基于PLC的自控冷冲压控制系统设计

胡绍坤 

冷却水循环就是指以水作为冷却物质，并循环应用的系统，一般用以各种各样锅炉或生产流水线某发热工艺流程的减温处理，主要由冷冻设备、离心水泵和管路构成。因为冷却水循环能够完成水的循环再运用，节省很多工业化用水，因而在工业生产行业被普遍应用。现阶段，冷却水循环一般由加工厂实际操作工作人员依据当场各种基本仪表设备主要参数的转变状况，凭工作经验开展人力手动式操纵。这类操纵方法在突发性常见故障状况下，发觉及修补常见故障不及时，不但影响生产制造，并且存有不安全要素。伴随着PLC、变频式变速、互联网技术和计算机的迅猛发展，将这种主要技术于水循环系统自动控制系统中已愈来愈被各工业生产厂家所接纳。文中在某汽车集团冲压模具生产流水线冷却水循环的就地人力手动式操纵的基本上，运用PLC和上台监管组态开展远程控制全自动自动控制系统设计。

为了更好地得到优质的成形件，诸多专家学者对冲压模具等成形方法以及智能化自动控制系统开展了有关科学研究。在其中，段五星等依据S7-1500PLC设计了上下料五金模具全自动自动控制系统，并完成对其上下料冲压模具机械自动化，并对其运用开展科学研究，依据此，原文中以某碳钢板冷冲压成型为研究对象，对其成型制作工艺进行剖析，运用PLC设计其冷冲压智能化系统全自动自动控制系统，对其温度、工作压力等进行智能化系统控制，为冷冲压成型生产效率及碳钢板原料利用率的提高、成本费用降低、产品品质提升给予基础理论来源。

第二章 冷冲压成形工艺分析

图1为冷冲压成形生产流程。由图1得知，冷冲压成形自动控制系统主要由4个分系统构成：①原料开料系统（开料机器设备及工业机械手）；②原料加温系统（热处理炉及输送系统）；③成形模具加温系统（加温设备）；④成形模具冷却系统（冷冻设备）。原料根据开料系统切割刀冲压模具出版才外观设计轮廓，机械臂将切割刀冲压模具好的板材传导至原料热处理炉。为避免 加温全过程中原料表层空气氧化，热处理炉内充进稀有气体。热处理炉将原料加温至马氏体化，在具有优良的延展性并隔热保温一段时间后，再由机械臂将厚钢板原材料迁移至成形模莫内（在这里迁移工艺流程中，务必达到成形模莫内加温温度做到奥氏化温度标准），根据冲压加工获得总体目标零件规格并维持压力一段时间后，终止成形模具加温系统并运行成形模莫内冷却系统，对零件开展冷却处理，使零件产生匀称的奥氏体机构，获得优良规格精密度和物理性能的总体目标零件。

图1冷冲压成形工艺流程

原文中以高耐磨22MnB5碳钢板为研究对象，上下模具材料为H13钢，冷冲压成型为高耐磨U形板。原板才在有三个升温温度控制的不断热处理设备中升温保温隔热，接着在YC41-400T五金模具成型四柱液压机上五金模具成型后，热处理工艺制冷为目标件，图2为高耐磨U形板冷冲压成型平面图。

