1 引言

　　四柱裁切機是皮革、箱包、塑膠、橡膠等產(chǎn)品生產(chǎn)中廣泛使用的一種刀模裁切設備，其主要功能是將片狀原材料按刀模切成所需要的形狀，是一種工業(yè)生產(chǎn)中常用的下料機械。

　　長期以來是，這種設備采用傳統(tǒng)繼電器控制，自動化程度差，使用故障率高。本文采用PLC控制器和觸摸屏，采用編碼器、比例電磁閥，設計了一套壓力、行程可調(diào)節(jié)的四柱裁切機控制系統(tǒng)。

2 四柱裁切機結構及原理

　　四柱裁切機的機械部分由機身和液壓缸二部分組成。機身由工作臺、上壓板、立柱等組成，以四根立柱為骨架，上壓板、工作臺由螺母固定于上下兩端，將機器構成一個整體。液壓缸的結構為活塞式油缸，由缸體、導向套、活塞頭、活塞桿、鎖母、聯(lián)接法蘭等組成。

　　裁切機的動力由液壓提供，上升下降動作由電磁閥控制，本設計中采用了一個兩位四通換向閥(YV0)，一個三位四通電磁換向閥(YV1、YV2)。

　　工作過程如下：安裝好刀模，給設備通電；按下液壓泵啟動按鈕，液壓泵起動；放入原材料，雙手同時按下裁切按鈕，電磁閥YV0、YV1得電，上壓板快速下行，到達指定位置，電磁閥YV1失電，轉為慢速下降；到達裁切位置，比例閥加壓進行裁切。裁切到位，電磁閥YV1失電，YV2得電，上壓極決速上升，返回原位。取出成品，放入新材料，重復以上過程。

　　根據(jù)以上工作流程，可得到裁切過程，電磁閥及對應PLC輸出點列表，見表1。

　　裁切行程位置由編碼器進行精確設定。各個階段，可用比例閥調(diào)節(jié)液壓流量。控制速度及壓力大小。工作過程中，只要按下急停按鈕，上壓板立即停止下降，YV2得電，向上運動，直接返回．

3 電氣控制系統(tǒng)設計

　　為提高設備使用和操作性能，實現(xiàn)設備自動化控制，提高裁切產(chǎn)品質量，系統(tǒng)完全采用數(shù)字化設計。

　　3.1 液壓泵控制

　　液壓泵為三相異步電機，功率為5.5kw，其主電路采用接觸器直接起動。操作箱上設有液壓泵啟停按鈕，啟停信號送入PLC，由程序給出輸出信號，控制接觸器線圈，實現(xiàn)液壓泵起停。

　　3.2 裁切行程控制

　　在運動部件上安裝同步齒條，在機殼上固定安裝編碼器．編碼器軸上安裝有同步齒輪，隨運動部件的上下移動，齒條帶動同步齒輪旋轉，編碼器輸出脈沖，從而實現(xiàn)裁切行程位置采集。編碼器線數(shù)越高，其行程精度也越高。

　　設備通電后，根據(jù)工藝要求。在觸摸屏上設置裁切行程參數(shù)。正常工作裁切時，由PLC比較當前位置與行程參數(shù)設定值，對液壓電磁閥組控制。行程參數(shù)設定也可采用手動學習操作，由PLC自動記憶手動操作裁切位置，作為設置值，此設定值還可以在觸摸屏上進行手動微調(diào)，提高裁切質量。

　　3.3 裁切壓力控制

　　裁切時，在初始下行時．以較快速度下降，到達一定位置時，變成慢速，當達到裁切位置時，加壓裁切并保持，確保裁切效果．徹底切斷材料。為實現(xiàn)壓力可調(diào)節(jié)，采用了電液比例閥。

　　電液比例閥是將電量轉變成液壓輸出量的電液轉換元件。隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，電液比倒系統(tǒng)的性能得到顯著改善，因而得到廣泛應用。

　　本系統(tǒng)在FX2N-32MR基本單元基礎上擴展了一個FX2N-3A模擬量模塊，通過其模擬量輸出通道，輸出0-10V電壓給HNC1085比例閥驅動器，驅動器再輸出對應電流0-850mA，驅動比例閥開度，實現(xiàn)裁切壓力的控制。

　　3.4 其他輔助控制

　　為確保裁切安全，設置了雙手啟動按鈕，同時為了以防萬一，防止壓手，或者異物壓入，還設置了操作臺光幕保護。為防止超限程，損壞設備，安裝了上下限感應位置開關．為防止電機過載，把液壓泵熱繼電器的常開接入PLC．發(fā)生過載時，自動停止液壓泵并報警。

4 PLC程序設計

　　FX2—32MR程序采用三菱公司編程軟件GX Developer Version8．86進行設計，采用梯形圖語言，直觀，方便易用。

　　4.1 編碼器連接及編程

　　位置計數(shù)采用雙向高數(shù)計數(shù)器C251，當上下壓板合模時，C251清零，上壓板向上時，C251增計數(shù)，當上壓板向下時，C251減計數(shù)。采用比較指令，把C251當前值和設定的上限位置、加壓位置、差動位置、裁切終點的值進行比較，比較結果對輔助繼電器M賦值，作為控制閥動作的轉換點。當進行觸摸屏行程設定時，將C251復位。同時可以根據(jù)試模情況，在觸摸屏上對裁切終點進行微調(diào)。

　　4.2 電液比例閥的控制編程

　　在裁切不同的過程中，根據(jù)壓力控制的不同要求，由PLC控制FX2N-3A模輸出0-IOV電壓，給比例閥驅動器HNCl085，HNCl085輸出對應電流，控制比例閥的開度，從而實現(xiàn)壓力和流量控制。

　　數(shù)據(jù)寄存器D197中存放的是對應比例閥開度數(shù)值。在上壓板達到不同行程位置時，把觸摸屏參數(shù)設定中對應的位置設定值賦給它。

5 MCGS組態(tài)界面設計

　　人機界面采用北京昆侖通自動化軟件科技有限公司的PC7062K，它是以嵌人式低功耗CPU為核心(ARMCPU，主頻400MHz)的高性能嵌入式一體化觸摸屏。該產(chǎn)品設計采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏(分辨率800*480)，四線電阻式觸摸屏(分辨率1024 X 1024)。屏內(nèi)置了嵌入版MCGS組態(tài)軟件，使用方便、直觀、成本低。組態(tài)設計充分考慮操作，管理方便，分別設計了歡迎、主功能、行程設定、手動測試、運行參數(shù)、距離參

　　主畫面主要用來顯示日期、實際行程位置、當前裁切數(shù)量、當前狀態(tài)的模擬顯示．畫面的切換等。行程設定畫面，是在手動操作下，完成一次裁切，由PLC自動記錄編碼器脈沖，作為位置設定參數(shù)。手動測試畫面是為了調(diào)試方便，按下對應按鈕時，實現(xiàn)點動控制。運行參數(shù)設定畫面用來設定裁切時間常數(shù)、每一段行程的壓力大小等。

6 結束語

　　本文以FX2N系列PLC為控制器，以MCGS觸摸屏為人機界面設計了～套壓力、行程可調(diào)的四柱裁切機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)在設備上應用以來，直觀易學，操作方便，裁切精度高，效果好，取得了良好的經(jīng)濟益。