CN202720488U

CN202720488U - 基于plc的折弯机的自动控制系统

Info

Publication number: CN202720488U
Application number: CN 201220451629
Authority: CN
Inventors: 鞠青辰; 梁雅婷; 王鹏飞; 王海祥
Original assignee: Jinling Institute of Technology
Current assignee: Jinling Institute of Technology
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2022-09-06

Abstract

本实用新型公开了一种基于PLC的折弯机的自动控制系统，包括：触摸屏、PLC可编程逻辑控制器、定位模块和伺服单元；触摸屏用于采集用户输入的折弯相关参数信息；PLC可编程逻辑控制器用于监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的；定位模块通过扩展接口与PLC可编程逻辑控制器间通讯控制，通过产生高速脉冲来实现对单轴伺服电机的开环速度、位置控制；伺服单元包括伺服驱动器和伺服电机。本实用新型机械结构组成简单，可以组态成良好的人机交互界面，软件程序可读性高，可移植性强。实验数据得出系统定位精确度高，可以达到三位小数。

Description

基于PLC的折弯机的自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及工业控制及自动化技术领域，尤其涉及一种折弯机的自动控制系统。

背景技术

折弯机因其模具的通用性好、工艺简单、应用范围广，在制造加工业中得到非常广泛的应用。数控机床是电子信息技术与传统机床技术相融合的机电一体化产品，特别适合加工复杂形状的工件。折弯机是工件加工中最复杂的构成之一，在普通折弯机上，需要相当长的调整时间，才能生产出良好的工件，数控折弯机可以根据角度自动计算机械位置，降低操作难度，大大缩短调整时间，提高工件质量。

目前数控折弯机行业虽然发展迅速，但数控折弯机的控制系统仍然存在很多不足和缺陷：计算位置不够准确，控制精确度不高，灵敏度不够，结构复杂，不容易控制，故障率高一级成本高。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单，容易操作，控制精确度高，而成本较低的折弯机的控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种基于PLC的折弯机的自动控制系统，包括：触摸屏、PLC可编程逻辑控制器、定位模块和伺服单元；

触摸屏用于采集用户输入的折弯相关参数信息：物料长度、折弯角度、折弯次数，并将采集到的参数信息发送给PLC可编程逻辑控制器；

PLC可编程逻辑控制器包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及智能通讯模块，用于监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的；

定位模块通过扩展接口与PLC可编程逻辑控制器间通讯控制，通过产生高速脉冲来实现对单轴伺服电机的开环速度、位置控制；

伺服单元包括伺服驱动器和伺服电机，所述伺服驱动器与PLC可编程逻辑控制器中的伺服控制单元连接，相互传送信号，带动伺服电机运转，从而带动传动机构的运动。

所述定位模块产生高速脉冲的频率为12HZ到200HZ。

所述伺服驱动器通过CNI 端口与PLC可编程逻辑控制器中连接，通过CNI 、CN2端口与伺服电机连接。

本实用新型的优点是：机械结构组成简单，可以组态成良好的人机交互界面，软件程序可读性高，可移植性强。实验数据得出系统定位精确度高，可以达到三位小数。

附图说明

图1是本实用新型基于PLC的折弯机的自动控制系统的结构示意图。

图2是本实用新型控制系统工作过程流程图。

图3是折弯工艺分析图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种基于PLC的折弯机的自动控制系统，包括：触摸屏、PLC可编程逻辑控制器、定位模块和伺服单元。

触摸屏采用的是型号为TD400C的文本显示器，用于采集用户输入的折弯相关参数信息：物料长度、折弯角度、折弯次数，并将采集到的参数信息发送给PLC可编程逻辑控制器。

PLC可编程逻辑控制器采用的是型号为S7-200的PLC。S7-200系列是一种可编程序逻辑控制器(Micro PLC)，它能够控制各种设备以满足自动化控制需求。S7-200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。

