1 引言

　　四柱裁切機(jī)是皮革、箱包、塑膠、橡膠等產(chǎn)品生產(chǎn)中廣泛使用的一種刀模裁切設(shè)備，其主要功能是將片狀原材料按刀模切成所需要的形狀，是一種工業(yè)生產(chǎn)中常用的下料機(jī)械。

　　長期以來是，這種設(shè)備采用傳統(tǒng)繼電器控制，自動(dòng)化程度差，使用故障率高。本文采用PLC控制器和觸摸屏，采用編碼器、比例電磁閥，設(shè)計(jì)了一套壓力、行程可調(diào)節(jié)的四柱裁切機(jī)控制系統(tǒng)。

2 四柱裁切機(jī)結(jié)構(gòu)及原理

　　四柱裁切機(jī)的機(jī)械部分由機(jī)身和液壓缸二部分組成。機(jī)身由工作臺(tái)、上壓板、立柱等組成，以四根立柱為骨架，上壓板、工作臺(tái)由螺母固定于上下兩端，將機(jī)器構(gòu)成一個(gè)整體。液壓缸的結(jié)構(gòu)為活塞式油缸，由缸體、導(dǎo)向套、活塞頭、活塞桿、鎖母、聯(lián)接法蘭等組成。

　　裁切機(jī)的動(dòng)力由液壓提供，上升下降動(dòng)作由電磁閥控制，本設(shè)計(jì)中采用了一個(gè)兩位四通換向閥(YV0)，一個(gè)三位四通電磁換向閥(YV1、YV2)。

　　工作過程如下：安裝好刀模，給設(shè)備通電；按下液壓泵啟動(dòng)按鈕，液壓泵起動(dòng)；放入原材料，雙手同時(shí)按下裁切按鈕，電磁閥YV0、YV1得電，上壓板快速下行，到達(dá)指定位置，電磁閥YV1失電，轉(zhuǎn)為慢速下降；到達(dá)裁切位置，比例閥加壓進(jìn)行裁切。裁切到位，電磁閥YV1失電，YV2得電，上壓極決速上升，返回原位。取出成品，放入新材料，重復(fù)以上過程。

　　根據(jù)以上工作流程，可得到裁切過程，電磁閥及對應(yīng)PLC輸出點(diǎn)列表，見表1。

　　裁切行程位置由編碼器進(jìn)行精確設(shè)定。各個(gè)階段，可用比例閥調(diào)節(jié)液壓流量。控制速度及壓力大小。工作過程中，只要按下急停按鈕，上壓板立即停止下降，YV2得電，向上運(yùn)動(dòng)，直接返回．

3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　為提高設(shè)備使用和操作性能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化控制，提高裁切產(chǎn)品質(zhì)量，系統(tǒng)完全采用數(shù)字化設(shè)計(jì)。

　　3.1 液壓泵控制

　　液壓泵為三相異步電機(jī)，功率為5.5kw，其主電路采用接觸器直接起動(dòng)。操作箱上設(shè)有液壓泵啟停按鈕，啟停信號送入PLC，由程序給出輸出信號，控制接觸器線圈，實(shí)現(xiàn)液壓泵起停。

　　3.2 裁切行程控制

　　在運(yùn)動(dòng)部件上安裝同步齒條，在機(jī)殼上固定安裝編碼器．編碼器軸上安裝有同步齒輪，隨運(yùn)動(dòng)部件的上下移動(dòng)，齒條帶動(dòng)同步齒輪旋轉(zhuǎn)，編碼器輸出脈沖，從而實(shí)現(xiàn)裁切行程位置采集。編碼器線數(shù)越高，其行程精度也越高。

　　設(shè)備通電后，根據(jù)工藝要求。在觸摸屏上設(shè)置裁切行程參數(shù)。正常工作裁切時(shí)，由PLC比較當(dāng)前位置與行程參數(shù)設(shè)定值，對液壓電磁閥組控制。行程參數(shù)設(shè)定也可采用手動(dòng)學(xué)習(xí)操作，由PLC自動(dòng)記憶手動(dòng)操作裁切位置，作為設(shè)置值，此設(shè)定值還可以在觸摸屏上進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)，提高裁切質(zhì)量。

　　3.3 裁切壓力控制

　　裁切時(shí)，在初始下行時(shí)．以較快速度下降，到達(dá)一定位置時(shí)，變成慢速，當(dāng)達(dá)到裁切位置時(shí)，加壓裁切并保持，確保裁切效果．徹底切斷材料。為實(shí)現(xiàn)壓力可調(diào)節(jié)，采用了電液比例閥。

