等離子上料系統的設計與應用

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等離子上料系統的設計與應用等離子上料項目中需要對不同型號的板料進行插入定位銷送進，由於定位孔孔位隨型號變化，因此對設備的自動化、柔性化、電氣化均有較高的要求。本項目選用上位機（人機界面）→PLC+位控模塊→伺服驅動器→伺服電機為4級控制主體的框架進行設計。

目錄

案例背景介紹

等離子上料項目中需要對不同型號的板料進行插入定位銷送進，由於定位孔孔位隨型號變化，因此對設備的自動化、柔性化、電氣化均有較高的要求。本項目選用上位機（人機界面）→PLC+位控模塊→伺服驅動器→伺服電機為4級控制主體的框架進行設計。結合此設計項目，筆者淺談一下以PLC為核心，以伺服為載體，以人機界面提高設備的柔性，並通過Compobus/S總線進行布線的電氣系統的綜合應用。

1　等離子上料系統工藝流程介紹

等離子上料系統（以下簡稱上料系統）示意圖。等離子左右兩側各有一台平板沖，當板料從平板沖落完料後，由各自的磁吊梁放置到所需工位上，每側有5個工位可供選擇，包括下料工位、上料工位、等待工位和成品區工位。其中工位位置參數可在觸摸屏中預先設定和更改。當等離子發出允許進料信號時，按到插銷位置，伺服小車自動走到板料定位孔處，並頂起定位銷，按到上料位置，伺服小車自動走到等離子工作區域，等離子切割完畢後，再返回到插銷位置，退銷，控制磁料梁吸料放到成品區工位。

案例實施與應用情況

2　系統硬件的選型

硬件的選型主要從性價比、技術人員熟悉程度及採購周期等方面考慮。控制系統的架構圖。

（1）上位機的選擇

上位機主要用於不同板料參數的設定，如到插銷位置、到上料位置，既可以提取已有型號（初次設定，重複提取），又可以重新設定（增加新型號參數）；另外，上位機還可以監控上料系統各部分運轉、報警情況；並且還可以在操作台按鈕失效時進行上位機操作。本項目選擇PROFACE10.4寸觸摸屏，其編程口為標準USB接口，並有COM1、COM2兩個PLC通訊口，可以採用RS232與RS422兩種通訊模式。此項目由於PLC與操作台距離超過15米，因此使用RS422通信模式。

（2）PLC的選擇

PLC選擇OMRONCJ1M系列，使用CPU13作為控制中樞，並選用3個NC213位置控制模塊，每個模塊控制2個伺服驅動器。OMRON的PLC應用廣泛，使用可靠，其編程方法都大同小異，使用的編程軟件和編程電纜可以兼容，方便維修人員進行維護。而此次選擇的CJ1M系列屬於低成本PLC，其主要特點為：無需底板，實現更靈活的機架寬度，並可以實現更靈活的單元組合，可以給基本的I/O單元分配任意字，可以擴展機架，且能夠為以後的升級作準備。由於此項目涉及的I/O點比較多，且兩個操作台與總控制櫃有一定的距離，因此，選用CJ1W-SRM21的CompoBus/S單元，基於分散控制和減少接線的高速ON/OFF總線，使用它可以將控制櫃和操作櫃之間布線的工作量大大降低，更重要的是線少，故障點也少，對於以後的維護提供了極大的便利。

（3）伺服系統的選擇

伺服系統選擇安川系列的驅動器和電機。在此項目中需要4個伺服送料小車、2個磁上料平移伺服，根據計算所需扭距，分別選用0.85kW（SGMGH-09ACA）和2.9kW（SGMGH-30ACA）伺服電機及相對應的驅動器。

（4）其它硬件的選擇

磁吊樑上下2台電機需要有調速功能，因此選用三菱電機通用變頻器進行控制；其它諸如斷路器、接觸器、接近開關等常用部件均選用施耐德電氣和OMRON品牌，可靠耐用且性價比突出。

3　系統軟件設計

上料系統的設計難點和重點為伺服送進程序的編寫，每種型號板料具有兩個定位孔，由伺服XA軸和XB軸組成移動定位銷，每個定位銷有兩個位置需要寫入：插銷位置、上料位置。插銷位置是板料定位銷在等離子進料滾道初始位置，上料位置是將板料送進至等離子工作區的位置。通過PLC和觸摸屏編程，既可以通過觸摸屏選擇板料型號，也可以直接在觸摸屏中輸入數控軸的移動數據參數。