基于PLC和触摸屏的电动折弯机控制系统研究.pdfVIP

基于PLC和触摸屏的电动折弯机控制系统研究 折弯机用于制造尺寸大、外形准确度要求较高、相对弯曲半径大的变曲率型材， 已发展成为板料折弯成形行业的重要技术载体。因此，对折弯机控制 系统的研究也在小断发展中。 目前，液压型折弯机数控系统在同内占据着绝对的优势，但和所有的液压系统一 样，该系统也具有易污染环境、液压缸响应慢、生产效率低、结构较为复杂、维 修成本较高等缺点，且自20世纪80年代以来再无重大技术改进。基于伺服电机 直接驱动的折弯机数控技术是一门新兴的技术。黄成等介绍的基于单片机的折弯 机控制器性价比较高，但其抗干扰能力较弱，在较为恶劣的工作环境下对折 弯精度有一定的影响；Li Zhengyi所提出的基于嵌入式技术的数控系统，控制 精度高，系统稳定可靠，但其开发周期长，对软硬件技术要求较高；王倩提出一 种基于PC的开放式折弯机液压数控系统，结合文献Es-I，把PC机的开放式和 电动折弯机结合起来将是一个很好的研究方向。 本文将研究一种基于伺服电机直接驱动的伞电动折弯机数控系统，以PI．c作为 下位机、触摸屏作为上位机，采用并行结构方式作为滑块的同步控制方案，其结 构简单、节能环保、抗干扰能力强、同步控制精度高，能很好地满足上业要求。 1 折弯机工作原理简介 折弯机的机械结构如图1所示。折弯机主要实现两个方向的自由运动，分别为后 档料的水平运动(即本文中由伺服电机控制的X轴运动)和滑块垂直方向的运动 (即本文中由伺服电机控制的y轴运动)。其使用简单的通，}}j模具，通过控制 X轴和y轴的位置，即可折成各种不同形状的零件。具体实现过程为：后挡料板 首先移至一确定位置限制折弯工件的折弯边长和折弯位置，滑块根据所需折弯角 度下降至下模内一定深度进行折弯，然后回程，重复以上过程直至折弯工件加工 完毕。 2 控制系统硬件图 控制系统硬件选型的原则是确保设备的稳定、可靠和长寿命运行，确保执行机构 具有快速的响应，并且具有友好的人机交互界面。本文介绍的控制系统硬件图如 图2所示。该系统由监控部分、控制部分和驱动部分构成，要实现的功能主要包 括控制参数的设置、状态和数据显示、对折弯机的控制。采用主从站方式，通过 RS232实现通讯功能，其中七位机选用触摸屏来实现系统监控功能，下位机选用 成熟稳定的PLC来实现系统的控制功能，采用路斯特公司的相关伺服产品作为系 统的驱动部分。由图2町知，X轴方向是半闭环控制，而y轴方向是全闭环控制。 2．1折弯机系统监控部分 触摸屏已成为可编程逻辑控制器(PLC)的最佳人机对话工具，其主要功能为向 PLC发送控制指令，并接收PLC反馈信息，实时数据及状态信息汇集及处理，控 制参数和状态显示等。采集到的数据中与计算相关的参数包括：目标角度、上模 角度、下模角度、下模开口、后档料位置、板材类型、材料厚度、材料宽度。使 用这些参数计算转换出压力、进深、校正后的后档料位置，发送给PLC控制系统 运作。另外，用户管理通过口令赋予操作者不同的权限，较低的权限无法修改高 级参数，这样叮以保证参数安全。目前，在工作现场折弯机具有3种工作方式： 点动方式、单次方式和连续方式，且在上位机上应具有编程功能和调机功能。图 3为人机界面的主框图。本系统上位监控部分由一台三菱触摸屏(GOTl000)，配 以监控软件来完成。 2．2折弯机系统控制部分 本系统选用PLC作为系统的控制单元，充分的利用了PLC的各种技术优点：技术 逻辑判断和控制能力强，从硬件上采用隔离、滤波措施有效地抑制和消除了干扰， 扩展性和柔性好，通信能力强，且可移植性好，在不改变硬件的情况下，只改变 软件的程序就可以实现不同的功能。因此，采用PLC作为系统的控制单元，町以 缩短开发周期，提高系统的可靠性。其要完成的主要功能足：接收上位机的 指令，完成对折弯机各执行机构的控制；实时采集现场数据和状态信息，并及时 传送给上位机。在运作的过程中PLC还负责监控机械的状态，监控限位开关状态。 即在PLC的控制下，X轴伺服电机驱动后挡料精确定位，y轴伺服电机驱动滑块 上下运动，从而使折弯机械运作起来。 本系统选用的是三菱公司的FX3U作为系统的控制单元。之所以选择FX3U系列 PLC是因为它采用了必威体育精装版的高性能CPU，且基本兼容了FX2N系列的功能，运算速 度有了大幅度提高，通信功能也进一步增强。主要特点包括： (1)运算速度快：基本逻辑控制指令的执行时 间为0．065弘s·条一，应用指令的执行时间为 0．642“s·条一1； (2)I／0点数最多可以达到384点； (3)存储器容量大，RAM可达64kB，还可以 使用“闪存”卡； (4)通