1 引言
四柱裁切机是皮革、箱包、塑胶、橡胶等产品生产中广泛使用的一种刀模裁切设备，其主要功能是将片状原材料按刀模切成所需要的形状，是一种工业生产中常用的下料机械。
长期以来是，这种设备采用传统继电器控制，自动化程度差，使用故障率高。本文采用PLC控制器和触摸屏，采用编码器、比例电磁阀，设计了一套压力、行程可调节的四柱裁切机控制系统。
2 四柱裁切机结构及原理
四柱裁切机的机械部分由机身和液压缸二部分组成。机身由工作台、上压板、立柱等组成，以四根立柱为骨架，上压板、工作台由螺母固定于上下两端，将机器构成一个整体。液压缸的结构为活塞式油缸，由缸体、导向套、活塞头、活塞杆、锁母、联接法兰等组成。
裁切机的动力由液压提供，上升下降动作由电磁阀控制，本设计中采用了一个两位四通换向阀(YV0)，一个三位四通电磁换向阀(YV1、YV2)。
工作过程如下：安装好刀模，给设备通电；按下液压泵启动按钮，液压泵起动；放入原材料，双手同时按下裁切按钮，电磁阀YV0、YV1得电，上压板快速下行，到达指定位置，电磁阀YV1失电，转为慢速下降；到达裁切位置，比例阀加压进行裁切。裁切到位，电磁阀YV1失电，YV2得电，上压极决速上升，返回原位。取出成品，放入新材料，重复以上过程。
根据以上工作流程，可得到裁切过程，电磁阀及对应PLC输出点列表，见表1。
裁切行程位置由编码器进行精确设定。各个阶段，可用比例阀调节液压流量。控制速度及压力大小。工作过程中，只要按下急停按钮，上压板立即停止下降，YV2得电，向上运动，直接返回．
3 电气控制系统设计
为提高设备使用和操作性能，实现设备自动化控制，提高裁切产品质量，系统完全采用数字化设计。
3.1 液压泵控制
液压泵为三相异步电机，功率为5.5kw，其主电路采用接触器直接起动。操作箱上设有液压泵启停按钮，启停信号送入PLC，由程序给出输出信号，控制接触器线圈，实现液压泵起停。
3.2 裁切行程控制
在运动部件上安装同步齿条，在机壳上固定安装编码器．编码器轴上安装有同步齿轮，随运动部件的上下移动，齿条带动同步齿轮旋转，编码器输出脉冲，从而实现裁切行程位置采集。编码器线数越高，其行程精度也越高。
设备通电后，根据工艺要求。在触摸屏上设置裁切行程参数。正常工作裁切时，由PLC比较当前位置与行程参数设定值，对液压电磁阀组控制。行程参数设定也可采用手动学习操作，由PLC自动记忆手动操作裁切位置，作为设置值，此设定值还可以在触摸屏上进行手动微调，提高裁切质量。
3.3 裁切压力控制
裁切时，在初始下行时．以较快速度下降，到达一定位置时，变成慢速，当达到裁切位置时，加压裁切并保持，确保裁切效果．彻底切断材料。为实现压力可调节，采用了电液比例阀。
电液比例阀是将电量转变成液压输出量的电液转换元件。随着电子技术和计算机技术的发展，电液比倒系统的性能得到显著改善，因而得到广泛应用。
本系统在FX2N-32MR基本单元基础上扩展了一个FX2N-3A模拟量模块，通过其模拟量输出通道，输出0-10V电压给HNC1085比例阀驱动器，驱动器再输出对应电流0-850mA，驱动比例阀开度，实现裁切压力的控制。
3.4 其他辅助控制
为确保裁切安全，设置了双手启动按钮，同时为了以防万一，防止压手，或者异物压入，还设置了操作台光幕保护。为防止超限程，损坏设备，安装了上下限感应位置开关．为防止电机过载，把液压泵热继电器的常开接入PLC．发生过载时，自动停止液压泵并报警。
4 PLC程序设计
FX2—32MR程序采用三菱公司编程软件GX Developer Version8．86进行设计，采用梯形图语言，直观，方便易用。
4.1 编码器连接及编程
位置计数采用双向高数计数器C251，当上下压板合模时，C251清零，上压板向上时，C251增计数，当上压板向下时，C251减计数。采用比较指令，把C251当前值和设定的上限位置、加压位置、差动位置、裁切终点的值进行比较，比较结果对辅助继电器M赋值，作为控制阀动作的转换点。当进行触摸屏行程设定时，将C251复位。同时可以根据试模情况，在触摸屏上对裁切终点进行微调。
4.2 电液比例阀的控制编程
在裁切不同的过程中，根据压力控制的不同要求，由PLC控制FX2N-3A模输出0-IOV电压，给比例阀驱动器HNCl085，HNCl085输出对应电流，控制比例阀的开度，从而实现压力和流量控制。
数据寄存器D197中存放的是对应比例阀开度数值。在上压板达到不同行程位置时，把触摸屏参数设定中对应的位置设定值赋给它。
5 MCGS组态界面设计
人机界面采用北京昆仑通自动化软件科技有限公司的PC7062K，它是以嵌人式低功耗CPU为核心(ARMCPU，主频400MHz)的高性能嵌入式一体化触摸屏。该产品设计采用了7英寸高亮度TFT液晶显示屏(分辨率800*480)，四线电阻式触摸屏(分辨率1024 X 1024)。屏内置了嵌入版MCGS组态软件，使用方便、直观、成本低。组态设计充分考虑操作，管理方便，分别设计了欢迎、主功能、行程设定、手动测试、运行参数、距离参
主画面主要用来显示日期、实际行程位置、当前裁切数量、当前状态的模拟显示．画面的切换等。行程设定画面，是在手动操作下，完成一次裁切，由PLC自动记录编码器脉冲，作为位置设定参数。手动测试画面是为了调试方便，按下对应按钮时，实现点动控制。运行参数设定画面用来设定裁切时间常数、每一段行程的压力大小等。
6 结束语
本文以FX2N系列PLC为控制器，以MCGS触摸屏为人机界面设计了～套压力、行程可调的四柱裁切机控制系统。本系统在设备上应用以来，直观易学，操作方便，裁切精度高，效果好，取得了良好的经济益。
(审核编辑: Doris)