定位模块为EM253位控模块，集成有“5个数字量输入点”（STP，停止；RPS，参考点开关；ZP，零脉冲信号；LMT+，正反向硬极限位置开关；LMT-，负方向硬极限位置开关），“6个数字量输出点”（4个信号：DIS,CLR,P0，P1，或者P0+、P0-、P1+、P1-),用于S7-200 PLC定位控制系统中。通过产生高速脉冲来实现对单轴步进电机的开环速度、位置控制；通过S7-200 PLC的扩展接口，实现与CPU间通讯控制。提供从12HZ到200HZ的脉冲频率，增减速度的曲线拐点，既支持S曲线，也支持直线。控制系统的测量单位，即可以采用脉冲数，也可以采用工程单位（如：英尺、厘米），并且提供螺距补偿功能。支持多种工作方式：绝对方式、相对方式、手动方式，能够提供连续的位置控制工程，最多可以支持25个位置点的控制。每段运动轨迹包络，可以有最多4种不同的速度实现，提供4种不同寻找原点的方式，便携安装、拆卸的端子连接器。

伺服单元包括伺服驱动器和伺服电机，伺服驱动器型号为ESDA 15B-CB 301 C 2 7F。伺服通过自身带有的CNI 端口与PLC 系统中的伺服控制单元连接，相互传送信号。伺服驱动器带有的CNI、CN2 端口设有多个输入输出端子，通过对这些端子的引用，可以达到对伺服电机的速度、正反转、给定距离、定位反馈以及故障信号等参数的控制。伺服驱动器的工作原理是接收PLC 控制程序输出的脉冲信号，包括自动信号、手动信号、极限信号、原点信号等，并把此信号转换为控制伺服电机定子绕组依次开关频率、方向和脉冲数量的驱动信号，使电机运转，联轴器带动模块式电动直线驱动系统来进行自动定位的工作。

用户用文本显示器输入物料长度、折弯角度、折弯次数3个变量，PLC将这些采集的数据参数进行一系列公式计算，转换出控制物料长度的X轴运动长度和间接控制角度的Z轴的进深。随即按下X轴启动按钮，伺服驱动的X轴将会根据用户设置的物料长度运动到设定的位置。然后，用户再按下Z轴启动按钮，Z轴将会已设定的速度运动到设定的距离，完成一次折弯操作。另外物料板下有一个行程开关，当Z轴下降时触碰到行程开关，行程开关给S7-200一个信号后，S7-200内部的计数器完成一次计数。就这样，系统重复刚刚的操作，直到达到用户设定的次数。当PLC中计数器的值与用户设定的次数相同时，Z轴回到起始参考点，折弯机系统工作任务完成，系统等待下一次工作任务。系统工作过程流程图如下图2所示。

控制算法如图3所示的折弯工艺分析图中，A 为编程角度, B 为下模角度, V为下模开口宽度, R为折弯后的内圆弧半径, h为进深。另外, 设板材厚度为t。

H = V / 2 / tan(A / 2)

h = H - (R + t) / sin(A / 2) - R

这里，为了计算方便，忽略板材的厚度t，从而折弯后的内圆弧半径R也可忽略。当然，我们不考虑板材在折弯过程中的回弹，即不考虑板材的塑性形变与弹性形变。

所以，此时的公式可简化为：

h = V / 2 / tan(A / 2)

另外，V的长度是固定的，设此折弯系统中V=2cm，则公式又可简化为：

h = 1 / tan(A / 2) 。

以上为本实用新型的最佳实施方式，依据本实用新型公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见的想到一些雷同、替代方案，均应落入本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种基于PLC的折弯机的自动控制系统，其特征在于包括：触摸屏、PLC可编程逻辑控制器、定位模块和伺服单元；

2.根据权利要求1所述的基于PLC的折弯机的自动控制系统，其特征在于：所述定位模块产生高速脉冲的频率为12HZ到200HZ。

3.根据权利要求1所述的基于PLC的折弯机的自动控制系统，其特征在于：所述伺服驱动器通过CNI 端口与PLC可编程逻辑控制器中连接，通过CNI 、CN2端口与伺服电机连接。