等离子上料系统的设计与应用

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等离子上料系统的设计与应用等离子上料项目中需要对不同型号的板料进行插入定位销送进，由于定位孔孔位随型号变化，因此对设备的自动化、柔性化、电气化均有较高的要求。本项目选用上位机（人机界面）→PLC+位控模块→伺服驱动器→伺服电机为4级控制主体的框架进行设计。

目录

案例背景介绍

等离子上料项目中需要对不同型号的板料进行插入定位销送进，由于定位孔孔位随型号变化，因此对设备的自动化、柔性化、电气化均有较高的要求。本项目选用上位机（人机界面）→PLC+位控模块→伺服驱动器→伺服电机为4级控制主体的框架进行设计。结合此设计项目，笔者浅谈一下以PLC为核心，以伺服为载体，以人机界面提高设备的柔性，并通过Compobus/S总线进行布线的电气系统的综合应用。

1　等离子上料系统工艺流程介绍

等离子上料系统（以下简称上料系统）示意图。等离子左右两侧各有一台平板冲，当板料从平板冲落完料后，由各自的磁吊梁放置到所需工位上，每侧有5个工位可供选择，包括下料工位、上料工位、等待工位和成品区工位。其中工位位置参数可在触摸屏中预先设定和更改。当等离子发出允许进料信号时，按到插销位置，伺服小车自动走到板料定位孔处，并顶起定位销，按到上料位置，伺服小车自动走到等离子工作区域，等离子切割完毕后，再返回到插销位置，退销，控制磁料梁吸料放到成品区工位。

案例实施与应用情况

2　系统硬件的选型

硬件的选型主要从性价比、技术人员熟悉程度及采购周期等方面考虑。控制系统的架构图。

（1）上位机的选择

上位机主要用于不同板料参数的设定，如到插销位置、到上料位置，既可以提取已有型号（初次设定，重复提取），又可以重新设定（增加新型号参数）；另外，上位机还可以监控上料系统各部分运转、报警情况；并且还可以在操作台按钮失效时进行上位机操作。本项目选择PROFACE10.4寸触摸屏，其编程口为标准USB接口，并有COM1、COM2两个PLC通讯口，可以采用RS232与RS422两种通讯模式。此项目由于PLC与操作台距离超过15米，因此使用RS422通信模式。

（2）PLC的选择

PLC选择OMRONCJ1M系列，使用CPU13作为控制中枢，并选用3个NC213位置控制模块，每个模块控制2个伺服驱动器。OMRON的PLC应用广泛，使用可靠，其编程方法都大同小异，使用的编程软件和编程电缆可以兼容，方便维修人员进行维护。而此次选择的CJ1M系列属于低成本PLC，其主要特点为：无需底板，实现更灵活的机架宽度，并可以实现更灵活的单元组合，可以给基本的I/O单元分配任意字，可以扩展机架，且能够为以后的升级作准备。由于此项目涉及的I/O点比较多，且两个操作台与总控制柜有一定的距离，因此，选用CJ1W-SRM21的CompoBus/S单元，基于分散控制和减少接线的高速ON/OFF总线，使用它可以将控制柜和操作柜之间布线的工作量大大降低，更重要的是线少，故障点也少，对于以后的维护提供了极大的便利。

（3）伺服系统的选择

伺服系统选择安川系列的驱动器和电机。在此项目中需要4个伺服送料小车、2个磁上料平移伺服，根据计算所需扭距，分别选用0.85kW（SGMGH-09ACA）和2.9kW（SGMGH-30ACA）伺服电机及相对应的驱动器。

（4）其它硬件的选择

磁吊梁上下2台电机需要有调速功能，因此选用三菱电机通用变频器进行控制；其它诸如断路器、接触器、接近开关等常用部件均选用施耐德电气和OMRON品牌，可靠耐用且性价比突出。

3　系统软件设计

上料系统的设计难点和重点为伺服送进程序的编写，每种型号板料具有两个定位孔，由伺服XA轴和XB轴组成移动定位销，每个定位销有两个位置需要写入：插销位置、上料位置。插销位置是板料定位销在等离子进料滚道初始位置，上料位置是将板料送进至等离子工作区的位置。通过PLC和触摸屏编程，既可以通过触摸屏选择板料型号，也可以直接在触摸屏中输入数控轴的移动数据参数。