剪板机自动控制

剪板机自动控制

1 引言

当前我国机械制造业大量的通用设备在发展现代机械自动化技术时，可以有多种技术路线选择。应用微电子技术改造这些已有通用设备，比如用数显、数控装置改造通用设备，提高单机自动化程度;用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及自动设备与半自动设备组成的生产线，这样可以把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来，这是一条低成本、高效益，符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。

2 自动剪板机工艺介绍

剪板机应用于许多金属加工和薄板开料操作，在设计剪板机之前必须对几个因素进行考虑，包括剪板机的剪切能力、产率增强选件和安全性。

剪板机类型由许多因素决定，诸如剪板机可处理材料的长度、厚度和种类。 剪板机可以按剪切形式及其驱动系统进行分类，有两种结构形式常用于电动龙门剪床:闸式(也叫滑块式)和摆式。

闸式剪板机利用驱动系统操纵动刀片向下移动到一定的位置，使动刀片在整个行程内几乎与定刀片保持平行。为了使刀架片横梁在相互移动的过程保持合适的状态，闸式剪板机需要一个滑块导向系统。摆式剪板机驱动系统中有一个用来操纵动刀片，使动刀片依附于滚柱轴承向下回转。这种结构不再需要利用凹字形导向条或滑道使刀片在剪切过程保持合适的姿势。

3 系统分析 3.1 控制要求

上电后，检测各工作机构的状态，控制各工作机构处于初始位置;进料，由控制系统控制进料机构将待剪板料自动输送到位;定剪切尺寸，采用伺服电机控制挡料器位置保证精确的剪切尺寸，其尺寸可是定值也可以设置为循环变动值;压紧和剪切，待剪板料长度达到设定值后由主电动机带动压料器和剪切刀具，先压紧板料，然后剪断板料;送料车的运行，包括卸载后自动返回;剪切板料的尺寸设定、自动计数及每车板料数的预设定;具备断电保护和来电恢复功能;能实现加工过程自动控制，加工参数显示，系统检测。9.保证板料加工精度、加工效率和安全可靠性。10.具有良好的人机操作界面。

3.2 剪板机结构原理

自动剪板机是一种精确控制板材加工尺寸，将大块金属板材进行自动循环剪切加工，并由送料车运送到下一工序的自动化加工设备，其结构及原理如图1所示。

图1 自动剪板机原理图 3.3 控制系统的结构

系统设置了7个限位开关，分别用于检测各部分的工作状态。其中，sq1检测待剪板料是否被输送到位。sq2、sq3分别检测压块b的状态，检测压块是否压紧已到位的板料;sq4检测剪切刀a的状态;sq7为光电接近开关，检测板料是否被剪断落入小车;sq5用于检测小车是否到位;sq6用于判断小车是否空

载。送料机构e、压块b、剪切刀a和送料小车分别由四台电动机拖动。系统未动做时，压块及剪切刀的限位开关sq2、sq3和sq4均断开，sq1、sq7也是断开的。

3.4 自动剪板机工作原理

当系统启动时，输入板料加工尺寸、加工数量等参数，按下自动开关，系统自动运行。

首先检查限位开关sq6的状态，若小车空载， 系统开始工作， 起动送料小车。小车运行到位，限位开关sq5闭合，小车停车;起动送料机构e 带动板料c向右移动。当板料碰到行程开关sq1时， 送料停止同时制动器松开、电磁离合器结合，主电动机通过传动机构工作;压块电机启动，使压块b压下，压块上限开关sq2闭合。当压块到位， 板料压紧时， 压块下限开关sq3闭合;剪切刀电动机起动， 控制剪刀下落。此时，sq4闭合， 直到把板料剪断， 板料落入小车;当小车上的板料够数时，起动小车控制电动机， 带动小车右行，将切好的板料送至下一工序;卸下后， 再起动小车左行， 重新返回剪板机下， 开始下一车的工作循环。板料的长度l可根据需要进行调整，每一车板料的数量可预先设定。

4 plc控制系统设计 4.1 自动剪板机系统设计

为实现自动化必须根据板材自动精确剪切加工的工作特点及动作要求进行设计，因此本方案采用了可编程控制器来实现对自动剪板机的控制，设计方案如图2所示。

图2 总体设计方案简图 4.2 系统主电路设计

(1) 设计进料机构e:用交流电机带动送料皮带，传送皮带送料只向一个方向运动，只要求电机向一个方向旋转即可，轻负载小工率电动机可直接起动，用熔断器和热继电器作短路、过载保护。使待剪板料自动快速稳定地输送到剪切位置。

(2) 设计压料机构b:压块b的作用是压紧板料，以利于剪切刀切断板料，压块b又上升和下降两种运动，要求带动压块的电动机具有正反转运动，控制电路有联锁保护、熔断器和热继电器短路及过载保护。 (3) 剪切刀:剪切刀有两种运动，下行切断板料，然后上升复位，带动剪切刀机构的电动机也应具有正反转，用熔断器和热继电器作短路及过载保护。

根据电机控制要求，其电机正反转程序流程框图如图3所示。

图3 电机正反转程序流程框图 4.3 电机正反转控制plc设计讨论

(1) 电力拖动是指对电动机的控制，采用继电器-接触器控制，都有自己的基本控制电路。采用plc控制也应该有自己的基本控制环节，为此而提出电机正反转控制plc设计讨论，寻找其较好的控制方案。 (2) 继电器-接触器电气控制原理:继电器-接触器电气控制原理如图4所示。上、下两图比较，不管是电器元件、触