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在汽車制造行業(yè)中，車身覆蓋件在加工成形過(guò)程中，都需要事先對(duì)其進(jìn)行上下翻轉(zhuǎn)，以保證后續(xù)工序的順利進(jìn)行。以往要完成這一工序，主要依靠工人的手工操作，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力；如果采用自動(dòng)翻板機(jī)，不但可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還大大的提高了工作效率。但是，目前此類設(shè)備多數(shù)依賴進(jìn)口，引進(jìn)設(shè)備投資大，且維修費(fèi)用高。鑒于這些方面的原因，如何能夠自主的開(kāi)發(fā)自動(dòng)翻板機(jī)就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
本文介紹了作者在為國(guó)內(nèi)某大型汽車生產(chǎn)制造廠家研制的自動(dòng)翻版機(jī)中，如何利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)翻板機(jī)的自動(dòng)控制。
1 設(shè)備構(gòu)成及動(dòng)作實(shí)現(xiàn)
1.1 翻板機(jī)的整體結(jié)構(gòu)（如圖1）：
圖1 翻板機(jī)結(jié)構(gòu)圖
1．驅(qū)動(dòng)電機(jī) 2．送料小車 3．活動(dòng)臺(tái)板 4．側(cè)擋 5．上橫梁 6．夾緊梁
1.2 工作流程：
自動(dòng)翻板機(jī)整體上分為側(cè)工作臺(tái)部分和翻轉(zhuǎn)圓盤部分。側(cè)工作臺(tái)部分主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和送料小車，用來(lái)完成送料或取料任務(wù)；翻轉(zhuǎn)圓盤部分主要包括夾緊梁、側(cè)擋和翻轉(zhuǎn)圓盤，分別由液壓馬達(dá)和液壓油缸來(lái)驅(qū)動(dòng)，用來(lái)完成夾緊和翻料任務(wù)。
自動(dòng)翻板機(jī)的工作流程是：物料由側(cè)工作臺(tái)送入翻轉(zhuǎn)圓盤，夾緊梁向下夾緊物料后進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，達(dá)到合適位置時(shí)，停止翻轉(zhuǎn)，撤銷夾緊，仍由側(cè)工作臺(tái)將物料取出、運(yùn)走。
對(duì)系統(tǒng)的功能要求是：能夠根據(jù)物料噸位的不同適當(dāng)?shù)恼{(diào)整夾緊力的大小，確保物料能夠被可靠地夾緊、翻轉(zhuǎn)；能夠方便地進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)調(diào)試；具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。
2 控制系統(tǒng)的組成及程序設(shè)計(jì)
2.1 控制系統(tǒng)組成
圖
觸摸屏和控制面板做為人機(jī)交互界面，其中觸摸屏通過(guò)RS422數(shù)據(jù)接口與PLC進(jìn)行通訊，為操作人員提供方便的在線監(jiān)控、參數(shù)輸入以及手動(dòng)調(diào)試功能；模擬量輸入、輸出模塊（A/D、D/A）通過(guò)其側(cè)面的數(shù)據(jù)線與PLC相連接，在自動(dòng)翻板機(jī)工作時(shí)，時(shí)刻檢測(cè)液壓系統(tǒng)的壓力和溫度，用來(lái)控制液壓元件在一定的溫度環(huán)境下，按照設(shè)定的壓力值完成預(yù)期的動(dòng)作；PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，主要負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入、輸出控制，模擬量數(shù)據(jù)的計(jì)算處理以及觸摸屏信號(hào)的響應(yīng)；另外PLC還通過(guò)數(shù)據(jù)線與擴(kuò)展模塊相連接，擴(kuò)充了控制系統(tǒng)的輸出點(diǎn)數(shù)。
軟件方面采用MITSUBISHI公司的GX Developer編程軟件進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)；用MITSUBISHI公司的FXDU編程軟件進(jìn)行觸摸屏程序設(shè)計(jì)。
2.2 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)
自動(dòng)翻板機(jī)設(shè)計(jì)為手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，可以在控制面板上進(jìn)行兩種模式的自由切換。
圖3
手動(dòng)工作模式主要用來(lái)調(diào)試設(shè)備，檢測(cè)翻板機(jī)各機(jī)械部分的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)狀況；在觸摸屏上為分別每個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置了啟動(dòng)按鈕，直接操作這些按鈕就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)部分的點(diǎn)動(dòng)動(dòng)作。自動(dòng)模式是自動(dòng)翻板機(jī)的正常工作模式，也是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。在設(shè)計(jì)這一工作模式時(shí)，我們將系統(tǒng)的整個(gè)自動(dòng)工作過(guò)程劃分成若干階段，每個(gè)階段都獨(dú)立完成一部分的工作，然后再由PLC將各個(gè)階段按照一定的順序有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成完整的自動(dòng)程序。這樣做的目的：一是有利于程序的編制，增加程序的可讀性，尤其是為將來(lái)設(shè)備調(diào)試和維修提供方便；二是確保翻板機(jī)的各個(gè)工作環(huán)節(jié)更加安全、更加可靠。實(shí)踐證明，這個(gè)辦法確實(shí)行之有效。自動(dòng)工作流程如圖所示。
下面就以?shī)A緊階段為例來(lái)說(shuō)明自動(dòng)翻板機(jī)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。夾緊是確保整個(gè)自動(dòng)工作順利進(jìn)行的關(guān)鍵所在，故將這一工作單獨(dú)劃分為一個(gè)階段來(lái)玩成。進(jìn)行夾緊之前，在觸摸屏上設(shè)定相應(yīng)大小的壓力值，由PLC對(duì)設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行處理；D/A模塊把處理的結(jié)果轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，輸出給比例閥或比例泵，完成液壓系統(tǒng)的壓力或流量設(shè)定。在夾緊過(guò)程中，PLC控制A/D模塊對(duì)液壓系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并同時(shí)與設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力值時(shí)，夾緊動(dòng)作就自動(dòng)停止，然后向下一階段發(fā)出夾緊完成信號(hào)。其他階段的設(shè)計(jì)思路與夾緊階段類似，這里不再贅述。
另外，由于液壓系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間工作或者周圍空氣環(huán)境的變化，必然會(huì)導(dǎo)致液壓油的溫度發(fā)生變化，所以自動(dòng)翻板機(jī)還需要具有溫度檢測(cè)與自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，以保證液壓元件正常工作。這部分工作由A/D模塊來(lái)完成，當(dāng)檢測(cè)到油溫超出設(shè)定的溫度范圍后，自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的溫度調(diào)節(jié)裝置，使液壓系統(tǒng)溫度控制在一定范圍之內(nèi)。
3 結(jié)束語(yǔ)
目前，此自動(dòng)翻板機(jī)已經(jīng)在一汽轎車股份有限公司調(diào)試運(yùn)行，各個(gè)環(huán)節(jié)都已達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。綜合起來(lái)，在自動(dòng)翻板機(jī)中使用PLC進(jìn)行控制，具有安全性高，穩(wěn)定性好，易于控制和調(diào)試等諸多優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，用PLC對(duì)觸摸屏進(jìn)行控制，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，更重要的是提供了人機(jī)交互界面，使后臺(tái)的程序控制轉(zhuǎn)化為直觀的按鈕操作，極大的方便了操作人員的使用。
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北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)