U形板折板机CP1H系列PLC控制系统的设计

    U形板折板机可以把金属板料折成如图5-7所示的形状。    U形板折板机的基本组成结构如图5-8所示。模板安装在模板座上，模板两端的形状不同，加工出来的U形板料的折角形状就不同，折角的大小由左右的限位开关的位置决定。根据不同要求，模板可以随时更换。在气压的推动下，模板与模板座一起下移或上移。被加工的金属板料放在平台上，当模板下移压紧板料后，工作平台上的左右折板在气压机构的推动下，可向上折，也可以折回，把板料加工成U形。
    图5-7    U形折板的形状
    图5-8    U形板折板机的基本组成结构    U形板折板机的加工工艺过程如下：    1)当模板上移到位，左右折板返回原位时，将裁好的金属板料放在工作平台上。    2)起动设备，模板开始下移，下移到位时压紧板料。    3)接着左右折板上折，上折到位压动左右限位开关时，停止上折并保压2s。    4)接着左右折板返回，折板返回原位时自停。    5)接着模板上移，上移到原位自停。    6)取下U形板，一块板料的加工过程结束。    （一）控制要求    1)折板机的控制分为单步和单周期两种方式。单步方式时，按一次操作按钮执行一个工作步；单周期方式时，按一次操作按钮连续完成上述加工过程后自停，加工过程不循环。    2)模板下移和上移是用双线圈的电磁阀控制的。当一个线圈通电时模板上移，当另一个线圈通电时模板下移。    3)左右折板上折和折回各用一个双线圈的电磁阀控制，当电磁阀的一个线圈通电时，折板上折，当另一个线圈通电时折板返回。    4)两个折板必须都上折到位才能开始保压。    5)折板机运行过程中可以停机。完成一个加工过程自动停机时，模板应在上方原位，左右折板应返回到水平原位。    6)停机再开机时，如果模板和左右折板都在原位，则可以开始进行板料加工。如果不在原位，要将它们复位到原位才可以开始加工。    7)手动复位时，用复位按钮来控制模板和两个折板的复位，但模板上移和折板的折回动作不能同时起动，以免两者发生摩擦而损坏模板和折板。    8)自动运行和手动操作过程中，若误按操作按钮时不应出现误动作。    （二）PLC控制系统设计    1．系统配置    (1)操作盘面板的布置及各元件的作用  操作盘面板的布置如图5-9所示。根据上述控制要求，操作盘上要设置：用于接通、断开PLC电源的开关（不占用输入点）；工作方式选择开关（占用1个输入点），分单周期位和单步位；起动／停车开关（占1个输入点）；1个复位按钮，若停机时模板和左／右折板不在原位，再开机时要进行复位；1个操作按钮，手动和自动操作时，都要使用操作按钮。    (2)I/O分配  本系统用40点的CP1H PLC控制。除了操作盘上介绍的输入元件外，左右折板的上折限位各用一个限位开关，模板下移的控制需要一个限位开关。模板的上升、下移及折板的上折、折回所需的电磁阀（均为双线圈）都是输出执行元件。基于上述设置来进行PLC的I/O分配，见表5-2。
    图5-9    操作盘面板的布置    表5-2    PLC的I/O分配
    2．PLC应用程序的设计    本例中，U形折板机的PLC控制梯形图如图5-10所示。    下面我们来了解U形折板机各种操作方式时的控制功能以及误操作禁止的原理。    (1)复位操作方式的控制过程开机时若模板和折板不在原位，要进行复位操作。将方式选择开关拨在单步位，0. 01为OFF、自动运行被禁止。按住复位按钮0.02不放，其复位过程是：    1)移位寄存器W211通道被复位。
    图5-10    U形折板机的PLC控制梯形图    2) W200.04被置位，TIM0002开始计时，0.5s后将H0置位，为板料加工做好准备。    3) 100.03和100. 04均为ON，两个折板开始返回。为了避免模板和折板相互摩擦，要自折板开始返回1s后，再让模板起动上移，因此设置TIM0004定时1s。    4) TIM0004定时1s到，模板开始上移。    5)当模板和折板都返回原位（目测）时，松开复位按钮。    (2)单步操作方式的加工过程控制    1)将方式开关拨在单步位，常开触点0. 01断开，自动方式被禁止，单步方式被允许。    2)按一下操作按钮，0. 00为ON一次、输入一个移位脉冲，W211. 00和100. 00均为ON。其作用是：其一，模板开始下移；其二，W200. 03 0N并通过W200. 02将HO复位，使下一次移位时输入的是“0”；当模板下移到位压限位开关0. 06时，模板下移停止并压紧板料。    