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1、PLC 在切割机改造中的应用在切割机改造中的应用 我公司有两台设备，由于买了几年后，有同样的设备，在功能和控制系统 上都有升级版，在原来的价格上高出十几万，其实只是控制系统上的改进，在 机械部分只是稍有增加。于是我们根据公司需要，将机器由原来继电器控制改 为 PLC 控制，并且将原来的手动的部分工作改为自动，还加入了附加自动功能。 整个改造一台花费不到 6000 元，经过使用达到满意效果。 一、概述一、概述 机器是有两大部分切组成，两部分分别是一个结构相同的切割机构成，一 个固定在机座的一头，另一个安装在轨道上，根据所需尺寸，手动把活动机头 摇到所需位置，固定后，进行切削工作。经过初步设想是把
2、原来的继电器电路 改成 plc 控制，再把手动定位改成步进电机控制定位，于是就初步选用一个 plc，一个步进电机和控制器，由于考虑到经常有有数值的输入，所以除了选用 plc 外，还有输入用触摸屏或文本显示输入，经过反复考虑控制要求和成本，我 们最终选定了一家仿三菱 FX2N-MT 的板式 PLC，因为它既有高速计数和高速 脉冲输出功能，而且还有配套的文本显示，在价格上远比三菱的便宜，还省掉 了高速计数模块。再加上一个步进电机驱动器和步进电机。考虑到步进电机定 位有一定的误差，就采用了一光电旋转编码器作为位置反馈。选定主要原件后， 经过分析还可以加入自动重复同一长度的切削加工。于是初步就定下了控
3、制要 求和控制元器件。控制分为手动和自动两部分。控制元件主要是一个 plc 控制 器，一个文本显示器，一个步进电机，一个步进电机驱动器，一个光电编码器。 二、改造过程二、改造过程 （一）统计输入输出端口（一）统计输入输出端口 首先我们统计了一下输入输出点数， 输入 27 点 ，输出 20,点，因为有文 本显示器，就把一些可以做到文本显示器输入，减少了输入点数。输出部分由 于有些是成对输出，如 1 号夹紧，1 号松开，是由一个两位五通电磁阀控制， 我们就采用输出用小继电器扩展输出，减少了输出点数，同时还起到了输出隔 离的作用。这样的输出还有锯片 45 度角和 90 度角，防护盖的开和关，因此 P
4、LC 输出就减少了 6 个点。再考虑到日常的维修时，为了方便检修，于是就把 PLC 的输入和输出状态做到文本显示器中，方便查看和检修，综合考虑确定输 入输出与 plc 端口分配以及文本显示输入如下表： 输入点 PLC 端 口 文本指示 输出点 PLC 端口文本指示 编码器 A 相 X0M100 步进脉冲Y0M140 编码器 B 相 X1M101 刹车Y1M141 电源启动 X2M102 步进方向Y2M142 电机停止 X3M103 1 号电机Y3M143 左手按钮 X4M104 2 号电机Y4M144 右手按钮 X5M105 1 号夹紧Y5M145 1 号锯下限位 X6M106 2 号夹紧Y6
5、M146 2 号锯下限位 X7M107 1 号 45 度Y7M147 1 号盖限位 X10M108 2 号 45 度Y10M148 2 号盖限位 X11M109 1 号盖关Y11M149 1 号压力 X12M110 2 号盖关Y12M150 2 号压力 X13M111 1 号锯进Y13M151 急停 X14M112 2 号锯进Y14M152 最大行程 X15M113 电源Y15M153 最小行程 X16M114 电机过载 X17M115 手动自动 X20M116 1 号锯上限位 X21M117 原点限位 X22M118 上表中的 M 和下表中的 M, D 都为文本显示器对应 plc 中的地址。
6、 文本输入对应辅助继电器 文本输入对应寄存器 1 号角度 M170 实际编码脉冲 D200 2 号角度 M171 设定尺寸 D201 1 号电机启动 M172 实际数量 D202 2 号电机启动 M173 设定数量 D203 1 号电机停止 M174 编码系数 D204 2 号电机停止 M175 脉冲系数 D205 定位开始 M176 设定脉冲数 D206 定位停止 M177 原点补偿 D207 手动左移 M30 实际显示尺寸 D208 手动右移 M31 编码尺寸 D209 设定与实际偏差 D210 自动长度 D211 自动长度脉冲 D212 （二）元件的选配（二）元件的选配 选定 PLC 为
