1、引言
　　
　　基于伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的折彎機(jī)數(shù)控技術(shù)是九十年代發(fā)展起來的*,屬于*制造技術(shù)前沿。它的研究和開發(fā)工作對(duì)于提高國產(chǎn)設(shè)備綜合性能指標(biāo)和打破國外在這一技術(shù)上的壟斷位置有重要意義。隨著PLC和觸摸屏技術(shù)的發(fā)展，在折彎機(jī)中的應(yīng)用都得到了很快的發(fā)展，為折彎機(jī)控制系統(tǒng)提供了新思路、新方法，也為生產(chǎn)效率的提高、為人類上產(chǎn)和生活水平的提高有著重要意義。PLC和觸摸屏均采用開放性的編程方式，為折彎機(jī)的靈活性和創(chuàng)新性的控制方法提供了基礎(chǔ)。
　　
　　2、液壓板料折彎機(jī)介紹
　　
　　2.1液壓板料折彎機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)
　　
　　液壓板料折彎機(jī)設(shè)備外形見圖1，其結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、腳踏開關(guān)、折彎角度定位機(jī)構(gòu)、水平擋料定位機(jī)構(gòu)、下壓折彎機(jī)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)等組成。　　
　　                    圖1設(shè)備外形                                                              圖2機(jī)械結(jié)構(gòu)圖
　　
　　折彎角度定位機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)和鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，可根據(jù)設(shè)定的折彎角度微調(diào)或自動(dòng)進(jìn)行高度調(diào)整，保證了高度定位的精度。水平擋料機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)和絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，進(jìn)行折彎工件的寬度定位，可微調(diào)定位也可自動(dòng)定位，連續(xù)折彎中可進(jìn)行多工步自動(dòng)選擇，依次實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)位置的定位折彎。下壓折彎有液壓機(jī)構(gòu)執(zhí)行，配合腳踏開關(guān)可進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)、單次和連續(xù)三種工況。
　　
　　2.2液壓板料折彎機(jī)工作過程
　　
　　折彎機(jī)工作過程可分為點(diǎn)動(dòng)、單次和連續(xù)三種工作方式。
　　
　　點(diǎn)動(dòng)：選擇點(diǎn)動(dòng)操作檔位，踩下腳踏慢進(jìn)，下壓折彎機(jī)構(gòu)自動(dòng)下壓，碰下行程開關(guān)停止下壓；下壓過程松腳踏慢進(jìn)，停在當(dāng)前運(yùn)行位置；下壓過程踩下腳踏回程，下壓折彎機(jī)構(gòu)自動(dòng)回程，碰上行程停止回程；回程過程松開腳踏回程，停在當(dāng)前回程位置。
　　
　　單次：設(shè)定保壓時(shí)間，卸壓時(shí)間，水平擋料進(jìn)、退距離，調(diào)整好水平擋料位置；選擇單次操作檔位，下壓折彎機(jī)構(gòu)不在上行程開關(guān)位，首先自動(dòng)回上行程開關(guān)位；踩下腳踏慢進(jìn)，下壓折彎機(jī)構(gòu)自動(dòng)下壓；碰下行程開關(guān)時(shí)，水平擋料機(jī)構(gòu)后退設(shè)定距離，同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行保壓；保壓時(shí)間到自動(dòng)進(jìn)行卸壓，卸壓時(shí)間到下壓折彎機(jī)構(gòu)自動(dòng)回程，同時(shí)水平擋料機(jī)構(gòu)自動(dòng)前進(jìn)設(shè)定距離；碰上行程開關(guān)，單次折彎動(dòng)作結(jié)束。
　　
　　連續(xù)(工步)：
　　
　　(1)設(shè)定保壓時(shí)間，卸壓時(shí)間，水平擋料進(jìn)退距離，調(diào)整好水平擋料位置；
　　
　　(2)設(shè)定工步數(shù)以及每個(gè)工步的擋料位置、折彎張數(shù)；
　　
　　(3)選擇連續(xù)操作檔位，下壓折彎機(jī)構(gòu)不在上行程開關(guān)位首先自動(dòng)回上行程開關(guān)位；踩下腳踏慢進(jìn)，下壓折彎機(jī)構(gòu)自動(dòng)下壓；碰下行程開關(guān)時(shí)，水平擋料機(jī)構(gòu)后退設(shè)定距離，同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行保壓；保壓時(shí)間到自動(dòng)進(jìn)行卸壓，卸壓時(shí)間到下壓折彎機(jī)構(gòu)自動(dòng)回程，同時(shí)水平擋料機(jī)構(gòu)自動(dòng)前進(jìn)設(shè)定距離；碰上行程開關(guān)，一次折彎動(dòng)作結(jié)束，進(jìn)行下一次折彎。
