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夹片机床自动化上下料的PLC选型设计

 模块化夹片机床自动上下料装置由机构和电箱两部分组成,其中机构安装在生产机床上,与振动盘及输送线配合工作,满足夹片自动化生产要求。夹片机加工结构均为锥形,振动盘保证夹片能够以正确顺序进入滑道,保证夹片内孔对准车床内涨式心轴;当夹片加工完毕后自动卸料,同时自动卸料夹片具有一定弹射距离和高度,使夹片大端面能够作为定位面坠落到自动输送线上,保证夹片可以被输送到下个工序。

   本设计利用夹片机加工本体设备实现了低成本模块化柔性化智能生产需要,该装置能将工件自动送至车床主轴进行车削加工,解决了夹片某道车削工序自动上下料问题。
 

    未来,高效率加工工艺将会不断发展,模块化夹片机床自动上下料装置在夹片自动化生产过程中能够保证夹片全天24h运转,比传统方法效率提高50%以上,且生产夹片质量稳定,互换性好,满足了大批量生产要求。
 

    采用实物制造方式对经济型模块化机床智能装卸夹片产品进行创新机构分析、触摸屏PLC继电器集成一体机式小型电箱研制以及耐久性试验,必须采取专业化分工与协作方式才能提高劳动生产率,保证产品质量,降低生产成本,满足用户需求。希望通过本文研究,能够为智能产品登上未来历史舞台做出贡献。
 

    针对夹片结构特点及车削特性,本文设计了一种模块化夹片机床自动上下料装置,该装置基于任意型号机床结构,结合气动技术、PLC控制技术与传感技术进行机构设计,其中机构部分包括料斗进给机构、定向机构、上料机构以及卸料机构等。另外,对各组成部分进行较为详细的运动学参数计算和校核,该装置能将工件自动送至车床主轴进行车削加工,解决了夹片车削工序中自动上下料问题。

 

夹片机床自动化
 

1 PLC选型的基本原则

    1.1 输入/输出的选择

    可编程逻辑处理器(PLC)作为一种工业控制系统,主要工作环境是企业加工生产现场,控制对象主要是生产设备和运输机构。PLC和外部设备主要是通过I/O模块进行通信。
 

通过I/O接口模块可以在实际生产中监控检测工作过程中的各种参数,并用这些现场数据参数可作为控制信息输入信号工操作人员进行实时控制。另外,通过I/O接口模块可以将控制器逻辑运算结果输出给被控制执行单元,并通过驱动各种执行机构实现工业自动化控制。PLC从现场收集的信息和逻辑处理运算单元一般具有较长距离,为了保证这些收集到的信息能够无误差的输入进 PLC,目前市场中出售的 I/O 接口模块都具有良好的抗干扰能力,避免信号产生误差。
 

    一般情况下,PLC都有大量的I/O接口模块,包括模拟量输入模块、开关量输入模块、模拟量输出模块、开关量输出模块以及其他一些特殊模块等,这些模块可以从外部接入,也可以根据用户自身需求单独购买。
 

    1.2 I/O点数选择

    用户根据自身要求确定控制系统所需要的I/O点数时,必须再增加10%~20% 的备用量,以保证在使用过程中可以满足使用需求。对同一个控制对象而言,因为不同用户采用的控制方法不同,即使一模一样的机构I/O点数也会有不相同的效果。部分常见输出设备及常用电气元件所需要的开关量的I/O点数。

 

 

    PLC通过I/O接口不但可以得到传感器和开关电信号,还能从控制设备(如指示灯、温度传感器、蜂鸣器、报警器等)处接收电信号和模拟信号。目前普通PLC交流电输入/输出信号一般为24~240V,直流电输入/输出信号一般为5~240V。
 

    1.4 特殊功能输入/输出

    用户根据自身需求选择PLC时,可能会因为自身特殊需求导致I/O功能无法实现,例如I/O限定快速输入、定位、频率等问题。此时用户应当考虑供销厂商是否能够提供用户特殊需求的模块。有些特殊接口模块自身可以在实际使用中处理一部分数据,使PLC可以处理更加重要的工作或者加快反应速度。

    1.5 PLC存储器类型及容量选择

    PROM、PAM及E-PROM是目前常见的PLC系统储存器,储存器存储容量会随着机器大小而发生变化,市面上现有的一般小型机储存器最大存储能力都低于6kB;中型机储存器最大存储能力可达到64kB;大型机储存器最大存储能力可达到上兆字节。在购买PLC之前需要用户根据自己需要来选择合适的储存器。
 

    PLC存储器容量选择和计算主要有两种方法:第一,用户根据自己编写的程序中使用了多少控制节点来精确统计自己需要的实际储存器容量;第二,用户根据控制设备规模大小和使用目,估算出自己所需要的储存器容量。一般为了使用方便,在计算储存器容量时都应该留有25%~30%的富裕储存器容量。


2 PLC的选择

    2.1 I/O口数量确定

    本设计中总共有4个气缸,根据气缸数量采用了7个传感器采集气缸运动位置信号,一个近接开关收集夹片位置信息。接近开关和传感器产生的信号用作PLC输入信号;开关方面,需要整套机构拥有启动、急停、复位和停止四个动作,所以设置四个开关按钮;机床通信方面,需要采集机床加工信号,即加工主轴旋转信号和主轴拉紧松开信号。

    输出元器件包括3个单线圈自闭型电磁阀、1个双线圈自保持型电磁阀和1组共4个警示灯;机床通信方面,需要输出给机床启动加工信号和加工终止信号,即主轴松开信号,总计需要输出O口12个,并预留10%的接口,总计需要输出点13个。因为本设计不涉及模拟量输入/输出,所以特殊输出/输入不做考虑。
 

    2.2 PLC类型的选择

    目前中国PLC市场中,欧美公司占比最大,而小型PLC市场主要为日本公司,前者以西门子为代表,后者则以三菱、欧姆龙为首。其中,日系小型 PLC进入我国时间较早,伴随我国轻工业的发展,以日系设计为基础的原型机械不断增加。近几年,西门子发展势头迅猛,逐渐成为小型PLC产品领头羊,其中S7-200头角峥嵘赢得了许多大型OEM的青睐。就目前市场金额占比而言,西门子在小型PLC市场占据首位,份额最多约为30%;三菱紧随其后,约为25%,欧姆龙占比约11%,台达只占8%。

 

    结合设计需求和经费限制,本设计最终选择的PLC型号为三菱FX-2N 32MR-001,该系统输入/输出控制点为16/16点,继电器输出,外部可接AC220V电源,内置有DC24V电源。设备尺寸为150mm×87mm×90,容量为2K,满足本次设计需求。

 

 

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此文关键词:PLC选型设计,夹片机床自动化

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