【正文】 方 面 的 原 因 ， 對 于 某 些 控 制 要 求 無 法 達到 ， 因 此 需 要 進 口 國 外 設(shè) 備 ， 使 得 該 設(shè) 備 維 護 方 面 有 部 分 困 難 。基 于 計 算 機 的 控 制 系 統(tǒng) ， 硬 件 結(jié) 構(gòu) 方 面 總 線 標 準 化 程 度 高 ， 軟 件 資 源 豐富 ， 可 支 持 實 時 操 作 ， 具 有 速 度 快 、 實 時 性 強 、 可 進 行 復(fù) 雜 處 理 的 優(yōu) 點 ，但 對 環(huán) 境 有 一 定 要 求 ， 要 在 干 擾 小 ， 具 有 一 定 溫 度 和 濕 度 的 環(huán) 境 下 使 用 。 在復(fù) 雜 的 生 產(chǎn) 環(huán) 境 下 ， 粉 塵 和 電 磁 干 擾 的 作 用 會 影 響 計 算 機 的 控 制 性 能 。 可 編 程 控 制 器 的 控 制 系 統(tǒng) ， 適 用 于 工 業(yè) 現(xiàn) 場 環(huán) 境 惡 劣 ， 干 擾 較 多 的 場 合 ，同 時 編 程 易 學(xué) 簡 單 ， 利 于 推 廣 ， 最 重 要 的 是 其 安 裝 、 設(shè) 計 簡 單 ， 如 果 需 要改 變 控 制 邏 輯 或 增 加 控 制 功 能 時 ， 只 需 改 變 程 序 即 可 ， 對 硬 件 連 線 改 動 較 少 ，便 于 進 行 技 術(shù) 改 造 。 采 用 PLC 作 為 控 制 器 具 有 運 行 速 度 快 、 調(diào) 試 周 期 短 、維 護 簡 單 和 較 高 的 可 靠 性 。 該 控 制 系 統(tǒng) 使 用 PLC 作 為 核 心 控 制 器 ， 其 可 靠 性 高 、 抗 干 擾 能 力 強 的優(yōu) 點 可 保 證 控 制 系 統(tǒng) 的 可 靠 運 行 。 切 割 系 統(tǒng) 的 功 能 主 要 是 完 成 板 材 的 切 割 和 移 動 。 其 主 要 涉 及 兩 方 面 的功 能 ： 一 是 檢 測 輸 入 信 號 ； 二 是 控 制 輸 出 信 號 。 板 材 切 割 控 制 系 統(tǒng) 主 要 完成 對 操 作 按 鈕 輸 入 的 檢 測 、 大 車 輸 送 到 位 的 檢 測 、 切 割 槍 位 置 的 檢 測 、 大 車步 進 到 位 的 檢 測 等 。 控 制 輸 出 的 控 制 方 式 主 要 有 ： 傳 送 帶 步 進 電 動 機 的 控制 、 切 割 槍 左 右 運 動 電 動 機 的 控 制 、 切 割 槍 電 磁 閥 的 控 制 、 切 割 槍 氣 體 閥 門的 控 制 、 壓 緊 裝 置 的 控 制 。2 系統(tǒng)總體設(shè)計切 割 機 控 制 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 主 要 包 括 兩 個 方 面 ： 一 個 是 機 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 ， 另 一個 是 PLC 電 氣 控 制 設(shè) 計 。 機 械 結(jié) 構(gòu) 是 實 現(xiàn) 控 制 功 能 的 基 礎(chǔ) ； PLC 電 氣 控 制系 統(tǒng) 是 實 現(xiàn) 控 制 功 能 的 核 心 部 分 ， 兩 方 面 的 設(shè) 計 過 程 相 互 獨 立 ， 但 在 設(shè) 計 之前 需 要 整 體 考 慮 ， 先 分 析 和 研 究 控 制 系 統(tǒng) 的 整 體 功 能 ， 對 整 體 結(jié) 構(gòu) 深 入 了 解之 后 ， 設(shè) 計 出 整 體 框 架 ， 明 確 兩 個 部 分 的 具 體 功 能 和 接 口 。 