1 引言

　　飛鋸機(jī)是一種對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的高頻焊管鋼材進(jìn)行定尺切斷的自動(dòng)化設(shè)備，可在焊管或型鋼高速運(yùn)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤鋸切，是焊管生產(chǎn)線上最后一道工序的生產(chǎn)設(shè)備，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率有較大的影響。要精確地剪切快速運(yùn)動(dòng)中的管材，剪切工具必須與機(jī)組的運(yùn)動(dòng)精確協(xié)調(diào)，尤其是在機(jī)組速度變化時(shí)，生產(chǎn)工藝要求剪切工具必須與機(jī)組線速度保持同步跟蹤的情況下來(lái)進(jìn)行定尺剪切。

2 工藝要求

　　根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程及產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，對(duì)飛鋸機(jī)基本工藝要求如下：

　　鋸切過(guò)程中鋸片必須和運(yùn)行的管材同步，保證在鋸切過(guò)程中，鋸片既要繞鋸軸轉(zhuǎn)動(dòng)(施加鋸切力和鋸切功率)，又要與管材以相同的速度移動(dòng)(保證管材的被切斷面平直且不至于打飛鋸片，造成設(shè)備損毀和安全事故)；飛鋸機(jī)應(yīng)能鋸切不同的定尺長(zhǎng)度；要保證鋸切的切口平直。即在整個(gè)鋸切過(guò)程中，鋸片都應(yīng)和鋼管軸線垂直，并且要使切頭部分不彎不扁。

3 系統(tǒng)改造

　　飛鋸系統(tǒng)改造之前采用的是繼電器控制，其中接觸器、行程開(kāi)關(guān)、繼電器等電器元件作為控制元件，其控制系統(tǒng)復(fù)雜，操作難度大，并且安裝接線工作量大、修改控制策略難,維護(hù)量大，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。因此，飛鋸切割控制系統(tǒng)成了制約生產(chǎn)的瓶頸。而采用可靠性較高的plc組成的控制系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集、控制回路、自動(dòng)順序操作和運(yùn)算的主要設(shè)備。滿足了系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的要求。

　　由plc控制小車啟動(dòng)并加速追蹤焊管至與焊管等速時(shí)達(dá)到定尺點(diǎn)，夾具夾緊焊管，即將鋸車與焊管連為一體，氣缸驅(qū)動(dòng)落鋸、抬鋸、完成鋸切，夾具松開(kāi)，小車減速，停車，返回原位。圖1為飛鋸機(jī)系統(tǒng)工作循環(huán)示意圖。

圖1飛鋸機(jī)系統(tǒng)工作循環(huán)示意圖

　　鋸車的工作循環(huán)是嚴(yán)格地按照一定的時(shí)序動(dòng)作的如果有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，都將導(dǎo)致工作的失敗因此，每一步都是由上一工步的位置進(jìn)行控制，這種控制方式的特點(diǎn)是動(dòng)作準(zhǔn)確，只要有一步?jīng)]有完成，下一工步將不可能進(jìn)行這就避免事故的發(fā)生。控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)的轉(zhuǎn)化。

4 基于fx2n的飛鋸控制

　　飛鋸控制系統(tǒng)的任務(wù)主要是控制一臺(tái)主電機(jī)(7.5kw的三相異步電機(jī))和四個(gè)電磁閥(分別控制小車的加速、鋼管的夾緊、飛鋸壓下切割、小車返回)，plc需要同時(shí)控制主電機(jī)和電磁閥的協(xié)調(diào)工作，完成切割工作。plc對(duì)通過(guò)繼電器和接觸器控制主電機(jī)帶動(dòng)飛鋸旋轉(zhuǎn)；人機(jī)界面由觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)觸摸屏設(shè)置工作參數(shù)。

　　4.1 硬件設(shè)計(jì)

　　plc的選擇一般從基本性能、特殊功能和通信聯(lián)網(wǎng)三方面考慮。選擇的基本原則是在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)最好的性價(jià)比。對(duì)于飛鋸機(jī)的控制系統(tǒng)而言，工藝過(guò)程固定、環(huán)境條件一般，維修量比較小等，所以選用整體式結(jié)構(gòu)的plc機(jī)型比較合適。具體滿足條件如下：

　　(1)i/o點(diǎn)的估算：觸摸屏占用串口通信輸入1個(gè)；一臺(tái)異步電機(jī)、四個(gè)電磁閥占用開(kāi)關(guān)量輸出5個(gè)；系統(tǒng)啟動(dòng)、停止、急停按鈕占用三個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入，自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)一個(gè)、異步電機(jī)啟動(dòng)、停止按鈕、夾緊、落鋸按鈕個(gè)一個(gè)，需要占用五個(gè)輸入量，定尺信號(hào)占用一個(gè)輸入量；總計(jì)i/o點(diǎn)共14個(gè)。

　　(2)plc性能和控制任務(wù)相適應(yīng)：飛鋸機(jī)割機(jī)控制系統(tǒng)是開(kāi)關(guān)量控制的，多是順序控制和多模式的自動(dòng)控制，對(duì)控制速度要求不是很高。

　　根據(jù)上面的控制要求，本設(shè)計(jì)選用日本三菱公司的fx2n–24mr型plc，它是繼電器輸出，24v直流供電。它的i/o點(diǎn)數(shù)為30，其中dc輸入點(diǎn)為16，繼電器輸出點(diǎn)為14。具有高速計(jì)數(shù)器輸入、串行通信接口rs-232、標(biāo)配usb端口等強(qiáng)大功能。適合于多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的控制，雙串口可搭載觸摸屏控制終端、簡(jiǎn)易的變頻器串行控制。內(nèi)置24v/500ma直流電源，可供外圍設(shè)備使用,一體化緊湊型設(shè)計(jì),容易安裝，使用din導(dǎo)軌或便利的固定孔安裝。

　　4.2 軟件設(shè)計(jì)

　　fx型plc可以用三菱公司提供的swopc-fxgp編輯軟件用梯形圖進(jìn)行編程，此軟件具有顯示/監(jiān)控功能和完善的調(diào)試、維護(hù)功能，我們可以運(yùn)用此軟件在windows的環(huán)境中對(duì)plc進(jìn)行編程調(diào)試，編程完成后通過(guò)rs232通訊電纜從pc下載到plc上，飛鋸機(jī)工作過(guò)程中參數(shù)設(shè)置較多，參數(shù)之間密切關(guān)聯(lián)，各動(dòng)作之間有嚴(yán)格的邏輯關(guān)系，每工作方式均可采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，plc通過(guò)采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)來(lái)控制工作過(guò)程。整個(gè)程序的控制方式為順序控制,程序控制框圖如圖2所示。

圖2飛鋸車軟件設(shè)計(jì)流程圖

5 結(jié)束語(yǔ)

　　本文所設(shè)計(jì)的plc飛鋸控制系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于某高頻焊管公司的生產(chǎn)線，運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)完全滿足其設(shè)計(jì)要求，具有操作方便、可靠性強(qiáng)、數(shù)據(jù)完整、監(jiān)控及時(shí)等突出優(yōu)點(diǎn)，并大大地減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短了操作時(shí)間，受到了操作人員、維護(hù)人員、管理人員的好評(píng)。該系統(tǒng)的成功設(shè)計(jì)，也為類似系統(tǒng)的舊設(shè)備改造提供了可取的經(jīng)驗(yàn)。 

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