基于西门子PLC的冲压控制系统设计

席阳

【摘 要】本文描述了基于西门子PLC的压力机冲压控制系统的设计，系统可实现自动送料，冲压，自动堆料及计数功能，具备节约成本、提高生产效率安全性高等特点，有一定的发展前景。

【关键词】PLC；冲压控制；系统设计

0 引言

冲压机床是一种通用锻压装备，通过施加强大的压力，实现对金属材料切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。

将PLC技术应用于传统的冲压机床，充分利用PLC系统构成灵活，编程简单，维护方便，可靠性强等优点，可以设计实现自动送料，冲压，自动堆料及计数功能的自动冲压系统，从而节约物料成本，提高生产效率。

1 设计思路

系统的控制动作可分为四个步骤：送料——压模——堆料——计数。

系统中包括三台电机，分别是送料传送带控制电机M1、控制压机上下动作电机M2、机械手伸缩控制电机M3。使用五个接近开关进行位置控制，分别为：送料限位和下限位，模压上限位，机械手伸限位与缩限位。另有一个光电开关设置在料板下落处，进行计数。

机械手用丝杆带动装有吸嘴的平板运动，实现机械手的伸出与缩回动作。这样不仅传动迅速而且平稳，靠吸嘴吸附料板，还避免了对料板造成的伤害。

系统共计4种操作模式。按自动化程度的高低设为自动、半自动及手动三种操作模式，由操作人员根据工作需要人工切换选择。另有一种复位模式，主要用于调试和故障处理。

2 PLC控制系统的传动设计

系统采用三相鼠笼转子异步电动机，它结构简单、坚固、运行方便、可靠、容易控制与维护、价格便宜。

JG23-40冲床的传动系统由皮带传动、齿轮传动、轴和轴承等组成。其传动示意图如图1所示。

图1 JG23-40冲床传动示意图

JG23-40冲床采用刚性离合器，离合器将放在曲轴上。

选择电动机的功率还要考虑电动机至工作机之间的联轴器、带传动、齿轮传动、滑动轴承的效率。为了减小电动机的功率，在传动系统中设置了飞轮。在曲柄压力机传动中，飞轮的惯性拖动的扭矩占总扭矩的85%以上，综合考虑以上因素选用电动机的输出功率应该大于20KW。

飞轮的工作转速为80r/min，按推荐的合理传动比范围确定电动机的额定转速。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和压力机的传动比，最后选择电动机的型号为Y180L—4，额定功率为22KW，额定转速为1470r/min。

系统中的接近开关检测体为金属材料，根据选型原则，选用高频振荡型接近开关。该类型接近开关对铁镍、A3钢类检测体检测最灵敏，对铝、黄铜和不锈钢类检测体检测灵敏度较低，符合控制要求。

3 PLC控制系统的程序设计

PLC选用了西门子公司的ST-200系列小型PLC，具备功能强，性能价格比高等特点。

完整的程序包括主程序及自动、半自动、手动、复位等子程序，这里以自动程序为例。

图2 PLC控制程序顺序功能图

具体控制过程如图2所示，按下启动按钮，开始运料，直至碰到送料限位开关，停止动作；模具开始下压，直至压到下限位，动作停止；模具开始上升，直至碰到上限位开关，动作停止；机械手伸出，直至碰到伸限位开关，动作停止；吸嘴动作，并且机械手缩回，直至碰到缩限位开关，吸嘴放松，动作停止；完成一个周期。

4 结论

本系统相比较于传统的生产方式，主要特点是：生产效率高，是传统手工送料线的4-5倍；全程自动化、智能化，整个压力机系统只需2-3人进行监控等，可以极大的提高生产效率，以满足市场需求。

随着汽车工业的快速发展，对压力机技术的要求也快速提高，PLC控制实现单机连线自动化就是其发展的一个主要方向。

PLC具有可靠性高、易操作、现场调试快速灵活等特点，实现了生产过程的自动化，监控系统的自动化，既可以节约物料成本，也可以大大节约时间成本，具有广阔的发展前景。

【参考文献】

[1]王志明，胡建瑞.压力机取件机械手液压系统的设计[J].机械制造，2007（12）：48-49.

[2]刘颖，胡友波.冲压机械设计中PLC的应用[J].自动化应用，2013（7）：48-49.

[3]廖常初.PLC编程及应用[M].机械工业出版社，2007：63-120.

[4]吴浩烈.电机及电力拖动基础[M].重庆大学出版社，1996：173-174.

[责任编辑：杨玉洁]