　　
　　(4)當(dāng)前工步折彎次數(shù)完成，碰上行程開關(guān)，水平擋料位置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入下一工步折彎動(dòng)作。
　　
　　(5)所有工步動(dòng)作完成，碰上行程開關(guān)，連續(xù)折彎動(dòng)作結(jié)束。　　　　
　　3、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　
　　液壓板料折彎機(jī)控制系統(tǒng)由控制部分、驅(qū)動(dòng)部分和監(jiān)控部分組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。
　　
　　3.1PLC介紹
　　
　　3.1.1PLC工作原理
　　
　　PLC工作方式又掃描方式和中斷方式，所謂掃描方式是周而復(fù)始的執(zhí)行一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個(gè)掃描周期，其掃描的工作過程如下：
　　
　　(1)讀輸入：將物理輸入點(diǎn)上的狀態(tài)復(fù)制到輸入過程映像寄存器中。
　　
　　(2)執(zhí)行邏輯控制程序：執(zhí)行程序指令并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在變量存儲(chǔ)區(qū)中。
　　
　　(3)處理通訊請(qǐng)求：即執(zhí)行通訊任務(wù)。
　　
　　(4)執(zhí)行CPU自診斷：檢測固件、程序存儲(chǔ)器和擴(kuò)展模塊是否工作正常。
　　
　　(5)寫輸出：在輸出過程映像寄存器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被復(fù)制到物理輸出點(diǎn)。
　　
　　中斷方式是指當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)則立即執(zhí)行一次相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，不受掃描周期的影響，響應(yīng)速度快，從而進(jìn)一步提高了PLC控制的可靠性。中斷事件不發(fā)生時(shí)，不掃描中斷服務(wù)程序，這樣可以節(jié)約掃描時(shí)間，減少掃描周期。
　　
　　3.1.2PLC特點(diǎn)
　　
　　(1)PLC邏輯判斷和控制能力強(qiáng)，抗*力強(qiáng)，可靠性好。PLC從硬件上采用隔離、濾波措施有效地抑制和消除了干擾。
　　
　　(2)擴(kuò)展性和柔性好，且可移植性好，在不改變硬件的情況下，只改變軟件的程序就可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。
　　
　　(3)編程語言豐富，可以采用不同語言編寫程序，®LM系列PLC支持6種編程語言，包括：梯形圖(LD)、指令表(IL)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)、功能塊圖(FBD)、順序功能圖(SFC)和連續(xù)功能圖(SFC)。給編寫程序帶來很大方便。
　　
　　3.2監(jiān)控系統(tǒng)方案
　　
　　監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)功能主要是：(1)控制參數(shù)的設(shè)置；(2)狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示；(3)液壓板料折彎機(jī)控制。本系統(tǒng)采用主、從站方式，通過MODBUS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議實(shí)現(xiàn)該監(jiān)控系統(tǒng)的通訊功能，其中主站選用和利時(shí)觸摸屏。考慮到控制系統(tǒng)的安全性和抗干擾性要求，結(jié)合PLC的特點(diǎn)，該系統(tǒng)控制部分采用PLC控制。從站選用LM系列PLC。其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。　　　　
　　3.3控制系統(tǒng)硬件
　　
　　3.3.1PLC選型
　　
　　本系統(tǒng)采用LM系列高速運(yùn)動(dòng)控制模塊LM3106A控制。LM3106A是專為實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)控制而設(shè)計(jì)的模塊，主要用于實(shí)現(xiàn)步進(jìn)或伺服電機(jī)的定位控制。
　　