板材切割系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)隨 著 企 業(yè) 對 各 類 板 材 的 質(zhì) 量 要 求 不 斷 提 高 ， 板 材 加 工 的 要 求 也 越 來 越 高 ，因 此 采 用 傳 統(tǒng) 繼 電 器 控 制 線 路 的 切 割 系 統(tǒng) 已 經(jīng) 無 法 滿 足 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 要 求 ， 利 用PLC 對 板 材 切 割 系 統(tǒng) 進 行 改 造 后 ， 可 提 高 系 統(tǒng) 的 抗 干 擾 能 力 和 板 材 切 割 的 精度 。 該 切 割 系 統(tǒng) 的 機 械 結(jié) 構(gòu) 比 較 簡 單 ， 主 要 包 括 牽 引 機 、 切 割 機 、 液 壓 系統(tǒng) 和 電 氣 控 制 系 統(tǒng) 等 及 其 附 屬 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 備 。 牽引機也 就 是 大 車 ， 上 面 帶 有 可 以 用 步 進 電 機 驅(qū) 動 的 傳 送 帶 ， 通 過 電 動 機 的驅(qū) 動 帶 動 工 件 進 行 移 動 ， 完 成 工 件 的 輸 送 功 能 。 切割機其 為 核 心 設(shè) 備 ， 包 括 壓 緊 機 構(gòu) 、 切 割 槍 和 進 給 系 統(tǒng) 等 設(shè) 備 。 壓 緊 機 構(gòu) 由一 對 V 型 鐵 在 氣 缸 的 帶 動 下 ， 通 過 杠 桿 機 構(gòu) 進 行 壓 緊 ， 通 過 PLC 的 指 令 控制 氣 缸 的 上 升 和 下 降 ， 最 后 實 現(xiàn) 壓 緊 和 松 開 的 操 作 。 切 割 槍 包 括 三 個 氣 體閥 門 ， 按 照 不 同 的 開 啟 順 序 ， 通 過 PLC 的 控 制 可 實 現(xiàn) 切 割 槍 的 打 開 關(guān) 閉 。 液壓系統(tǒng)由 泵 站 和 相 應(yīng) 的 液 壓 控 制 系 統(tǒng) [1]構(gòu) 成 ， 相 應(yīng) 的 油 缸 通 過 對 應(yīng) 的 泵 站 進 行控 制 ， 將 原 動 機 的 機 械 能 轉(zhuǎn) 換 成 液 體 的 壓 力 能 ， 完 成 壓 緊 松 開 功 能 。 電氣控制系統(tǒng)通 過 對 板 材 切 割 系 統(tǒng) 的 功 能 要 求 進 行 分 析 ， 可 以 看 到 該 切 割 系 統(tǒng) 的 電 氣控 制 [2]相 對 比 較 復(fù) 雜 ， 需 要 檢 測 較 多 的 輸 入 信 號 ， 控 制 較 多 的 輸 出 量 ， 而 且還 要 保 證 切 割 系 統(tǒng) 按 步 運 行 ， 因 此 就 要 設(shè) 置 每 個 設(shè) 備 啟 動 和 停 止 標 志 ， 在 編程 時 需 要 有 清 晰 的 邏 輯 控 制 時 序 。 板材切割系統(tǒng)的工作原理該 系 統(tǒng) 的 工 作 過 程 包 括 以 下 幾 個 方 面 。（ 1） 首 先 大 車 攜 帶 工 件 前 進 ， 使 工 件 達 到 切 割 槍 所 在 的 位 置 下 方 ， 可 通過 切 割 槍 下 方 的 限 位 開 關(guān) 進 行 檢 測 。（ 2） 大 車 到 位 后 ， 啟 動 壓 緊 裝 置 ， 經(jīng) 過 延 時 后 ， 壓 緊 結(jié) 束 。（ 3） 延 時 結(jié) 束 后 ， 切 割 槍 下 降 到 位 。（ 4） 下 降 到 位 后 ， 依 次 啟 動 乙 炔 、 切 割 氧 、 高 壓 氧 閥 門 ， 點 燃 火 焰 。（ 5） 待 預(yù) 熱 一 段 時 間 后 ， 啟 動 切 割 槍 左 右 移 動 電 動 機 ， 開 始 切 割 過 程 。（ 6） 切 割 結(jié) 束 后 ， 切 割 槍 復(fù) 位 。（ 7） 松 開 壓 緊 機 構(gòu) ， 傳 送 帶 在 步 進 電 動 機 的 驅(qū) 動 下 移 動 固 定 的 長 度 。（ 8） 再 次 啟 用 切 割 槍 ， 切 割 過 程 循 環(huán) 進 行 。板 材 切 割 系 統(tǒng) 原 理 圖 如 圖 圖 21 所 示 。