　　電液比例閥是將電量轉(zhuǎn)變成液壓輸出量的電液轉(zhuǎn)換元件。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電液比倒系統(tǒng)的性能得到顯著改善，因而得到廣泛應(yīng)用。

　　本系統(tǒng)在FX2N-32MR基本單元基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一個(gè)FX2N-3A模擬量模塊，通過其模擬量輸出通道，輸出0-10V電壓給HNC1085比例閥驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器再輸出對應(yīng)電流0-850mA，驅(qū)動(dòng)比例閥開度，實(shí)現(xiàn)裁切壓力的控制。

　　3.4 其他輔助控制

　　為確保裁切安全，設(shè)置了雙手啟動(dòng)按鈕，同時(shí)為了以防萬一，防止壓手，或者異物壓入，還設(shè)置了操作臺(tái)光幕保護(hù)。為防止超限程，損壞設(shè)備，安裝了上下限感應(yīng)位置開關(guān)．為防止電機(jī)過載，把液壓泵熱繼電器的常開接入PLC．發(fā)生過載時(shí)，自動(dòng)停止液壓泵并報(bào)警。

4 PLC程序設(shè)計(jì)

　　FX2—32MR程序采用三菱公司編程軟件GX Developer Version8．86進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用梯形圖語言，直觀，方便易用。

　　4.1 編碼器連接及編程

　　位置計(jì)數(shù)采用雙向高數(shù)計(jì)數(shù)器C251，當(dāng)上下壓板合模時(shí)，C251清零，上壓板向上時(shí)，C251增計(jì)數(shù)，當(dāng)上壓板向下時(shí)，C251減計(jì)數(shù)。采用比較指令，把C251當(dāng)前值和設(shè)定的上限位置、加壓位置、差動(dòng)位置、裁切終點(diǎn)的值進(jìn)行比較，比較結(jié)果對輔助繼電器M賦值，作為控制閥動(dòng)作的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。當(dāng)進(jìn)行觸摸屏行程設(shè)定時(shí)，將C251復(fù)位。同時(shí)可以根據(jù)試模情況，在觸摸屏上對裁切終點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)。

　　4.2 電液比例閥的控制編程

　　在裁切不同的過程中，根據(jù)壓力控制的不同要求，由PLC控制FX2N-3A模輸出0-IOV電壓，給比例閥驅(qū)動(dòng)器HNCl085，HNCl085輸出對應(yīng)電流，控制比例閥的開度，從而實(shí)現(xiàn)壓力和流量控制。

　　數(shù)據(jù)寄存器D197中存放的是對應(yīng)比例閥開度數(shù)值。在上壓板達(dá)到不同行程位置時(shí)，把觸摸屏參數(shù)設(shè)定中對應(yīng)的位置設(shè)定值賦給它。

5 MCGS組態(tài)界面設(shè)計(jì)

　　人機(jī)界面采用北京昆侖通自動(dòng)化軟件科技有限公司的PC7062K，它是以嵌人式低功耗CPU為核心(ARMCPU，主頻400MHz)的高性能嵌入式一體化觸摸屏。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏(分辨率800*480)，四線電阻式觸摸屏(分辨率1024 X 1024)。屏內(nèi)置了嵌入版MCGS組態(tài)軟件，使用方便、直觀、成本低。組態(tài)設(shè)計(jì)充分考慮操作，管理方便，分別設(shè)計(jì)了歡迎、主功能、行程設(shè)定、手動(dòng)測試、運(yùn)行參數(shù)、距離參

　　主畫面主要用來顯示日期、實(shí)際行程位置、當(dāng)前裁切數(shù)量、當(dāng)前狀態(tài)的模擬顯示．畫面的切換等。行程設(shè)定畫面，是在手動(dòng)操作下，完成一次裁切，由PLC自動(dòng)記錄編碼器脈沖，作為位置設(shè)定參數(shù)。手動(dòng)測試畫面是為了調(diào)試方便，按下對應(yīng)按鈕時(shí)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。運(yùn)行參數(shù)設(shè)定畫面用來設(shè)定裁切時(shí)間常數(shù)、每一段行程的壓力大小等。

6 結(jié)束語

　　本文以FX2N系列PLC為控制器，以MCGS觸摸屏為人機(jī)界面設(shè)計(jì)了～套壓力、行程可調(diào)的四柱裁切機(jī)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)在設(shè)備上應(yīng)用以來，直觀易學(xué)，操作方便，裁切精度高，效果好，取得了良好的經(jīng)濟(jì)益。