基于PLC的模具自动装卸系统设计
X 收稿日期 :2008 - 02 - 16
基金项目 :重庆工学院实验技术开发项目 (SK200707) .
作者简介 :汪科 (1973 —) ,男 ,重庆人 ,硕士 ,工程师 ,主要从事机电一体化和无线通信研究.
基于 PLC 的模具自动装卸系统设计 X
汪 科 ,柏 杨 ,罗 辑
(重庆工学院 工程训练中心 ,重庆 400054)
摘要 :针对现有压铸机模具手工装卸存在的耗时高、有安全隐患等问题 ,设计了基于 PLC 的模具
自动装卸系统 ,从总体方案、硬件设计、软件设计 3 个部分给出了详细设计方法. 该方法在保证工
作稳定可靠的基础上 ,大大节约了装卸时间.
关 键 词 :模具 ;可编程序控制器 ;自动装卸
中图分类号 :TU731 文献标识码 :A 文章编号 :1671 - 0924(2008) 04 - 0036 - 03
Design of Automatic Loading and Unloading System of
Mould Based on PLC
WANG Ke ,BAI Yang ,LUO Ji
(Engineering Training Center , Chongqing Institute of Technology , Chongqing 400054 , China)
Abstract : The automatic loading and unloading system of mold is designed based on PLC aiming at the
problems such as wasting time , hidden trouble in loading and unloading of die2casting mould by hand , etc.
The detailed designs are presented , including macro2plan , hardware design and software design , which not
only ensures stability and reliability of die2casting mould , but saves time greatly for loading and unloading
operation.
Key words : mould ; PLC; automatic loading and unloading
压铸是最先进的金属成型方法之一. 目前 ,压
铸机模具在装卸时的推进、拉出、垫高、夹紧等大
多采用人工方法 ,不仅耗时 (安装夹紧一个模具需
要 5 h 左右) 耗力 ,而且压铸过程中频繁的开/ 合
模、高压压射等过程会给夹紧螺钉带来冲击 ,造成
螺钉松动 ,产生安全隐患.
为了避免长时间的手工换模带来的停机损
失 ,以及换模过程容易发生的压铸机和模具的损
伤 ,本研究设计了一套模具自动装卸系统 ,以提高
压铸效率.
第 22 卷 第 4 期
Vol. 22 No. 4
重 庆 工 学 院 学 报(自然科学)
Journal of Chongqing Institute of Technology(Natural Science)
2008 年 4 月
Apr. 2008
? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
1 基于 PLC 的总体方案
现有压铸机模具多采用传统机械式螺栓固定
的方法 ,而本设计利用液压和气压技术 ,通过控制
器完成对夹具的自动控制 ,实现模具自动夹紧、放
松 ,以及压铸过程压力自动检测与补充 ,并与压铸
机有效集成.
1. 1 主要元器件的选择
1) 控制器的选择. 控制器主要在 LOGO ! (可
编程通用逻辑控制模块) 和 PLC(可编程序逻辑控
制器) 之间做比较选择. LOGO ! 机是西门子公司
于 1996 年开发的超小型控制器产品 ,其技术空间
界于继电器与 PLC 之间. LOGO ! 本身集成了编程
能力 ,用户只需要使用 LOGO ! 面版上的键盘与屏
幕 ,就可轻松编写控制程序 ,并可随时修改程序、
调整参数设置. 继电器输出的 LOGO ! 的承载电流
达 10 A ,无须中间继电器与接触器 ,可直接接入负
载.
可编程序控制器(PLC) 是综合了计算机技术、
自动控制技术和通信技术的一种新型的、通用的
自动控制装置 ,它具有功能强、可靠性高、使用灵
活方便、易于编程及适应恶劣工业环境能力强等
一系列优点 ,在工业自动化、机电一体化、技术改
造等方面的应用越来越广泛 ,且 PLC 有 LOGO ! 不
具有的数学运算功能 ,因此 ,控制部分选用 PLC.
