PLC在自動翻板機控制系統中的應用

0 引言

在汽車制造行業中，車身覆蓋件在加工成形過程中，都需要事先對其進行上下翻轉，以保證后續工序的順利進行。以往要完成這一工序，主要依靠工人的手工操作，既費時又費力；如果采用自動翻板機，不但可以減輕勞動強度，而且還大大的提高了工作效率。但是，目前此類設備多數依賴進口，引進設備投資大，且維修費用高。鑒于這些方面的原因，如何能夠自主的開發自動翻板機就具有非常重要的現實意義。

本文介紹了作者在為國內某大型汽車生產制造廠家研制的自動翻版機中，如何利用PLC來實現翻板機的自動控制。


1 設備構成及動作實現

1.1 翻板機的整體結構（如圖1）：

圖1 翻板機結構圖

1．驅動電機 2．送料小車 3．活動臺板 4．側擋 5．上橫梁 6．夾緊梁


1.2 工作流程：

自動翻板機整體上分為側工作臺部分和翻轉圓盤部分。側工作臺部分主要包括驅動電機和送料小車，用來完成送料或取料任務；翻轉圓盤部分主要包括夾緊梁、側擋和翻轉圓盤，分別由液壓馬達和液壓油缸來驅動，用來完成夾緊和翻料任務。

自動翻板機的工作流程是：物料由側工作臺送入翻轉圓盤，夾緊梁向下夾緊物料后進行翻轉，達到合適位置時，停止翻轉，撤銷夾緊，仍由側工作臺將物料取出、運走。

對系統的功能要求是：能夠根據物料噸位的不同適當的調整夾緊力的大小，確保物料能夠被可靠地夾緊、翻轉；能夠方便地進行參數設置、手動調試；具有實時監控功能。


2 控制系統的組成及程序設計

2.1 控制系統組成

圖2 控制系統組成

觸摸屏和控制面板做為人機交互界面，其中觸摸屏通過RS422數據接口與PLC進行通訊，為操作人員提供方便的在線監控、參數輸入以及手動調試功能；模擬量輸入、輸出模塊（A/D、D/A）通過其側面的數據線與PLC相連接，在自動翻板機工作時，時刻檢測液壓系統的壓力和溫度，用來控制液壓元件在一定的溫度環境下，按照設定的壓力值完成預期的動作；PLC是整個控制系統的核心部分，主要負責開關量信號的輸入、輸出控制，模擬量數據的計算處理以及觸摸屏信號的響應；另外PLC還通過數據線與擴展模塊相連接，擴充了控制系統的輸出點數。

軟件方面采用MITSUBISHI公司的GX Developer編程軟件進行PLC程序設計；用MITSUBISHI公司的FXDU編程軟件進行觸摸屏程序設計。

2.2 系統的程序設計

自動翻板機設計為手動和自動兩種工作模式，可以在控制面板上進行兩種模式的自由切換

圖3

手動工作模式主要用來調試設備，檢測翻板機各機械部分的運動協調狀況；在觸摸屏上為分別每個運動機構設置了啟動按鈕，直接操作這些按鈕就可以實現對應部分的點動動作。自動模式是自動翻板機的正常工作模式，也是程序設計的關鍵所在。在設計這一工作模式時，我們將系統的整個自動工作過程劃分成若干階段，每個階段都獨立完成一部分的工作，然后再由PLC將各個階段按照一定的順序有機的結合起來，構成完整的自動程序。這樣做的目的：一是有利于程序的編制，增加程序的可讀性，尤其是為將來設備調試和維修提供方便；二是確保翻板機的各個工作環節更加安全、更加可靠。實踐證明，這個辦法確實行之有效。自動工作流程如圖所示。

下面就以夾緊階段為例來說明自動翻板機系統的程序設計。夾緊是確保整個自動工作順利進行的關鍵所在，故將這一工作單獨劃分為一個階段來玩成。進行夾緊之前，在觸摸屏上設定相應大小的壓力值，由PLC對設定的數值進行處理；D/A模塊把處理的結果轉化為電壓信號，輸出給比例閥或比例泵，完成液壓系統的壓力或流量設定。在夾緊過程中，PLC控制A/D模塊對液壓系統的實際工作壓力進行實時檢測，并同時與設定的壓力值進行比較，當達到預設的壓力值時，夾緊動作就自動停止，然后向下一階段發出夾緊完成信號。其他階段的設計思路與夾緊階段類似，這里不再贅述。

另外，由于液壓系統的長時間工作或者周圍空氣環境的變化，必然會導致液壓油的溫度發生變化，所以自動翻板機還需要具有溫度檢測與自動調節功能，以保證液壓元件正常工作。這部分工作由A/D模塊來完成，當檢測到油溫超出設定的溫度范圍后，自動啟動相應的溫度調節裝置，使液壓系統溫度控制在一定范圍之內。


3 結束語

目前，此自動翻板機已經在一汽轎車股份有限公司調試運行，各個環節都已達到預期的設計要求。綜合起來，在自動翻板機中使用PLC進行控制，具有安全性高，穩定性好，易于控制和調試等諸多優點；同時，用PLC對觸摸屏進行控制，不僅實現了對設備運轉的實時監控，更重要的是提供了人機交互界面，使后臺的程序控制轉化為直觀的按鈕操作，極大的方便了操作人員的使用。