3)再按一下操作按钮0. 00，又输入一个移位脉冲，W211. 00为OFF，W211. 01为ON，使100. 01和100. 02均为ON，两折板开始上折。折板上折到位压限位开关0.04.和0.05，则100. 01和100. 02均为OFF，使折板上折停止，同时TIM0003开始计时进行2s保压。    4) 2s后再按一下操作按钮，又输入一个移位脉冲，W211. 01为OFF，W211. 02为ON。于是折板开始返回，TIM0000进行折板返回计时。TIM0000计时到，100. 03和100. 04均为OFF，折板返回停止。    5)再按一下操作按钮，又输入一个移位脉冲，W211. 02为OFF，W211. 03为ON。于是模板开始上移，TIM0001开始模板上移计时。TIM0001计时到，其一，输入了个移位脉冲，使W211. 03为OFF，W211. 04为ON，则100. 05为OFF，模板上移停止；其二，W211. 04为ON使移位寄存器复位；其三，TIM0001 0N将HO置位，为下一次加工做好准备。    (3)单周期方式的加工过程控制  模板和折板都返回原位时，将剪好的板料放在平台上。    1)将方式开关拨在单周期位、常开触点0. 01闭合，使SFT的移位脉冲输入端接通，而单步运行方式被禁止。    2)按一下操作按钮0. 00，第一次执行移位，W211. 00、100. 00为ON，则模板开始下移；W200.03 0N并通过W200. 02将HO复位，使下一次移位时移位输入是“0”。    3)模板下移到位压下限位开关0. 060。其一，使100. 00为OFF，模板下移停止并压紧板料；其二，输入一个移位脉冲，使W211. 00为OFF，W211. 01为ON，于是100. 01和100. 02为ON，两折板开始上折。    4)两折板上折到位，压动限位开关0. 04和0.05。其一，使100. 01和100. 02均为OFF，折板上折停止；其二，当0.04和0.05均为ON时．TIM0003开始计时，进行2s保压。    5) TIM0003计时到，输入一个移位脉冲，使W211. 01为OFF，W211. 02为ON，则100. 03和100. 04均为ON，折板开始返回，TIMOOOO进行折板返回计时。    6) TIM0000定时时间到，输入一个移位脉冲，使W211. 02为OFF，W211. 03为ON，100. 03和100. 04均为OFF，折板返回停止；100. 05为ON使模板开始上移，TIM001开始模板上移计时。    7) TIM0001计时到，输入一个移位脉冲，使W211. 03为OFF，W211. 04为ON。其一，100. 05为OFF，模板上移停止；其二，TIMOO01为ON，将H0置位，为下一次加工做好准备；其三，W211. 04为ON使移位寄存器复位。    到此为止，加工一块板料的过程结束。下一块板料的加工与上述过程相同。    (4)误操作时误动作的禁止    1)单步操作时误动作的禁止。当按过一次操作按钮，正在执行某步加工的过程中又误按了一下操作按钮时，不会产生误动作。因为在每一步起动时按一次按钮0. 00后，对应各个步，分别使100. 00、100. 01、100. 03、100. 05为ON，都能使W200. 03为ON，其常闭触点断开。所以在某步运行过程中误按操作按钮0. 00时，不会再输入移位脉冲，也就避免了误动作。    另外，由手动开关产生的信号一般都可能产生抖动，例如，按一次按钮却连续发出几个脉冲信号。本例中，为了避免由这种现象造成的误动作，采取了如下措施：将常闭触点W200. 03与0.00串联，由于0.00第一次为ON就使W200. 03为ON，其常闭触点即断开，这样0. 00的后几次ON就不会起作用了。    2)单周期操作时误动作的禁止。当第一次按过操作按钮0. 00，设备起动后，100. 00为ON，W200. 03为ON，并通过W200. 02将H0复位。由于0.00与HO的常开触点串联后连接在移位寄存器的移位脉冲输入端，在整个加工过程中，由于H01的常开触点总是断开的，即使误按操作按钮0. 00，也不会产生错误的移位脉冲输入，因此由误按操作按钮而产生的误动作不会出现。    在设备运行过程中，其他运动部件误撞动操作按钮的情况也是难免的。由上述分析可知，即使发生这种情况，也能避免误动作。    3)设备的零电压保护。设备运行过程中若断电，再复电时不应自行起动。本例，在PLC外部设置了零电压保护措施（这里没画出其外部电路）。所以，若加工过程中断电，再复电时设备是不会自行起动的。