钢板冲压机控制系统设计.pdf

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第4期
水力采煤与管道远输
2012年12月
HYDRAULIC COAL MINING PIPELINE TRANSPORTATION
Dec.2012
钢板冲於机控制系设计
郭玉朋
牒炭科学研究总院彦山究院选中心河北唐山063012)
摘要:提出了钢板冲压机控制系统的总体设计方案;分析了两台电机的工作原理及冲压的エ
作过程;根据已知参曼进行数学建模;对已知量和建模結果分配存储单元;确定PLC与生产过
程的/O端ロ:设计整体机构工作流程图,从而依据流程图编写控制梯形图;通过触摸厮渀接
PLC进行人机交互
关键词;钢板冲压机控制系统数学建模
中图分类号:TG385.1文献标识码:B文章编号:1006-0898(2012)04~063-04
0前言
由曲柄轴输人,再通过達杅连接曲柄轴和冲头传
递能量,从而带动冲头上下往复运动。这样可以
控制系统是钢板冲压机中钢板运动及加工使冲头实现快进、高速返回的运动规律
过程的核心,既可以保证钢板的加工精度,又可
以提高钢板的加工效率,保迁加工质量。因此,
控制系统应用决定着冲压机加工的发展。这里
所研究的钢板神压机控爾系统是采用PLC控制
Sarw Metp
系统对钢板冲压机的送料装置及冲压装置进行
控制,使其达到有效的协同工作,以便提高冲压
机的加工质量,缩短加工时间。
1控制要求及设计方案
1.1结构分析
钢板冲压机结构如图1所示。该机由两部分
图1钢板冲压机结构图
组成:①传送钢板机构,其动力是由发电机经减1.2控制要求
速器减速,再经由夹层辊输人,然后通过夹层辊
根据工艺要求和设备操作特点,该系统应满
的摩擦力带动钢板运动;②神压机构,其动力是
0.95%左右,并时有超限现象发生,严重影响
考文献
295工作面的安全生产。2011年6月下旬,该
矿开姶在1295工作面采用高位裂隙抽放技术以
[1]矿安全规裎.国家安全生产监督管理总局.2011.01:75
来,瓦斯抽放效果十分明显,测量123回风上i
[2]徐永斯,《采矿学》,中间矿业大学出版社,2003
I3」李宵安、姚精明等,高位骷孔瓦斯抽放技术理论与实践,煤
300mm抽放管负压、浓度等技术参数时发现
炭科学技术,2007.04
管内负压一般保持在15.1~17.2kPa,瓦斯浓度[4]成、抽泉、吴海进、顶板高位钻孔热放在瓦斯治理中的
一般保持在16.0%~19.5%。实施顶板高位水
应用,煤奪工程,2005.09
平抽放技术后,该匚作囿采煤肘上隅角的瓦斯浓
度已降至0.2%~0.3%,此后观察上隅角瓦斯浓作者筒介
度一直没有反弹,保迁了1295工作面的安全、稳
吴青(1960-),男,内蒙古鸟海人,本科学历,高级工程
师,神华乌海能源公司安全副总经理,长期从事“一通三防”技术
定、高效生产,收到了良好的社会与经济效益
管理工作。
收稿日期
2012年12
水力采与管道运输
第4期
足下述控制要求:①钢板传送实现加速→匀速
碱速→停止的运动周期,然后以此周期反复运
动。②冲头上下反复运动,实现快进-低速沖压
高速返回的运动规律。③钢板传送和冲头冲
压要严格同步协调,以保证生产的连续性,即钢
板传送到位,冲头冲压准确。
控系统总体设计方案
钢板冲压机由机械部分、控制系统、电机驱
FR Las
动系统、操作系统等组成。其控網系统主要由
PLC来实现,要求钢板冲压的过程是按一定的时
序进行的。钢板从静止→加速→匀速→减速→
停止,等待神头的冲压,冲压完毕后钢板开始下
匚作循环。根据己知给定参量,包括钢板的
PE
设定长度等进行数学建模,通过数学建模可求出
加速度a等一次性计算参量,这样可以计算出钢
图2冲头电机的电气原理图
板传送中不同运动状态下的速度等。测速辊与
冲头机启新
脉冲編码器同轴相逴,系统可以通过检测到的脉
冲头电机等止
冲数来计算钢板的实时长度。
钢板冲压机的动力系统主要是电动机,冲头
由交流电机来驱动,PLC对其的控制主要是实现
2
它的启动和停止。而钢板的传送由步进电机来
机后
驱动,其控制较复杂,不仅要考虑它的速度控制,
电机华止
00e4
而且还要考虑相数和拍数的控制
通过触摸屏实现PIC控系统与机械系统
的人机交互。
2驱动系统分析与PLC外电路设计
2.1驱动系统分析
入物出
冲头电机把动力传给曲柄轴,再通过连杆带
图3输入输出端口图
动冲头上下反复运动。三相异步电动机的结构步距角B、测距辊周长mD、冲头电机转速n、钢板
简单,维护容易,价格便宜,具有较好的稳定性和匀速时速度、设定长度10;一次性计算参量有加
动态特性,因此,选择系列的三相异步电机作速度a、匀速点ち、减速点2、脉冲当量X、匀速脉
为冲头电机。三相异步电动机应用于冲头冲压,冲宽T4、初始脉冲宽T,脉宽增量4T。钢板脉
按下启动按钮0000后运转,按下停止按钮冲宽7
00001就停止。图2是电机的电气原理图。
2.2PLC外电路设计
PLC的控制对象是钢板冲压的工作过程,钢
板冲压的工作过程有许多控制变量,如:压力、速
V=o xt
(2)
度、电压、开关量等,因此,需要相应的/0模块
由于两式的参量单位不同,所以对其进行单
作为PLC的CPU与钢板冲压的桥梁。系统的レ位转换,整理化简得到
0接线图如图3所示。
5 xnx
4xy-18×n×L。
(3
3控制系统数学建模
把(2)、(3)两式进行单位转换,整理化简得
钢板沖压机控制系统中已知昼有减速比K