林偉

（江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安223003）

1 引 言

近年來(lái)，可編程控制器（PLC）的應(yīng)用有了飛速發(fā)展，它以可靠性高、性價(jià)比高，能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)逐漸占領(lǐng)了順序、邏輯控制領(lǐng)域［1］。隨著PLC 的廣泛應(yīng)用，當(dāng)前的各種控制場(chǎng)合對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)提出了更高的要求，PAC 的概念應(yīng)運(yùn)而生，它克服了PLC 由于長(zhǎng)期的封閉化、專有化而導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展緩慢的缺點(diǎn)，成為了近年來(lái)自動(dòng)控制領(lǐng)域最為重要的發(fā)展趨勢(shì)之一［2］。

本文以GE FANUC RX3i PAC system 為控制平臺(tái)，設(shè)計(jì)研究了一種用于工件剪切的控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文以GE FANUC RX3i PAC 為控制器，設(shè)計(jì)了一種用于工業(yè)場(chǎng)合的工件剪切系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)ぜM(jìn)行準(zhǔn)確的剪切落料。剪切裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

該剪切系統(tǒng)是基于工業(yè)場(chǎng)合而設(shè)計(jì)，用于在生產(chǎn)線中將工件裁剪成需要的長(zhǎng)度，以進(jìn)行后續(xù)的加工。系統(tǒng)的主要工作過(guò)程為：當(dāng)輸送帶上有工件時(shí)，傳感器檢測(cè)到工件信號(hào)，將信號(hào)傳給PAC，PAC 控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)傳輸帶運(yùn)動(dòng)，工件被輸送到剪切裝置端，當(dāng)工件碰到右側(cè)的行程開(kāi)關(guān)時(shí)，PAC 控制電機(jī)使輸送帶停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)電磁閥來(lái)控制剪切刀具將工件剪切并且落料，當(dāng)工件落下時(shí)，行程開(kāi)關(guān)恢復(fù)原始狀態(tài)，PAC 控制剪切刀具回到初始位置。

圖1 剪切裝置結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)組態(tài)

3.1 系統(tǒng)模塊的組成

根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，本系統(tǒng)由電源模塊、以太網(wǎng)通信模塊、CPU 模塊、數(shù)字量輸入和輸出模塊組成。通過(guò)分析，模塊選擇如下：電源選用IC695PSD040 模塊，CPU 選用IC695CPU310 模塊，以太網(wǎng)選用IC695ETM001 模塊，數(shù)字量輸入選用IC694MDL645 模塊，數(shù)字量輸出選用IC694MDL754 模塊。

3.2 基于ME 軟件平臺(tái)的系統(tǒng)組態(tài)

在ME 軟件平臺(tái)上進(jìn)行PAC 系統(tǒng)的組態(tài)，新建一個(gè)項(xiàng)目，將其命名為JQ，進(jìn)入ME 界面，然后添加任務(wù)target，選擇PACSystems RX3i，將target 命名為PAC，如圖2 所示。

在Hardware Configuration 中進(jìn)行系統(tǒng)的組態(tài)，把前面選定的各模塊添加到對(duì)應(yīng)的槽中。

點(diǎn)擊IC695ETM001以太網(wǎng)通信模塊，設(shè)置好PAC 與電腦的通信IP，這兩個(gè)IP 地址必須在同一個(gè)網(wǎng)段中。然后設(shè)定臨時(shí)IP，臨時(shí)IP 要和以太網(wǎng)通信模塊的IP地址一樣。設(shè)置好IP 后，就可以把組態(tài)的內(nèi)容下載到CPU 中，完成系統(tǒng)的組態(tài)。

圖2 ME 軟件下創(chuàng)建的新項(xiàng)目

4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

4.1 傳感器的選定

根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，本系統(tǒng)應(yīng)用了兩種傳感器，一種是光電開(kāi)關(guān)，用來(lái)檢測(cè)傳送帶上是否有工件，另一種是行程開(kāi)關(guān)，用來(lái)確定工件的剪切長(zhǎng)度。

（1）光電開(kāi)關(guān)

本系統(tǒng)選用漫射式光電開(kāi)關(guān)來(lái)檢查輸送帶上的工件，漫射式光電開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)、半自動(dòng)控制系統(tǒng)中作定位換向、距離控制、轉(zhuǎn)速測(cè)試等。它的光發(fā)射器與光接收器處于同一側(cè)位置，為一體化結(jié)構(gòu)［3］，如圖3 所示。

圖3 漫射式光電開(kāi)關(guān)工作原理圖

（2）行程開(kāi)關(guān)

行程開(kāi)關(guān)的主要作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。本系統(tǒng)中采用直動(dòng)式行程開(kāi)關(guān)，其作用是控制工件的剪切長(zhǎng)度，當(dāng)工件碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)給PAC，PAC 實(shí)現(xiàn)后續(xù)控制，如圖4 所示。

4.2 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)剪切氣缸的控制要求，設(shè)計(jì)的氣動(dòng)原理圖如圖5 所示。

壓縮空氣通過(guò)空氣過(guò)濾器和減壓閥流向電磁閥，本系統(tǒng)選用單電控二位五通電磁閥。

電磁閥在PAC 的控制下使剪切氣缸帶動(dòng)刀具實(shí)現(xiàn)工件的剪切和復(fù)位。單向節(jié)流閥在本系統(tǒng)中主要起到調(diào)節(jié)剪切氣缸運(yùn)動(dòng)速度的作用，系統(tǒng)采用排氣節(jié)流法來(lái)調(diào)節(jié)氣缸動(dòng)作速度。

4.3 PAC 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)以上的原理闡述和控制要求，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理圖如圖6 所示。

圖6 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)接收各種傳感器的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行分析和計(jì)算，再通過(guò)輸出模塊控制輸送帶運(yùn)動(dòng)和氣缸動(dòng)作。根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)的軟件流程圖如圖7 所示。

圖7 系統(tǒng)軟件流程圖

5 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)了一種用于工業(yè)場(chǎng)合的工件剪切系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述，完成了系統(tǒng)的組態(tài)，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求設(shè)計(jì)了氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，并對(duì)硬件和軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，性能穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)定的功能要求，具有一定的研究?jī)r(jià)值。

［1］ 劉正友，孫玉祥.PLC 在制鹽包裝供料系統(tǒng)中的應(yīng)用探討［J］.中國(guó)井礦鹽，2002，33（3）：41－42.

［2］ 劉博，曲偉，曲宙.基于GE FANUC Rx3i PAC System 系列電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2010（9）：86-90.

［3］ 魏剛，王謙.光電開(kāi)關(guān)在石油鉆桿內(nèi)涂層設(shè)備改造中的應(yīng)用［J］.涂料工業(yè)，2008，38（9）：47-48.