正航PLC對普通剪板機進行自動化改造

剪板機是機械行業制造和維修常用的設備之一。隨著我國經濟的持續高速增長，社會對各類板材的需求量不斷增長，對板材加工的精度提出了更高的要求；另外，隨著企業之間的競爭日益加劇和人力資源成本的上升，廠家為了在競爭中占據有利地位，除了保證板材加工的精度外，對板材加工的效率也提出了更高的要求。基于上述，板材生產加工企業迫切需要高精度、高效率的生產設備。剪板機是板材加工企業的關鍵生產設備之一，一些資金雄厚的企業，出巨資購買全新數控剪板機；另外，還有相當一批中小企業希望通過對原設備的技術改造來滿足這些新要求。

普通剪板機存在的主要不足有：

1. 加工精度不高。

造成加工精度不高的主要原因，一方面是加工尺寸由操作人員用普通鋼尺手動測得，精度難以保證；另一方面采用異步電動機帶動鏈條傳動機構，這樣不僅定位精度低，而且易造成剪切面的機械偏差，這種偏差隨加工板材寬度增加而加大。

2. 操作繁瑣，容易出錯。

剪板機需要人工操作，剪板動作的控制需人工完成，占用人力資源，也容易出錯。

3. 能耗大，效率低

剪板機的動力系統一般使用普通異步電機，在剪板過程中不斷啟停，能耗大、效率低。

針對這些情況，可以對剪板機進行自動化改造，提高工作效率和剪板精度，降低能耗。

控制系統設計的基本要求如下：

1、正常剪切功能。在正常加工某一規格產品前，可以事先設置加工尺寸、加工數量。當機器加工板材數量達到設定加工數量時，機器不再正常加工。此時，可重新設置加工參數或進入臨時剪切狀態。
2、臨時剪切功能。選擇該功能不需要設置加工參數，即可進行加工。該狀態可加工任意尺寸（須在機器的機械加工范圍內）和任意數量的產品。
3、設定加工參數（加工尺寸、加工數量）。
4、加工參數實時顯示。
5、附加功能。包含點動調試、自動回零位、暫停等。

改造方案一：

如下圖所示，自動控制系統由變頻器、光電傳感器、人機界面（文本顯示器或觸摸屏等）、正航A5系列PLC等構成。

圖1 改造方案一

人機界面可以采用文本顯示器或觸摸屏，可以顯示和設定目前的工作狀態、剪板數量、加工長度、送料速度、剪板頻率等等參數；

變頻器接受PLC的控制，控制電機的啟動、停止、轉速等；

光電傳感器的作用是檢測后擋料的長度，通過改變光電傳感器的位置可以調節加工長度；

正航A5系列PLC（以下簡稱A5）是整個自動控制系統的核心，由它來根據操作人員通過人機界面設定的參數控制整個系統的動作。

系統的工作流程如下：
系統上電啟動，操作人員通過人機界面設定剪板數量、加工長度、送料速度、剪板頻率等等參數，參數可以斷電保持。正常剪切開始后，A5控制變頻器啟動電機，傳動板材，當板材到達光電傳感器的位置時，光電傳感器將信號反饋至A5，A5控制變頻器停車，控制切刀動作進行剪板，完成一塊料的加工，然后A5再控制變頻器啟動，進行下一塊料的加工。加工過程中，A5可以完成對加工數量、剪板頻率、送料速度等的統計，并可以在人機界面上實時顯示。

在此控制過程中，A5通過光電傳感器檢測材料長度，然后控制變頻器停車來控制加工長度。由于變頻器控制異步電機停車有一個滯后量，會造成一定的偏差，在設定光電傳感器的位置時，需要將這個偏差考慮進去并加以調整。

圖2 改造方案二

在方案一中，加工料的長度是通過光電傳感器的位置來控制的。人工手工設定光電傳感器的位置會有一定誤差，同時如果需要加工的長度頻繁改變時會很麻煩。

改造方案二取消了光電傳感器，取而代之的是一個輪式旋轉編碼器。將輪式旋轉編碼器壓緊在板材的表面，當板材向刀口輸送時，輪式旋轉編碼器跟隨旋轉，輸出的脈沖信號輸送到A5的高速計數器。A5的高速計數頻率可達20KHz，可以很精確地根據脈沖數量精確地測量出送料長度。

旋轉編碼器安裝在刀口前面，只要旋轉編碼器其距離刀口的位置固定，就可以方便地對加工材料進行長度測量。

在方案二中，可以通過人機界面非常方便地設置加工長度，甚至可以設定多組加工長度和加工數量，或者尺寸也可以置為循環變動值。例如，可以設定加工100塊80cm的板材，再加工200塊100cm的板材；也可以設定成循環加工1塊80cm的板材、1塊90cm的板材。

以上兩種方案目前都已經有批量的實際應用。實際使用結果顯示，經以上兩種方案改造的剪板機，極大地提高了工作效率和剪板精度，降低能耗。扣除機械誤差，通過手動調整傳感器位置，方案一的加工精度可以達到0.3cm以上；而在選擇合適的編碼器的情況下，方案二的加工精度可以達到0.4%左右