7、国产仿 FX2N-40MT-4AD-2DA，文本显示器为 TP204，步进电 机采用 0.75KW 步进电机以及配套的驱动器，加上位置反馈的光电旋转编码器， 为了达到精度和双向计数，还有使用的环境，选用了每转 2000 脉冲，A,B 相输 入的光电旋转编码器（型号 SP58/10-2000BZ-5-30FG2） 。 （三）控制改进（三）控制改进 1、改进前：原来机器是继电器控制电路，操作有一个电源启动按钮，两个 电机启动按钮，和两个电机停止按钮，分别控制两个切割锯片的电机启动和停 止。一个急停按钮，两个锯片角度选择按钮，一个刹车开关。还有两个双手操 作按钮，他们功能是：当单独任一按钮按下时，夹
8、紧气缸动作夹紧加工型材， 松开时气缸复位松开，当两个同时压下，首先是夹紧气缸动作，当夹紧气缸加 进到位，即夹紧缸气压都到设定值时，防护盖动作，防护盖关上到位后，切割 锯片上升，进行切割，切割完成，松开双手按钮，切割锯片退回，当退回到位 后，防护盖打开，然后夹紧气缸复位，加工完成。在这里加工型材的长度需要 通过一手动摇轮来移动活动切割机头定位，再用气缸刹车。 2、改进后；操作按钮做了调整，将电源按钮和急停，双手操作按钮，保留 原有功能；将两个电机启动按钮和角度选择按钮去掉，把他们做到文本显示器 中，把刹车开关改为手动自动选择开关，考虑到电机停止的需要和安全，把原 来两个按钮功能做到文本显示器中，
9、外面在保留一个电机停止按钮，但功能改 为两个电机同时停止的按钮，单独停止则用文本显示器中的按钮。锯片角度选 择直接做到了文本显示器中。定位用步进电机定位，定位完成后自动刹车，然 后进行原来的操作功能，我们把它作为手动功能，并且加入了计数功能，并且 可在文本显示器上设定和显示。在增加了自动定长重复切料功能，能设定好固 定长度后，设定所需数量，就可以自动完成所设定的数量后自动停止。 在输出 上，将原来的控制逻辑用的中间继电器去掉，直接从 PLC 输出，接到用于隔离 和扩展用的小继电器上。再从继电器输出，并且加入必要的互锁和保护环节。 （四）根据控制要求，我设计（四）根据控制要求，我设计 PLC 控
10、制流程图如下：控制流程图如下： 初始寻原点 长度定位 自动复位 寻原点 关上防护覆盖 电机启动 角度选择 自动手动选择 锯片进给 刹车 电源启动 2 号头定位 夹紧型材 锯片退回2 号夹紧 关上防护盖 （五）（五）PLC 程序如下：程序如下： 锯片进给 锯片退回 防护盖打开 2 号回原点 1 号夹紧 2 号松开 1 号松开 加紧松开 （六）（六）TP204 界面如下：界面如下： 1, 主菜单界面： 2，手动工作界面。 3，自动工作界面。 4.输入点状态界面（维修用） 。 5 输出点状态界面（维修用） 。 6，参数设置界面。 7，调试界面。 （七）根据上面要求以及程序，设计线路图如下；（七）根据
11、上面要求以及程序，设计线路图如下； 三、安装调试三、安装调试 按图接线，安装接线后，经检查确认无误后，进行绝缘测试，空操作测试 等合格后进行通电调试， 首先进行定位调试，选择手动工作方式，按照步进电机驱动器说明书，设 置有关电机参数，然后通过文本显示器中的调试界面手动使电机左右前进，观 察电机运行情况，适当调整参数，使电机运行平稳。再通过文本显示的电机脉 冲个数和编码脉冲个数计算出电机脉冲系数和编码系数。 脉冲系数=单位长度中电机脉冲个数 / 单位长度 编码系数=单位长度中编码器的脉冲个数 / 单位长度 经过多次试验计算两个系数，分别求出他们的平均值，把他们写入参数设定中 对应参数项，然后让
12、2 号机头回原点，测定原点补偿值，再把它写入对应项中。 接下来输入一长度，使机器自动定位，测试其定位的精度和平稳度，适当调整 电机加减速时间，使定位达到准，稳，快。那么定位调试就达到了要求。 接下来就进行手动工作调试：选择手动工作方式，先测试电机启动和停止， 正常，锯片角度转换测试，正常，再输入长度和加工数量，进行空料测试，完 成整个手动加工。来回几次，测试是否达到要求，合格后，进行实料加工，检 验是否合格，正常后进行自动工作测试，调试程序如手动工作步骤相似。 工作合格后，进行安全测试，检验急停，大小限位等安全措施是否达到要 求，合格，整个调试结束。 四、总结整理四、总结整理 整个调试结束后，总结改进经验，整理相关资料，装订成册，作为机器 档案保存。 五、参考文献五、参考文献 1、 FX2N-40MR-4AD-2DA 手册 2、 TP204 使用说明书
