基于PLC数控型角钢生产线控制系统设计

2 控制系统硬件设计

　　 用可编程控制器来实现运动控制，可以方便地将运动控制、顺序控制和逻辑控制有机地结合在一起，实现系统所要求的多种功能。经过分析比较，我们决定选用日本三菱公司的FX2N系列的可编程控制器，该系列的可编程控制器具有定位控制功能、设定和显示功能、通信功能等。

　　控制系统硬件主要包括PLC主控单元FX2N-64MR、可编程控制器输入模块FXON-16EX,送料小车、A,B冲孔单元定位模块FX2N-IOCM、伺服驱动器和操作面板，配以上位计算机、定为控制模块、交流伺服驱动系统构成。

　　整条生产线共有3个数控轴，具有自动加工方式、手动调整方式，来控制各坐标轴的进给方式及加工工序。使用了3个伺服电机，分别实现X轴的小车送料装置进给运动、A冲孔单元进给运动和B冲孔单元进给运动。在整个设备的控制系统中，PLC系统是设备的中枢，起着承上启下的作用。主要有以下几方面的作用:

　　 (1)状态监视。接收各个传感器的信息，如X轴、Y轴和Z轴的前位、后位、参考点的传感器，4个换模气缸的前后位传感器，压料上位传感器等;接收各个电磁阀的状态信息;并且将当前设备部分状态信息输出至按钮站显示，例如设备是正在按工件程序进行自动加工，PLC就输出驱动“程序启动”信号灯。同时PLC还要将上位计算机监视的信息整理放到存储单元中，接收上位机查询状态信息等。

　　 (2)驱动伺服电机回参，初始化设备。

　　(3)接收手动输人。有时需要对设备进行手动操作，比如X轴和Y轴的手动运行。还有“程序起动”，“故障复位”，‘.模位选择”等。

　　 (4)上位机的工件加工指令传到PLC中，PLC输出驱动设各进行顺序加工。

　　控制系统硬件构成框图如图2所示。

3 控制系统软件设计

　　 PLC控制角钢型材剪切自动化设备的软件系统，分为系统软件和用户软件。

　　 系统软件由厂家固化在80:41中，系统软件不断检测用户软件是否存在语法和运行错误，并根据检测到的情况，进行相应的故障处理(如报警或停止运行)。另外，还监视各个模块的电源是否消失，电池电压是否异常低下等。

　　用户程序是用户根据现场控制的需要，用PLC程序语言编制的应用程序，用以实现各种控制要求，它是影响系统性能、功能和可靠性的重要因素。

　　在本系统中，主程序完成的功能主要有:初始化功能;与定位单元和上位机进行通信的功能;接受外部开关信号(如按钮、继电器、行程开关等)，利用输出信号对接触器、继电器和定位单元等器件进行控制的功能;判断当前的系统状态并对各个子程序进行调用的功能。

　　PLC的主程序设计主要有5个模块:初始化模块、按钮及人机界面处理模块、通信模块、自动加工模块、数值计算模块等。下面是部分主要模块的功能介绍。

　　 (1)初始化模块。PLC上电复位后，FX2N-64MR首次进人运行状态，将对整个程序进行初始化，然后循环扫描各个功能子程序。它完成的功能主要有:FX2N-IOGM的初始化，主要是对定位参数、帕控制参数及系统参数进行设置，这些参数主要包括电机每转一圈的位移，及其所发出的脉冲数、单位体系的设置、电机的最大速度、点动速度、回零速度、电机加减速时间、机械零点地址等等;初始化显示功能，主要是对人机界面进行设置，系统上电复位等。

　　(2)通信模块。可编程序控制器的通信模块的功能包括:将上位单元上设定的工艺参数(诸如每一次加工所需要剪切位置、冲孔位置、加工长度、打字位置等)传递给定位单元(FX2N-lOGM );在PLC和FX2N-IOGM之间传递加工信息(如原位信息、进给信息等)。可编程序控制器和定位单元FX2N-lOGM之间的通信过程见图3。

　　(3)按钮及人机界面处理模块。按钮控制模块主要处理控制面板上的选择开关和各种控制按钮，根据开关和按钮的状态来进行相应的处理，并选择不同的子程序，控制各电机的启动、运行和停止。人机界面上为软按钮，与控制面板上的按钮具有一一对应关系。

　　(4)自动加工模块。自动加工模块，分别在自动加工方式下完成工件的加工任务。加工中的数据来自于人机界面上输人的参数，这些加工数据以及各种加工状态需要在PLC,10GM之间互相通信。