2) 液压泵的选择. 液压泵是液压传动系统中
必不可少的动力元件 ,一般由电动机驱动. 液压系
统在工作中 ,要求液压泵始终处在开启状态. 比较
了齿轮泵、柱塞泵、叶片泵 ,考虑到频繁起动电动
机会影响液压泵的使用寿命 ,而当夹紧力在适当
范围内如果保持自锁 ,可以使泵停止工作. 同时 ,
考虑到工厂具有方便、价廉且无污染的压缩空气
这一资源优势 ,本设计选择了气动液压泵. 它采用
压缩空气做动力 ,无需电气控制系统 ,只要开关空
气阀门即可以达到液压泵的起动与停止 ,并且防
火、防爆、防振动冲击、结构简单、工作可靠. 此外 ,
气动液压泵的工作原理与柱塞泵相同 ,其执行部
件仍为液压缸.
1. 2 基于 PLC 的总体方案
基于 PLC 控制的模具自动装卸系统总体方案
框图如图 1 所示.
图 1 压铸机模具自动装卸系统总体方案
PLC 通过控制气路电磁阀、液路电磁阀来控
制液压杆的动作 ,同时系统检测振动液压泵输出
的压力 ,并将数据返回给 PLC ,当压力不足时气动
液压泵会自动补充压力. 液压杆顶出使夹具夹紧
动定模 ,当发生断电或者其他意外 ,在 PLC 程序控
制下液压杆不能缩回 ,起到互锁作用 ,以保证操作
工和设备的安全[1] .
2 液路部分设计
液路部分的设计原理如图 2 ,工厂压缩空气
(0. 47 MPa) 与气动液压泵进气端相连. 在安装模
具开始或者压铸过程中 ,当松动压力不足需要补
充时 ,由于空气端和进油端压力不平衡 ,气动液压
泵开始振动吸油 ,高压油通过气动液压泵的输出
端输出. 高压油输出后由于空气端和进油端又形
成了压差 ,于是液压泵又开始振动吸油并输出. 高
压油进入夹具 (动模有 2 对 ,定模有 3 对) 的液压
缸 ,并夹紧模具. 压力继电器 9 将检测结果返回
PLC ,如果夹紧力达到预先设定值 ,则进入保持状
态 ,振动液压泵停止振动. 在液路部分 ,选用气动
换向阀 7 和 8 组合实现阀的控制功能 ,较之普通
液压夹具所采用的电磁换向阀 ,不但工作稳定、经
73汪 科 ,等 :基于 PLC 的模具自动装卸系统设计
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济实惠 ,而且体积大大减少.
1. 压缩空气 ,2. 过滤器 ,3、10 减压阀 , 4. 压力表 ,
5. 气动液压泵 ,6. 压力表 ,7、8. 电磁阀 ,9. 压力继电器
图 2 压铸机液路及气路设计原理
3 控制部分设计
3. 1 PLC 选型
用 PLC 对设备进行控制 ,首先要确定输入/ 输
出(I/ O) 点数 ,然后选择合适的 PLC 型号.
输入信息主要包括 : ①从操作面板来的控制
信息(如开始 ,结束等信息) ; ②从压铸机传来的信
息(如压铸机故障等主机信息) ; ③从液 (气) 路部
分来的控制信息(如压缩空气压力不足、夹紧力不
足等检测信息) .
输出信息主要包括 : ① PLC 给压铸机的信息
(如夹紧力达到预定设置、PLC 故障报警) ; ② PLC
发给控制面板的信号 (如工作状态指示) ; ③ PLC
给液路部分的控制信息(如换向阀换向等) .
综合分析自动装卸装置的输入输出信息 ,并
对动模和定模进行单独控制 ,共需输入点 16 个 ,
输出点 10 个 ,可以选用三菱公司 FX1N - 40MR. 该
PLC 共有 24 个输入点和 16 个输出点 ,采用继电器
输出形式 ,需 24 V 直流电源 ,可满足系统要求. 图
3 为 PLC 的输入输出端口分配示意图.
