针对全自动弯管机的供料问题，提出了一种基于PLC为控制核心的全自动上下料控制系统设计。分系统设计、硬件设计、软件设计三方面对全自动上下料控制系统进行介绍。使用三菱FX5U系列PLC作为控制器，MR-JE-C作为伺服驱动，威纶通MT8102i触摸屏作为人机交互，通过以太网实现链接。最终可自动实现弯管机的自动供料及下料功能。本系统采用管件加工数据配方配置的方式，在每次更换管件数据时，可调用之前的数据，避免数据重复测试和输入。系统由FX-3U，FX-5U两者采用中间继电器交互信号实现联机控制。因此自动化传输设备综合应用了多种技术，如气动控制、机械技术、传感器应用技术，PLC控制与组态、电机等。
目录
引言 1
一、设计要求及总体方案 2
（一）设计要求 2
（二）总体方案 2
二、电气硬件设计 2
（一）PLC选型 2
（二）驱动器的选型 3
（三）主电路设计 3
（四）控制电路设计 4
（五）安全回路设计 4
（六）PLC外部电路设计 4
（七）、控制电柜布局 7
三、软件程序设计 8
（一）PLC程序设计 9
（二）HIMI程序设计 21
总结 27
参考文献 28
致谢 29
引言
随着数控技术和计算机技术的发展，弯管机的自动化程度不断提高，各类管件加工方式从手工、半自动发展到了数控全自动加工方式。弯管机的供料装置也经历了同样的发展。本文所完成的即为一款与全自动弯管一体机所配套的全自动上下料装置，实现了对物料上料、弯管、下料的精准性和稳定性。大大提高了生产效率、减少了生产时间、解放了劳动力。
一、设计要求及总体方案
（一）设计要求
全自动上下料架系统主要是由上位机HMI控制PLC，以PLC向各控制元件如伺服驱动器、油缸、气缸发出运行指令，以达到上下料架系统代替人工上料，这样就可以节省人工成本，提高生产效率。另一方面也可以降低安全隐患，减少因人上料误操作造成 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: &351916072& 
的伤害。
在满足设备动作要求的同时，也要满足电气设计符合国家关于电气设计安全规范的所有强制性要求。最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。设计方案应力求简单，经济。妥善处理机械与电气的关系，易于控制。正确合理地选用电器元件，确保使用安全、可靠。制造美观、使用维护方便。
（二）总体方案
设备组成主要有上位机HMI，PLC作为控制元件， 由HMI控制向PLC发出控制指令，PLC再向各油缸，气缸电磁阀或者向伺服电机发出指令，已到达机器运行的目的。如图11所示：


图11 设备组成
二、电气硬件设计
（一）PLC选型
本次电气设计中选用了三菱FX5U, FX5U是一种小型的可编程控制器，支持机构化程序，也可以以ST语言，FB语言，以及支持多个程序执行，FX5U指令运行速度加快，系统总线速度也得到了很大的提升，高达150倍。最大可以扩展16块扩展模块。还可以扩展SD卡，完全不用担心储存空间问题。最大优点在于FX5U可以通过以太网实现主站和从站之间的通讯功能。FX5U PLC还在RUN/STOP开关上内置新增了RESET功能，不需要关闭主电源也可以重新启动，提升调试效率，比较方便。FX5U PLC支持远程I/O扩张模块，可以CCLink，以太网连接，从控制器侧，可以监视每组最多16轴、共64轴的伺服放大器。【1】
因为，设备要实现5轴控制，而PLC高输出点位不够，所以选择PLC自带以太网通讯功能。方便PLC和伺服驱动的连接。
（二）驱动器的选型
本次电气设计中选用了三菱MRJEC驱动器，因为设备需要5个驱动器，驱动器和PLC之间需要通过以太网通讯，所以在选择驱动器时，要考虑通讯时不容易受干扰，通讯方便等因素。MRJEC系列拥有位置控制、速度控制和转矩控制三种控制模式。在位置控制模式下最大能对应4Mpulses/s的高速脉冲串。 而且，还可以切换位置/速度控制、速度/转矩控制及转矩/位置控制的控制方式进行运行。所以，MRJEC伺服不但可以高精度定位和平滑速度控制，还可以用于线控制和张力控制等。备有1个Ethernet端口，可通过CCLink IE现场网络Basic、SLMP等各种开放式网络来驱动电机、进行监视、设 定参数等。有USB通信接口，与安装了MR Configurator2的计算机等连接后，可以进行参数设定、试运行、增益调整。 MELSERVOJE系列的伺服电机中采用了分辨率为131072pulses/rev的绝对位置编码器，可进行高精度定位。【2】
（三）主电路设计
本次电路设计中需要充分考虑各设备供电电压大小，其中油泵电机，风冷电机需要AC380V电压，而PLC，电柜风扇、开关电源、电源插座需要AC220V电压，此次选用了降压变压器使380V电压降为AC220V电压，其中又因为，PLC输入输出信号，感应器、屏电源需要DC24V电压，选用了开关电源，使得AC220V电压变位DC24电压，以满足整体设备的供电要求。
主电路设计主要是满足为整体设备的供电要求，外部进电源为380V，经过降压变压器变位AC220V电压，再为设备供电时，中间经过了熔断器，其作用为过载保护，可以为设备提供安全保证。AC220V电压在经过开关电源，使AC220V电压变为DC24V电压，这样就满足PLC输入输出、感应器供电要求，其中DC正极接线需要经过一个熔断器，因为电磁阀较多，经过计算，此次熔断器安全电流范围要比380V大，最终综合考虑选用了10A的熔断器。
又因为本次采用的电压等级较多的，因此为了保障人员的安全，防止操作人员在设备通电状态打开控制电柜而造成触电的风险，又采用了施耐德(Schneider)的隔离开关，确保了柜子在上电状态无法因操作失误而打开。如图21所示：


图21 上下料架主电路部分
（四）控制电路设计
控制电路设计即为AC220V电压控制回路以及DC24V电压控制回路，此设备中AC220V主要用来给PLC、驱动器、电控箱风扇以及开关电源供电。其中维修电路上安装有一个三孔的维修插座和一个通讯端口，为后期设备维护提供方便。电路图如图22所示：

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