第三章 冷冲压成形智能控制系统设计

3.1控制原理及控制过程

依据冷冲压成形生产流程，该系统选用温控器操纵加温温度。各温度控制温度传感器及时检测温度，根据各制作工艺要求，与设定温度进行核查，应用PLC中的PID控制蚁群算法有效控制温度的变化。当检测温度低于设定值时，温度控制模块输出控制小型继电器连接电热管使温度上升。当检测温度高过设定值时，温控控制模块则按一定频率连接脉冲式小型继电器，脉冲式升温以维持温度在设定值。依据PLC/PID控制、精密加工温度传感器的反馈意见以及脉冲式温度控制具有自动式温度补偿专业能力，促进各热处理设备内的温度可以根据设定值精确推行。该类方式 消除了机械手臂刚送入木地板板材对温度的危害，保证最终升温奥氏体温度的平稳和精确度。此外在冷冲压机械设备中也配备升温系统，控制方式 与之上一致。当碳钢板升温规范和冷冲压机械设备模具升温规范均做到时，则机械手臂将碳钢板由自动生产线转移至冷冲压机械设备内部，PLC控制液压传动系统上下五金模具成型，这时候碳钢板在成型时仍然处在较高温度下，具备优质可塑性，对碳钢板进行五金模具成型并延迟时间水压试验。全自动自动控制系统根据加速度传感器检测及时加速度，依据积分变换为速度，PLC控制管理处根据测算自动调节液压传动系统系统液工作压力，从而实现目标五金模具速度的调整与设定；依据控制液压传动系统系统速度，从而进行对冲压设备五金模具频率的设定与调整。当水压试验时间结束时，务必对冷冲压好的成型零件制冷热处理工艺，在制冷热处理工艺整个过程中，需对零件迅速制冷就可以保证均匀马氏体组织。目前普遍的冷冲压不锈钢板，进行奥氏体向马氏体转变的至少制冷速率为27～30℃/s，原文中设定为27℃/s，因此要保证模是对板材的制冷速度超出原文中设定的临界点27℃/s。设计的系统中，因为温度及时反馈意见和控制的延迟时间性，对于快速制冷不能用温度传感器实时监控系统反馈作用。该系统采用物理导热速率关系式加载PLC，PLC依据MODBUS通讯协议控制温度控制模块，温度控制模块控制小型继电器关闭加热装置，关闭加热装置后，由PLC再开启制冷离心式水泵机器设备，对零件迅速制冷。此方法提早费用预算好冷却温度、水流量，以完成定流速率减温。文中科学研究的U形板冷冲压成形智能控制系统方案如图所示3所显示。

3.2电气元件选型

根据设计的冷冲压成型控制制作工艺计划方案，对相关电气元件进行型号规格挑选，型号选择主要参数以下：

PLC：DVP-E产品系列较大阶网络服务器，对于复杂的应用领域，操作程序及数据信息缓存器容量大。

HMI工业触摸屏：维纶TK6070IP工业触摸屏，高抗干扰能力，高色饱和度说明预期效果，做到系统要求。

温控器：本产品系列为多路模块式温度控制器，最多可应用八组热电偶对温度检测电阻输入，采用DINrail导轨安装方法节省走线，各安全出口控制器可此外独立运作；嵌入RS-485通讯插孔，可用ModbusASCII方法及ModbusRTU方法，传输速度较大能够做到115200bit/s。

温度传感器：高铝刚玉管K型高温陶器热电偶，耐高温能达1500℃，可用高温及大振动检验的温度传感器。

瞬时速度传感器：RC6050T加速度传感器，敏感性50mV/g，相频特性0.3～15000Hz。

结 语

文中对冲压模具生产流水线的冷却水循环系统自动控制系统开展设计，应用西门子PLCS7-300PLC作为主站，ET200M作为从站，运用WinCCV7.0作为上台视频监控系统的组态，运用PROFIBUS-DP和电力线通信方式，在就地手动式操纵的基本上提升了远程控制手动式和自启动操纵。全部自动控制系统的设计，不但提升了原系统的自动化水平，提升了生产率，还节省了耗能，提升了机器设备使用期限和系统的安全系数。

参考文献

[1]沈盛阳,陈峰.西门子S7通信在智能冲压中的应用[J].锻压装备与制造技术,2021,56(02):57-59.

[2]李大伟.冲压机床自动下料系统结构设计与实现[J].工业控制计算机,2021,34(03):151-152.

[3]徐凯,谢一伟,胡鹏,沈盛阳.组态王软件在冲压行业中的应用[J].锻压装备与制造技术,2020,55(05):89-91.