3. 2 PLC 程序设计
控制程序设计根据该液压系统夹紧和放松整
个过程设计 ,图 4 为控制流程 ,根据该流程可以进
一步绘制出 PLC 控制的梯形图.
SB1 - 启动 , SB2 - 停止 , SB3 - 主机控制 , SB4 - 动模操作控制 ,
SB5 - 定模操作控制 ,SB6 - 油量检测 ,SB7～SB10 - 动模压力检测 ,
SB11～SB16 - 定模压力检测 ,Y001 - 动模控制电磁阀 ,Y002 - 定模
控制电磁阀 ,HL1 - 系统启用状态 ,HL2 - 动模状态指示 ,HL3 - 定
模状态指示 ,HL4 - 动模压力指示 ,HL5 - 定模压力指示 ,HL6 - 压
缩空气指示 ,HL7 - 油箱油量指示 ,HL8 - 报警指示
图 3 PLC 输入/ 输出端口分配
图 4 PLC 控制流程
4 结束语
针对手工装卸模具费时费力 ,并带来较大的
停机损失和安全隐患等问题 ,设计了一套模具自
动装卸系统. 该系统采用 PLC 进行过程控制. 系统
液路部分设计采用了气动液压泵、气动换向阀 ,在
保证工作稳定可靠的基础上 ,缩小了体积 ,并大大
节省了资金. (下转第 57 页)
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旦发生 ,给经营单位带来的后果就是灾难性的. 所
以在金融风险管理中 ,VAR 方法并不能涵盖一切 ,
仍需综合使用各种其他的定性、定量分析方法. 亚
洲金融危机还提醒风险管理者 :风险价值法并不
能预测到投资组合的确切损失程度 ,也无法捕捉
到市场风险与信用风险间的相互关系.
3. 2 应用 VAR 方法应注意的问题
要确定一个资产组合的 VAR 值必须首先确定
以下 2 个参数 :一是持有期间的长短 ,二是置信度
的大小. 实际上还有第 3 个 :观察期间. 因为从不
同的期间观察 ,VAR 值是不一样的.
持有期间是一项基本因素 ,在其余方面相同
的情况下 ,10 d 的 VAR 比 1 d 的 VAR 大. 对持有期
间的选择与金融机构的业务种类和所分析的资产
组合类型有关. 对于流动性比较大的资产组合 ,最
好选择 1 d 时间段 ;对于需按季度调整组合并报告
业绩的投资银行来说 ,90 d 是较合适的. 理想的情
况是 ,持有期与组合定期清算所需的最长时间相
一致.
置信度越大 ,VAR 越大 ;置信度越小 ,VAR 越
小(但其作用也更小) . 置信度的选择主要取决于
风险管理系统如何解释 VAR 值. 5 %或 1 %的概率
是否可被视为“小概率”或者可称为“极端情形”.
从风险管理人员的角度来看 ,这只是个选择的问
题.
作为一个统计数值 ,VAR 是随着时间的推移
而变化的. 在上述 2 个系数不变的情况下 ,如果市
场波动趋于活跃 ,那么 VAR 值应该变大 ;如果市场
波动趋于平缓 ,那么 VAR 值应该缩小. 这就要求在
应用 VAR 方法的时候要及时重新计算 VAR 值. 观
察期间当然应该包括最新的市场数据 ,并适当回
溯历史. 在选择观察期间长度的时候 ,既要考虑到
保持 VAR 值的稳定性 ,又要使其能更多地反映市
场最新的变化.
参考文献 :
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(责任编辑 刘 舸)
(上接第 38 页)
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(责任编辑 陈 松)
75庄光明 ,等 :VAR 模型计算方法及应用
? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
基于PLC的模具自动装卸系统设计.pdf
