组成的瓷砖冲压机自动控制系统

1、PLC组成的瓷砖冲压机自动控制系统.一、 前言当前,随着建筑业装饰材料市场的需要,不少企业从国外引进瓷砖建材成形加工冲压机设备。就普通一台压力高达3550MPa左右的冲压机设备整个系统而言,一般花费就要二百万元左右人民币。因此,研制这类瓷砖冲压机,已成建材行业的当务之急。可编程序控制器作为新一代的工业控制器,具有开发柔性好,接线简单,硬件安装方便,抗干扰性能强等明显特点。用来控制建材加工瓷砖冲压机的电气控制系统,是理想的选择。尤其是模块式PLC组合功能灵活,通讯能力强,可以充分发挥PLC在实时控制中的技术优势的作用。同时也使瓷砖冲压机设备提高一个新的档次。系统运行结果获得了较满意的效果。二、生

2、产工艺过程与电气控制要求图1为瓷砖成形加工冲压机的生产控制过程示意图。瓷砖冲压机主要由机械本体,液压系统,电气控制系统和辅助控制系统组成。瓷砖冲压机的整个动作过程直接由液压控制系统驱动执行,而相应的电磁阀动作则由电气控制。1. 瓷砖冲压机的生产过程开动油路系统,起动油泵电机和滤油泵电机,并使相应压力达到要求。模具顶料器动作,控制顶料缸,墩料缸上升、下落等工作。推料车系统运行,主要完成推出成品,送入输送带,并均匀布料后快速退回原位,等待下一次动作。推料器动作由凸轮系控制。压制过程主要实现:待上模到达加压位置,系统进入一次压制,加压到8MPa排气系统二次压制(中压17MPa),直至连续加压到35M

3、Pa(高压)卸压上模快速上升回到原位。整个压制过程主要由时间顺序控制。2. 电气控制要求根据生产过程工艺要求,电气控制必须满足:(1)手动操作与自动操作控制手动操作控制实现对瓷砖冲压机上模等指定动作进行单独控制,自动操作控制必须实现单步、单周期和连续控制三种形式。其中压制过程要求用时间程序控制,主要对T1T8(从0.05s0.5s不等)采用外部输入的拨盘控制形式,便于实时更改时间控制值。(2)联网通讯控制要求与上位机联网,实时监视设备运行情况,显示操作过程状态变化及有关参数。(3)安全措施强调增设互锁、紧急停机、故障报警等。三、 系统组成与控制程序设计1. PLC控制系统用PLC实现对瓷砖冲压

4、机的运行控制,除了外部油路系统单独控制外,其余均由PLC来完成。显然,这里既有主机运行控制和外部设定时间控制,又有通讯联网控制等。其中:输入设备包括:控制方式选择开关,凸轮系控制接近开关,位置检测元件信号,控制单元检测元件信号,拨盘输入单元等。输出设备包括:电磁阀线圈执行元件(DT1DT16),拨盘选通输出信号,报警与显示输出等。综合输入/输出设备的点数,本设备选用日本立石(OMRON)公司生产的C200HPLC作为瓷砖冲压机控制的核心控制器。因为C200HPLC是小型高档机,具有模块化结构特点,配置较灵活,智能程度较高。主机架单元除了CPU模块外,还有8个槽位可自由配置使用,刚好能满足本控制

5、系统要求。本系统I/O地址分配主要依据不同槽号分别编号,限于篇幅,各种模块I/O地址编号(略)。2. 控制程序设计(1)系统控制总体结构考虑图2为系统控制总体结构流程图。其中手动程序和自动程序是两个相互独立结构的控制程序,可利用JMP(01)-JME跳转控制指令来实现。(2)手动操作与自动操作程序设计手动操作程序主要完成控制上模升降和顶料缸、墩料缸的升降。关键在于要解决好互锁安全问题。连续操作程序控制瓷砖冲压机的控制系统主要是由自动操作程序完成的。其自动程序状态流程图属于典型的步进顺序控制,很容易用状态移位指令和顺序移位指令或步进块指令来完成。这里采用移位寄存器指令来完成顺序动作过程的控制。其

6、部分控制梯形图如图3所示。下面简要分析连续操作控制过程的基本原理:冲压机处于原位时,按下起动按钮(00112),同步接通移位寄存器的输入端和CP端,移位信号产生第一步11000,作为工作步状态使用。冲压机仍保持原位状态。移位寄存器输出11000信号后,凸轮系机构转动起来,碰到接近开关S1(00100)接通,经1100000100=1组合后送入SFT的CP端,使SFT移位寄存器状态移入下一步,SFT输出11001信号,驱动推料车前进。利用移位信号11001作前提条件,等待凸轮系执行机构转动后,碰到接近开关S2(00101)接通,经1100100101=1组合后信号作用,驱动移位寄存器转入下一步状

7、态,输出11002信号,用以控制推料车继续前进。同理,以下每一步类似控制执行。从第6步开始,移位寄存器的转步条件靠时间来实现。因此,SFT的CP端,从第6步到第13步标明时间控制,具体定时时间由外设定拨盘控制实现。当T8时间到后,由11013T8=1组合结果,转步信号送入SFT的CP端,驱动SFT移位寄存器转入最后一步状态,输出11014信号,用以控制上模快升过程,直到顶料缸水平位置接通开关S8(00107)动作,才结束冲压机一个周期动作过程。单周期操作和单步操作程序控制单周期操作控制与自动控制过程一样,所不同的是只完成一周期动作就停止。单步操作控制采用“起动选通法”来实现,按一次点动开关执行

8、一次动作,目的是为了便于调试程序。(3)外设定时间控制设计瓷砖冲压机的压制过程,按照工艺要求,加压过程的时间控制必须是0.01s0.99s范围可调。我们设计一个每组二位的BCD码拨盘电路输入,针对不同需要,选择0.1s时基和0.01s时基两种方式来选取不同时间,达到改变时间大小的控制。具体实(4)联网通讯控制设计本系统选用IBM-PC/386计算机作上位机,通过RS-232C(LK-201模块)通讯接口与下位机C200H进行联网控制。系统配置如图4所示。控制软件配置工业生产过程监控系统(CVS)软件,用以模拟瓷砖冲压机的生产运行过程。通过不同组态和构图方式、动态显示生产过程运行情况,能及时了解

9、生产工艺状况,描绘过程趋势图,显示过程数据,报告故障状态等。在联网控制中,上位机可对C200HPLC完成诸如:读写I/O继电器和内部辅助继电器,内存单元内容,读写计数器、定时器的当前值,监视PLC内部操作(包括强制ON/OFF,故障状态等)之类项目。同时还可以完成接收上位机发来的命令,发出应答信号,再由上位机通过有关编码指令来识别命令的执行情况,并进行相应的处理。至于其它控制软件设计,本系统主要为了累计产品产量,配合上位机实现每分钟动态显示,设计一个动态计数显示控制,用以产品数量的统计。另外,为了保证系统的正常工作,本系统从安全措施考虑,注重设计缺料、油温过高、油路堵塞等故障报警与显示控制。限于篇幅,这里不再赘述。四 统调试与运行系统调试将手动与自动操作控制独立分开,自动操作控制首先保证单步程序调试成功