PLC在数控弯管机上的应用论文
随着工业经济快速发展, 许多金属管的形状要求也不断复杂化, 极大地推动了弯管机系统设计和开发。同时, 传统的二维式的弯管机已无法满足复杂的工业需要, 以及可编程控制器 (PLC) 在工业中的广泛应用, 给复杂要求的弯管系统提供技术保证。数控技术的引入成为弯管行业的一次技术革命, 不管从弯管速度、精度上都是具有相当的优势。
数控弯管将管材夹紧在弯曲模上, 随弯曲模一起转动, 当管材被拉过压块时, 压块即将管材绕弯在弯曲管上, 属于成形模弯曲工艺。由于采用先进的数控弯管机床实现绕弯工艺, 可以大大地提高生产效率, 保证产品的质量, 并且可以方便地调节工艺参数, 既准确又稳定地完成弯曲、送进、转角等动作, 保证了管制件的弯曲准确度。同时, 结合相应的数据库软件系统, 控制程序还可以预先修正弯曲回弹量。因此, 广泛应用于汽车、机车等零件, 如排气管、座椅、保险杠、运动器材及所有的铁管家具等。
1 系统概述
数控弯管机控制系统主要由人机界面 (HMI) 、可编程控制器 (PLC) 、三套伺服电机以及油缸和气缸等组成。带有配置功能的人机界面 (HMI) 可存储上百种工件的工艺参数, 实现人机对话。PLC控制可同时实现四轴定位和两组插补功能, 满足了数控弯管机控制系统复杂的控制要求;伺服电机是实现两个轴 (折弯轴和旋转轴) 的旋转角度控制以及实现一轴 (进给轴) 进给控制, 其中进给轴和折弯轴进行直线插补完成折弯功能, 两轴的位移由折弯的角度确定, 旋转轴根据指令进行旋转定位;电磁阀配合油缸、气缸用于实现弯管动力。
2 系统的硬件设计
2.1 控制系统原理
PLC和人机界面之间通过一根通信电缆实现实时通信。P L C接受人机界面上的操作控制按钮以及温度的参数设置和光电编码器检测的位置和角度控制信号, 使液压缸按规定的顺序完成各动作。屏幕一方面将弯管机操作控制信号和工艺参数等传送给PLC, 另一方面将PLC工作状态和运行信息显在屏幕上, 实现生产过程的动态监视。
系统的关键的设备部分是PLC。PLC是以单片机为核心专门用于工业过程自动化控制的电脑器件, 具有极高的可靠性和稳定性。本系统选用台达PLC高阶EH系列提供2*200K高速脉冲输出, 4*100K高速记数, 支持全部的三角函数和反三角函数功能, 用户程序容量16K STEP, 8000项停电保持的数据, 结合台达64K配方的HMI, 能够储存15弯的管子数百款型, 结合台达伺服独有的单轴定位功能, 完全能够满足以上全部要求。
控制系统主要分为8个部分：管材夹具控制、导摸控制、辅推控制、管芯控制/抓料、控制、小车、弯角转角等控制;而连接8部分工艺控制动作如下：初始化回零→小车到装料位置→装料→送料 (第一次实际为退料, 因为在小车头装料) →弯角→前置送料→转角→送料, 依此循环。上述动作中, 为了保证加工的精度, 初始化的回零必须采用伺服或控制器的内部回零, 在接受到回零信号后, 系统寻找编码器的物理Z相位置作为零点, 而伺服系统内置回零的功能可以简化上位控制器的回零控制的资源。弯角控制环节中, 由于材料的延展和弯缩形变导致送料小车的伺服发生一定的位移, 为保证管材有效跟随和系统的稳定 (伺服过载或管体损坏) 必须在弯管环节切换伺服控制环的模式：位置环→扭力环, 在下次送料前, 重新切换至位置环。另外在小车位置偏移时, 一定精确记录伺服偏移量, 为下次定位 (装料位置) 控制服务, 同时也是不同材料延展变形的补偿参数, 可以利用伺服分频输出 (差动和开集电极两种模式) 作为PLC的高速记数输入 (OC) 。
3 系统的软件设计
系统的软件包括人机交互界面程序和系统的主控程序。人机交互程序用于操作人员直接控制PLC, 主要为各个操作画面之间的相互转换和每个操作画面当中各个按键动作所对应的P L C程序的控制位。程序画面要与弯管的现场工作流程相适应。
当PLC程序接收到人机交互程序的操作信号后, 按照工作要求进行弯管的控制, 主程序的流程图如图1所示。
4 结语
采用PLC控制弯管机, 不仅可以对弯管角度进行准确自动控制, 提高弯管工艺精度;而且操作方便, 极大地提高了系统的可靠性及设备的自动化程度, 因此PLC在数控弯管机控制方面有着广阔的应用前景。
摘要：本文在简单介绍弯管机广泛用途的基础上, 通过利用可编程控制器 (PLC) 的自动控制和逻辑运算的优点, 可以提高数控弯管机的工艺精度, 并且可以灵活简单地在人机界面上操作PLC的程序, 希望能够对采用PLC设计数控弯管机有一定的参考价值。
关键词：PLC,数控折弯机,人机界面
参考文献
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