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1、摘要本设计主要介绍了人造板热压机自动化控制系统。通过对热压机工作原理的分析及实际生产的要求，设计出热压机的软硬件程序，保证了热压机的正常快速高质量的运行。人造板热压机是木材加工生产中电气设备最多、控制最复杂的生产线，是整个系统中最重要的设备，必须按时间、行程、压力、温度、位移等因素或工艺参数进行协调控制。本设计给出了完整的控制程序，将PLC 应用于热压机，很好地解决了系统的控制要求，提高了系统的可靠性和维修的快速性。根据工艺要求，本设计在热压过程中满足“压力-时间-位置”曲线和压机的闭合及开启时的速度要求。在实际生产中要求的人造板的层数、厚度等的变化只需对程序局部进行修改即可达到要求，这正是P
2、LC控制的一大优点。人造板热压机PLC控制系统采用三菱公司FX-32MB型PLC,其硬件基本由开关量输入单元、模拟量输入单元、脉冲输入单元、继电器输出单元和晶体管输出单元组成。本设计主要使用开关量输入、输出单元、计时器单元。关键词：热压机工作原理，PLC控制程序，控制设计 ABSTRACTThis article mainly introduced the automatic control system of hot press of wood-based plate. Through the analysis of requirements and producing actually o
3、f the hot press operation principle, the software procedure of the hot press machine is designed , has guaranteed the normal and fast and high-quality operation of the hot press. The control system of hot press machine is more complicated . The hot press machine is the most important apparatus in th
4、e whole system, control in coordination according to principles such as time , journey , pressure , temperature , displacement ,etc. or craft parameter run well. Originally design and software procedure of the hot press are giving, the systematic technological requirement is solved, the ones that ha
5、ve improved systematic dependability and maintenance are fast.According to technological requirement , design in hot pressing meeting pressure - time - position curve and closure and pace requirement while opening of press originally. Layers of change of count , thickness ,etc. of wood-based plate t
6、hat require in actual production need , so on , it can meet the qualification to fix to procedure part only, this is exactly a great advantage that PLC controls. The hot press machines PLC control system of the wood-based plate adopts OMRON Companys Model C2000H PLC, hardware its input switch unit ,
7、 analog quantity input unit , pulse input unit , relay output basically.Keywords：hot-press instruments work ，PLC control program， design for controlling system引言 随着木材尤其是珍贵木材资源的减少,家具上越来越多使用贴薄木或贴纸等压贴工艺,作为压贴工序重要设备的压机在家具制造中常用于贴面和压制成型零件,其生产能力和技术性能制约着企业的生产规模和产品质量的优劣。目前我国大部分的人造厂的热压过程都是根据经验由人工控制，这样不但对操作人员要求
8、高，劳动强度大，而且不易达到理想的控制效果，成板质量不稳定，生产过程的各种参数无法记录，无法进行问题分析且一旦出现故障维修困难。若采用PLC控制则不会有以上问题的出现。在人造板生产过程中对控制设备的可靠性提出了很高的要求，PLC是专为工业控制而设计，由于采取了一系列措施，使PLC控制系统的平均无故障时间间隔时间一般能达到4-5万h，远远超过传统继电器控制和计算机控制系统。PLC控制组合灵活使用方便易于维护，功能强，通用性好，能完成人造板生产工程中的各种参数的纪录及处理工作。所以在人造板的工业生产中最合适的的控制系统是PLC控制系统，采用此系统后无论是人造板的产量还是质量都有了长足的发展。1 热
9、压机的工作原理热压机是一种用来压制胶合板或刨花板的设备，一般具有多层压板，可以同时压制多张板，多为十层以上，压板设动压板和定压板，动压板可以在油缸的控制下，在一定范围内上下移动，定压板是固定在机架上的，不能移动。多层热压机用四个油缸控制动压板上升、下降及加压、保压，四个油缸对称分布在压板平面上（各在压板四分之一处的几何重心上），油缸的进油和回油是由电磁阀控制的，共有六只电磁阀，分别命名为1DT、2DT、3DT、4DT、5DT、6DT，其中1DT为总进油阀，6DT为泻油阀，四个油缸分两组，每两个油缸为一组，油路并联在一起， 3DT、5DT为两组油缸的进油控制阀，2DT、4DT 为回油控制阀。1D
10、T、2DT、4DT工作，压板上升，1DT、3DT、5DT压板下降并加压，6DT工作油缸卸压，油缸所需高压油由油泵提供，在压机工作时，油泵一直工作，油泵的动力来自于三相交流异步电动机，功率为10KW22KW，由于功率较大，需用降压启动，一般采用星三角启动（Y启动），Y启动，转换时间一般为35秒,油泵正常工作3秒后,压板上升,到位(设上限位开关)后，压板停止上升，装板小车载板快速进入，到位碰限位开关，小车慢速退出，同时卸板，退到位后碰限位开关停止（小车的快、慢速由变频器控制），同时，压板下降到位后，停止下降（设置下限位开关），开始保压并计时，动压板和定压板之间压力开始增大，油压随之增高，当压力达到
