杨枫林

摘 要：本文主要介绍欧姆龙CP1E（PLC）和步科伺服电机在铸造毛坯自动上料系统中的应用。实践显示，欧姆龙CP1E（PLC）和步科伺服电机这两种设备的应用，不仅在很大程度上减轻了操作者的工作强度，还节省了成本。

关键词：CP1E;自动上料;伺服控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.058

1 研究背景

目前，在铸造车间，当汽缸套的毛坯被生产出来之后，需要靠工人一个一个人工将毛坯装进框中，劳动强度极大，并且效率低下。因此，基于这一背景，有必要设计出一种自动上料的设备。本论文中所设计的自动上料设备将大大降低劳动强度，改善工人劳动环境，降低了成本。本系统以CP1E为核心，控制步科CD620伺服系统实现X，Z轴定位运行，整齐的将毛坯码放在指定位置。

2 欧姆龙CP1E的功能、特点及作用

可编程控制器可以简单地这样形容：PLC几乎涉及所有领域。它操作简单，性能稳定。而且系统开发周期短，方便保养。在本项目中，我们选用欧姆龙的小型机CP1E系列。它具有以下特点：

（1）并行包括内置3个端口的CPU单元：USB， RS-232C， RS-485。

（2）输入中断功能。

（3）丰富的高速计数器功能。

（4）N14/20/30/40/60（S@）或NA20 CPU单元的晶体管输出的支持各种脉冲控制。

3 伺服驱动器功能、特点

伺服驱动器是专门用来控制对定位、速度、力矩有特殊要求的专用设备。它基本上分三种模式：定位模式，一般用在往复运动且需要精确定位上，精度达到0.001MM;速度模式，通常用在旋转精度中;力矩模式一般应用在牵引，提升机等方面。本文采用步科伺服驱动器以及伺服电机，步科作为国产品牌，具有一定的价格优势，同时完全满足本设计定位的的控制要求与控制精度。

4 工艺流程及介绍

该自动上料控制系统主要采用CP1E-N40DT-D ，它自带两轴脉冲输出端口，很方便的控制两台步科CD620伺服进行X轴和Z轴方向的运动，当X轴伺服运行到插入毛坯位置时，Z轴上升到最高位，然后X轴继续向前运行到制定摆放位置上方，Z轴下降到指定位置后，X轴退出到安全区域后，两轴同时自动回原点，开始下一个循环。如图1所示。

如图1所示。通过人机画面HMI与PLC之间进行信息的互相交流。利用RS232通讯线相连接，PLC利用自身所编写程序，向驱动器发出脉冲与方向信号，驱动器将所接受到的脉冲与方向信号经过放大传驱动伺服电机运转，驱动器与伺服电机之间通过动力线与编码器线相连接，电机转动驱动减速机，减速机带动齿轮齿条或皮带轮实现机械结构的运动。

5 产品硬件配置

控制主要采用欧姆龙CP1E的PLC，步科的伺服控制器与伺服马达，各种控制元件分别有步科的减速机，步科的电缆，明纬的开关电源，步科的触摸屏，魏德米勒的中间继电器，ABB的电机启动器，施耐德的接触器，以及施耐德的按钮等。

6 PLC的程序设计

（1）PLC的硬件设计。控制硬件为欧姆龙CP1E-N40DT-D，其中，100.01与100.03分别为PLC的脉冲与方向输出端，通过PLC的程序编写，PLC将脉冲发送到伺服驱动器，由伺服驱动器控制伺服電机运行。 PLC的输入分别由启动、停止、复位灯按钮，伺服报警信号、以及原位开关、限位开关等光电传感器组成。PLC的输出分别由脉冲输出、方向输出、各种指示灯、气阀、中间继电器组成。输入信号主要为PLC发送的信号，脉冲输入，方向输入，步科CD620使能信号来自CP1E给出的信号，伺服发出的报警信号、准备好信号又反馈到可编程控制器中，他们之间进行信息的交换等。通过图1的连接，便可实现PLC对伺服的精确定位控制。PLC安装选件板，运用了RS232通讯，实现了与触摸屏的连接。触摸屏选用步科7寸屏，主要用来设置伺服运行的各个距离，以及伺服所运行的速度。

（2）PLC的软件设计。欧姆龙小型机全部采用CX-Programmer V9.5的编程软件， WINDOWS操作界面，人性化设计非常适合适用于已具有电气基础知识的负责安装，设计，管理和维护FA系统者使用。装框程序，该软件还支持离线仿真功能，非常方便。可以模拟生产现场、改变输入信号的ON/OFF状态、观察输出变量的执行状态，可以访问PLC的I/O存储器、累加器和寄存器，并对模拟PLCDE 位存储器、外围输入变量和输出变量以及存储在数据块中的数据进行读写操作，可以对定时器、计数器进行监控修改、进行操作事件的监控、修改，检测所编写的程序是否可以达到我们所希望的控制状态，发现问题时，立刻修改，防止在现场时发现问题而浪费宝贵的调试时间。

总之，在自动上下料系统上首次使用欧姆龙CP1E是一次非常重要的尝试。小型欧姆龙CP1E的应用极大好的提升了该设备的档次。CP1E与CD620的结合使用，更加精准的码放毛坯。

7 结语

本设计运用PLC的脉冲的输出功能，与伺服驱动器配合，实现自动上料设备的精准定位，经过一段时间的使用，本设计完全满足毛坯自动上料的控制要求，极大的降低了工人的劳动强度。

参考文献：

[1]徐世许.可编程序控制器原理.应用.网络[M].2007（05）.

[2]欧姆龙自动化（中国）有限公司.SYSMAC CP 系列CP1E CPU 单元 指令参考手册Cat[S].No.W483-CN5-04（2013）.

[3]上海步科自动化股份有限公司.KINCO CD系列交流伺服系统使用手册[S].2013.