基于PLC的折弯机控制系统的设计

吴昊张松林

摘要：折弯机是一种可以对板料进行弯折和加工的设备。随着时代的发展，折弯机也得到了很快的发展，在上世纪末便将数控化引进到折弯机中来，这样的折弯机不仅机械结构简单，调整方便，劳动强度低，生产效率高，而且控制精度变得更高，实现了双机联动。目前，国内有关折弯机的研究还有待完善，本文就是在折弯机的基础上研究一条用于自动折弯加工的生产线，并重点介绍了该系统的硬件设计及软件设计的过程。该系统中应用的可行性、优化性和具体实现方法的研究，为实现自动折弯生产线提供了可选途径，具有一定的理论意义及实用价值。

关键词：折弯机；自动化生产线；PLC

引言

目前世界各国的折弯机技术都已经比较成熟，然而自动折弯生产技术还处于起步阶段，从长远的目光来看，集成了上下料机械手和折弯单元的自动折弯生产线具有非常广阔的发展前景，所以致力于研究自动弯折生产线，能够使得我国折弯自动生产技术取得进一步的发展，并进一步推进钣金制造技术前进的步伐。

1.系统的总体方案设计

本设计共由驱动系统、检测系统、限位系统、加工系统组成。其中驱动系统主要是控制自动输送装置的运动过程；检测系统则是由各种电气传感元件组成，通过各个参考点来检测夹钳的状态和输送装置的位置；限位系统则是通过设置参考点来控制系统各个部件在相应位置的动作；加工系统则是对运送到加工位置的工件进行相应加工动作，从而达到设计的要求。

根据本设计的要求及实际情况，本设计将采用伺服电机式折弯机。本设计主要的工作原理如下：首先是对系统环境进行初始化，使得整个工作台处于准备工作状态，待初始化完成后便进入工作状态，首先使工件送料至工位1后开始折弯，若完成折弯则输送装置使工件运行至中间点，否则继续折弯，再使工件送料至工位2再进行一次折弯，若折弯完成则输送装置使工件运行至终点，否则等待折弯，至此整个输送过程结束。其工作流程图如下图1所示：

图1工作原理流程图

2.硬件电路设计

本次关于自动折弯生产线的设计共由驱动系统、检测系统、限位系统、加工系统组成。且硬件部分采用PLC控制器控制，其硬件外部接线图如图2-1所示。用两个伺服电机分别控制工件的运行长度和工件的折弯角度，通过三相电来控制转盘和气泵的运行。其中两个电机分别加了热继电器，热继电器的作用是防止电机过载，从而保护电机。

图2硬件外部接线图

其中驱动系统主要是控制自动输送装置的运动过程；检测系统则是由各种电气传感元件组成，通过各个参考点来检测夹钳的状态和输送装置的位置；限位系统则是通过设置参考点来控制系统各个部件在相应位置的动作；加工系统则是对运送到加工位置的工件进行相应加工动作，从而达到设计的要求。

折弯机的主要结构有支架，夹紧板和工作台，工作台安置在支架上，工作台一般由压板和底座构成，底座通过铰链与夹紧板相连，线圈置于底座壳的凹陷中，顶部覆有盖板，是一种能对薄板进行折弯加工的设备。折弯机在使用时先对线圈通电，线圈通电后对压板产生引力，从而夹持住底座和压板之间的薄板。由于采用的是电磁力来夹持，所以压板可以满足多种工件需求，并且对有侧壁的工件等加工起来也十分方便。折弯机一般可分为三类：手动、液压和数控折弯机。其中手动折弯机又可分为电动手动和机械手动折弯机；液压折弯机根据同步方式可以分为机液同步、电液同步和扭矩同步。液压折弯机按运动方式又可以分为上动式和下动式。

折弯机能够更换折弯机模具来满足不同工件的需求，由于本次设计不涉及较难的角度设计，只做一些比较简单的折弯处理，下面介绍的是一般的折弯机的使用方法及维护。

软件设计

根据系统的功能可知系统的主程序开始以后，首先是对系统环境进行初始化，完成初始化后便对系统设初值，最后按下启动开关后便进入工作状态。进入工作状态时首先使工件送料20cm后开始折弯，若完成折弯且折弯90°后进行复位，否则等待折弯，复位后再使工件送料20cm再进行一次90°的折弯，若折弯完成则复位，否则等待折弯，完成一个周期后再进行下一个工件的折弯，以此循环，最终实现工位自动加工控制系统的设计要求。程序的流程图如下图3所示。

图3主程序流程图

首先打开气泵，当程序运行开始时进入初始化状态，而后便开始进行整个工件的自动加工输送的循环操作。即第一次送料程序开始运行，待送料脉冲程序发送完1500个脉冲后停止送料程序，并开始执行第一次折弯90°的程序，待折弯角度控制脉冲程序发送完900个脉冲后停止折弯程序，继而开始第二次送料程序，待1500个脉冲发送完便停止送料，执行第二次折弯90°的操作，待900个脉冲发送完后便停止折弯，此时输送装置将已经完成加工的工件输送至终点并开始下一个工件的加工，以此往复，最终形成自动折弯生产线。如图4所示，当M8002得电后开始进行复位操作，完成初始化功能。

图4初始化程序仿真部分图

小结

在当今的这个时代，很多生产工厂在生产产品时都要求高效率、低成本、高质量，而这些要求单纯靠人工是很难实现的，因此一条高质量的自动化生产线对工厂的运作来说是至关重要的，有一条最优化的自动化生产线不仅可以给工厂节省很多的人工费，也会使产品的质量有所保障，出现残次品的概率大大降低，尤其是体积庞大、硬度高的产品单靠人力是无法实现的，所以在未来的社会，折弯机自动化生产线技术将会变得更加成熟，更加灵活，应用也会更加广泛，能解决很多当前无法解决的问题。

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