11、设定压力时，电接点压力表上限开关闭合，停止加压，此时3DT、5DT断电，随着时间的推移，油压将下降，当油压下降到设定下限时，电接点压力表下限开关闭和，3DT、5DT通电，油缸进油加压，压力到时，电接点压力表上限开关闭合，此时3DT、5DT断电，停止加压，如此反复，直到保压时间到，开始泻压，3秒后压板上升，人工卸板（出板）完成后，然后重复以上流程（动压板上升到位，停止上升，小车送板、卸板，压板下降，到位停止，加压保压，时间到，泻压，压板上升到位停止，人工卸板（出板）。在流程开始的控制线路中要加转换开关，拨倒手动位置，采取人工控制，每操作一下，压机工作一步，加此开关目的是为了调试和检修；当把转换开
12、关置于自动位置，压机将按流程自动工作。为了安全起见，在压机上升控制电路中要加入保护开关，当动压板上升到位时，合上此开关，不会因误动作而使动压板下降伤人。在加压保压控制电路中，要加入超压保护开关，目的是防止油压到了压力上限后仍不能停止加压时，此开关断开，以强制停止加压，当压力下降到一定值时，此开关重新闭合（复位）。控制系统定时可采用时间继电器（机械式、电子式均可）或PLC内部时间继电器计时，电磁阀电源电压为24V直流电源。2 热压机的控制程序设计2.1 PLC说明2.1.1 PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，
13、及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字
14、运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠
15、性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。2.1.2 PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PL
16、C内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结
17、果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24V
18、DC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。大多数模块式P
19、LC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。PLC系统的其他设备1、 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。2、 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。3、 输入输出设备：用于永久性地存储用
20、户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择
21、网络非常重要的。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。2.2 PLC控制热压机程序设计本着PLC控制的设计原理需先根据控制原理画出热压机的控制流程图如下 接通电源星-三角启动压板上升到限位小车进入到限位小车退出卸板压板启动下降到限位停并保压保压到停止加压3D、5D断电卸压卸板停机 根据流程图列出本设计的输入与输出关系如下表 输入输出一览表输入编号代码功能输出编码代码功
22、能X00001启动Y00001油泵电源X00102停止Y00102Y输出X00203急停Y00203输出X00304手动自动转换Y00304手动自动转换X004052DT、4DT输入Y004051DT输出X005063DT、5DT输入Y005062DT输出X00607机上限位Y006074DT输出X00708手动上行Y00708正转前进X00809启动小车Y00809反转后退X00910前进限位Y00910 快速45HZX01011减速开关Y01011 慢速25HZX01112后退限位Y01112 3DT输出X01213压力下限Y01213 5DT输出X01314压力上限Y01314 6DT输
23、出 X01415保护开关X01516 压板开关X01617手动下行X01718 机下限位X01819 定时输入由以上关系可初步估算出PLC程序步数大约在90步左右为留出一定的余地故选用三菱系列的FX-32MB足可以满足本设计的要求.下面编写控制程序,在写程序之前要先根据流程图及输入输出关系编写梯形图,梯形图如下: 油泵停止（输入）X001急停（输入）X002油泵启动（输入）X000Y000油泵电源接通（输出）Y000T0Y000 Y转换时间为2.5秒Y接触器接通（输出）Y000Y002T0Y001 接触器接通（输出）T0Y001Y002油泵启动梯形图说明：接通油泵电源，开始进行星形三角启动，星
24、形降压启动2.5秒后开始三角启动T2Y002T2油泵正常工作后延时3.2秒，TIM001复位 T1K 32油泵正常工作后延时3秒 T2K 30手动自动转换（输入） X003Y003X0041DT（输出）Y004X0052DT（输出）X004Y005 Y006 4DT（输出）X004 T1 X005 X006(机位上限) Y007（正前）Y008（反后）Y004 X004 X007手动上行（输入）01101压板上升梯图说明： 油泵正常运行3秒后 总控油筏打开，然后控制动压板上升的2DT、4DT油筏打开动压板开始上升当到达上限位开关是停止Y007 X008（启动小车） Y008 X009（前进限位
25、） x004 x005 Y007(自锁) 正转前进（输出）Y009Y007 Y010Y008快速45HZ（输出）Y010X010慢速25HZ（输出） Y008X005X004后退限位（输入）X011X009Y010Y008Y007反转后退（输出）Y008小车控制梯形图说明：当动压板上升到限位后，开始启动小车，在未达前进限位是小车一直载料快速前进，当到达前进限位开关后小车慢速反转后退，直到后退限位停止 X012（压力下限） Y003 X004 Y008 Y007 X015(压板开关)保护开关（输入）X014压力上限（输入） X013 X005 手动下行（输入）X016Y000X005Y011 X
26、005 X017（机位下限）Y01 3DT（输出）5DT（输出）Y012T3 X018 TTT K24000 T3 Y0136DT（输出）Y013T4Y013泄压3秒后压板上升K30X004END（000）加压保压梯形图说明：当小车退出后，3DT、5DT打开，动压板开始下降，直到最大压力后停止，一段时间后压力降低，当到达最小压力后动压板又开始加压，如此往复直到保压时间40min到 停止加压，总卸油筏打开卸压，3S后压板上升 根据梯形图写出热压机的PLC控制程序如下: 步序号指令操作数说明步序号指令操作数说明1LDX000启动（输入）41ANIY0072ORY000自锁42ANIY0083ANIX001停止（输入）43ANDY0044ANIX002急停（输入）44OUTX0045OUTY000由泵电源45LD X0086LDY00046ORY007压板上升7T0Y/定时47ANIY00810K252.5秒48ANIX009前进限位11LDY00049ANIX00412ANIY00250ANIX005 13ANIT051OUTY007正转前进14OUTY001Y输出52LDY00715LDIY00153ORY008 16ANDT054ANIY01017OUTY002接通55OUTY009快速45HZ18LDY00256LDX010减速开关19OUT
