計(jì)，配合完美。 技術(shù)功能無(wú)需參數(shù)調(diào)試，簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。通訊連接標(biāo)準(zhǔn)的連接電纜，與 PLC 實(shí)現(xiàn)順暢、可靠的連接； 全面的實(shí)現(xiàn)全集成的自動(dòng)化（TIA）。 沖頭切片氣缸選型 氣液增壓機(jī)由于本系統(tǒng)的沖壓力矩要求很大，所以使用氣液增壓機(jī)結(jié)構(gòu)。，采用氣缸與液壓缸以及氣控電控閥組作為動(dòng)力執(zhí)行元件。 最大6bar或10bar壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，無(wú)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(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。三行程全新沖壓設(shè)備 針對(duì)實(shí)際沖壓加工的不同階段科學(xué)定點(diǎn)地施加不同的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了最經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量沖壓加工，能耗極低 。氣液增壓機(jī)有四種工作方式?！鏖y（a）動(dòng)作，工作活塞桿（1）純氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)外伸，推動(dòng)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(dòng)動(dòng)作，增力活塞桿（2）封閉高壓油，開(kāi)始?xì)庖涸鰤旱牧π谐獭?——主閥換向，內(nèi)置式力行程轉(zhuǎn)換閥自動(dòng)排氣，工作活塞桿返回，完成一個(gè)工作循環(huán)。 氣液增壓機(jī)的特點(diǎn)先進(jìn)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(dòng)，快還小力接觸工件，無(wú)沖擊、無(wú)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(dú)特的“增力自適應(yīng)”沖壓技術(shù) 在總行程范圍內(nèi)，無(wú)論在任何位置，只要模具一碰到工件，氣液增壓機(jī)即自動(dòng)地由快進(jìn)行程轉(zhuǎn)換為力行程，進(jìn)行全力沖壓加工，無(wú)需任何附件的調(diào)節(jié)控制。更換不同模具，不同工作，無(wú)需進(jìn)行設(shè)備形成調(diào)節(jié)。 氣液增壓機(jī)的功能氣缸與液壓缸專利密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，集氣缸與液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)于一體，完善的結(jié)構(gòu)是高效率、高質(zhì)量、長(zhǎng)壽命和運(yùn)行成本低的可靠保證。我們還設(shè)立了感應(yīng)開(kāi)關(guān)，在預(yù)壓氣驅(qū)動(dòng)的行程中，它只要在任何位置點(diǎn)感應(yīng)到工件，就會(huì)立即轉(zhuǎn)換成液壓，無(wú)需走完全部行程，同時(shí)在增壓的液壓行程中壓力穩(wěn)定，誤差極小。同時(shí)我們采用多種控制方式，加入壓力控制表,，超過(guò)此值即自動(dòng)回程.。采用氣驅(qū)動(dòng)液壓油來(lái)完成作為動(dòng)力執(zhí)行元件，與氣壓或液壓式?jīng)_壓設(shè)備相比最高節(jié)能可達(dá)90%。 工作過(guò)程無(wú)沖擊、無(wú)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(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，可最佳的進(jìn)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(jī)產(chǎn)品因?yàn)槠洫?dú)特的五大特點(diǎn)功耗小僅為220V 3W，輸出力大液壓輸出力最大可達(dá)200T，效率高是普通液壓機(jī)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(shí)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(shè)備的功能。動(dòng)作過(guò)程自動(dòng)分成兩段