　　LM3106A本體集成14通道24VDC輸入，10通道晶體管輸出，其輸出有2個(gè)公共端，輸出通道采用5-24VDC驅(qū)動(dòng)電源供電，具有兩路高速輸出，可做PWM(100KHz)或PTO(50KHz)使用，另外，還可以通過RS-232通訊口與和利時(shí)觸摸屏進(jìn)行通訊。
　　　　　　
　　信號(hào)類型設(shè)備名稱PLC地址信號(hào)類型設(shè)備名稱PLC地址
　　
　　開關(guān)量輸入信號(hào)(DI)上行程開關(guān)%IX0.4
　　
　　開關(guān)量輸出信號(hào)(DO)快進(jìn)%QX0.0
　　
　　連續(xù)選擇按鈕%IX0.5慢進(jìn)%QX0.1
　　
　　點(diǎn)動(dòng)選擇按鈕%IX0.6回程%QX0.2
　　
　　下行程開關(guān)%IX0.7角度步進(jìn)脈沖%QX0.3
　　
　　單次選擇按鈕%IX1.0角度步進(jìn)方向%QX0.4
　　
　　慢進(jìn)腳踏%IX1.1擋料步進(jìn)方向%QX1.0
　　
　　回程腳踏%IX1.2擋料步進(jìn)脈沖%QX1.1
　　
　　啟動(dòng)%IX1.3
　　
　　停止%IX1.4
　　
　　3.3.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型
　　
　　液壓板料折彎機(jī)驅(qū)動(dòng)部件主要包括擋料伺服電機(jī)、角度伺服電機(jī)和豎直液壓氣動(dòng)裝置。
　　
　　伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器均采用和利時(shí)公司的產(chǎn)品，其中“蜂鳥(Hummer)”系列低壓無刷伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是北京和利時(shí)電機(jī)公司推出的適合低壓直流供電的、小體積、高性能全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器。硬件上采用32位高速RISC控制芯片,功率變換技術(shù)，以及創(chuàng)新編碼器反饋技術(shù)；軟件上采用的電機(jī)控制策略，*以軟件方式實(shí)現(xiàn)了電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的閉環(huán)伺服控制；驅(qū)動(dòng)器嵌入了運(yùn)動(dòng)控制功能，通過通訊接口即可完成如多段點(diǎn)到點(diǎn)、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等功能。擋料和折彎角度分別采用伺服電機(jī)進(jìn)行定位，達(dá)到了定位和角度調(diào)整，保證了設(shè)備控制要求及運(yùn)行效果。
　　
　　往復(fù)下壓折彎動(dòng)作由油泵和氣動(dòng)裝置完成，通過PLC控制電磁閥的得、失電進(jìn)行。
　　
　　3.3.3監(jiān)控部分
　　
　　上位監(jiān)控部份由一臺(tái)和利時(shí)觸摸屏，配以監(jiān)控軟件來完成，觸摸屏上可以進(jìn)行動(dòng)作操作，運(yùn)行參數(shù)設(shè)定，工作狀態(tài)選擇以及顯示PLC的輸入輸出點(diǎn)工作狀態(tài)。圖5和圖6為觸摸屏部分監(jiān)控畫面。　　　　
　　4、液壓板料折彎機(jī)特點(diǎn)
　　
　　液壓板料折彎機(jī)適用于大型鋼結(jié)構(gòu)件，鐵塔、路燈桿、高燈桿、汽車大梁、汽車車貨箱等相關(guān)行業(yè)。基于和利時(shí)公司PLC和伺服自動(dòng)控制系統(tǒng)的液壓板料折彎機(jī)有以下特點(diǎn)：
　　
　　(1)采用電液伺服全閉環(huán)控制系統(tǒng)，折彎精度、重復(fù)定位精度達(dá)到很高的水準(zhǔn)。
　　
　　(2)直接進(jìn)行角度編程，具有角度補(bǔ)償功能。
　　
　　(3)每步程序可設(shè)定板料折彎位置(后檔料X，相當(dāng)于伺服的位置)、凸模具下壓位置(Y值，相當(dāng)于凸模具下降的距離)、折彎次數(shù)、保壓時(shí)間4個(gè)參數(shù)。
　　
　　(4)具有多工步編程功能，可實(shí)現(xiàn)多自動(dòng)運(yùn)行，每一步執(zhí)行完后，觸摸屏都要自動(dòng)把下一步參數(shù)輸入PLC和伺服，實(shí)現(xiàn)多工步零件一次性加工，提高生產(chǎn)效率。
　　
　　該系統(tǒng)已投入生產(chǎn)使用，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，控制精度高，維護(hù)使用方便，受到用戶青睞。
　　
　　5、結(jié)語
　　
　　設(shè)備采用性價(jià)比*的和利時(shí)PLC提供了整體解決方案，替代了原來的單片機(jī)控制系統(tǒng)，避免了干擾和不穩(wěn)定因素的影響，保證設(shè)備運(yùn)行達(dá)到好的控制效果。設(shè)備對(duì)角度調(diào)整和擋料定位精度要求較高，采用伺服電機(jī)進(jìn)行角度調(diào)整和擋料自動(dòng)定位控制，走位準(zhǔn)確，能夠滿足復(fù)雜工藝的要求。