帶有傳送帶的小車壓塊 切割槍運料車板材圖 21 板 材 切 割 系 統(tǒng) 原 理 圖板 材 切 割 系 統(tǒng) 工 作 主 要 過 程 示 意 圖 如 圖 22 所 示 。大車移動到位壓緊裝置壓緊工件延時后切割槍下降切割槍依次打開各閥門開始切割切割結(jié)束切割槍到位壓緊裝置松開工件傳送帶步進設(shè)定的距離圖 22 板 材 切 割 系 統(tǒng) 工 作 主 要 過 程 示 意 圖3 硬件系統(tǒng)配置如 何 設(shè) 計 板 材 切 割 系 統(tǒng) 的 控 制 系 統(tǒng) 和 所 需 的 各 硬 件 設(shè) 備 。 如 圖 31 所示 的 是 板 材 切 割 系 統(tǒng) 的 硬 件 連 接 示 意 圖 。 此 控 制 系 統(tǒng) 的 核 心 處 理 器 是PLC， 主 要 輸 入 和 輸 出 量 多 為 數(shù) 字 量 。PLC操作面板限位開關(guān)人機界面驅(qū)動電磁閥驅(qū)動電動機圖 31 板 材 切 割 系 統(tǒng) 的 硬 件 連 接 示 意 圖 PLC 選型根 據(jù) 控 制 系 統(tǒng) 的 功 能 要 求 ， 從 經(jīng) 濟 性 、 可 靠 性 等 方 面 來 考 慮 ， 選 擇 西 門子 S7200 系 列 PLC 作 為 板 材 切 割 控 制 系 統(tǒng) 的 主 機 。 此 控 制 系 統(tǒng) 的 控 制 過 程比 較 簡 單 ， 算 法 也 不 復(fù) 雜 ， 因 此 選 用 的 CPU 總 共 有 19 個 數(shù) 字 量 輸 入 和 11個 數(shù) 字 量 輸 出 ， 共 需 30 個 數(shù) 字 量 I/O 點 數(shù) ， 以 及 程 序 容 量 和 控 制 的 要 求 ，選 擇 CPU226[3]作 為 該 控 制 系 統(tǒng) 的 主 機 。如 果 選 擇 CPU224， 則 需 要 擴 展 一 個 數(shù) 字 量 輸 入 /輸 出 模 塊 。 可 選 的 數(shù) 字量 輸 入 和 輸 出 模 塊 有 EM22 EM222 和 EM223。 EM221 和 EM222 是 單 獨 的 輸入 或 者 輸 出 擴 展 模 塊 ， 為 了 便 于 硬 件 的 安 裝 和 減 小 PLC 系 統(tǒng) 所 占 體 積 ， 采用 EM223 模 塊 。 EM223 是 一 個 輸 入 /輸 出 混 合 模 塊 ， 有 多 種 型 號 可 選 ， 這 里選 擇 EM223 中 的 8 點 DC 輸 入 和 8 點 DC 輸 出 ， 既 能 滿 足 系 統(tǒng) 的 控 制 要 求 ，同 時 也 滿 足 了 控 制 系 統(tǒng) 的 I/O 點 數(shù) 的 要 求 。 PLC 的 I/O 資源配置根 據(jù) 系 統(tǒng) 的 功 能 要 求 ， 對 PLC 的 I/O 進 行 配 置 ， 具 體 分 配 如 下 所 示 。 數(shù) 字 量 輸 入 部 分在 此 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 所 需 要 的 輸 入 量 基 本 上 都 屬 于 數(shù) 字 量 ， 主 要 包 括 各 種控 制 按 鈕 和 限 位 開 關(guān) ， 共 有 19 個 數(shù) 字 輸 入 量 ， 如 表 31 所 示 。 表 31 數(shù)字輸入量地址分配表輸入點編號 代碼 名稱 輸入點編號 代碼 名稱 SB1 急停按鈕 SB10 手動大車前進按鈕 SB2 復(fù)位按鈕 SB11 手動大車后退按鈕 SA 手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān) SB12 手動工件壓緊按鈕 SB3 自動切割啟動按鈕 SB13 手動工件松開按鈕 SB4 手動切割槍上升按鈕 SQ1 切割槍上限位置開關(guān) SB5 手動切割槍下降按鈕 SQ2 切割槍下限位置開關(guān) SB6 手動切割槍左移按鈕 SQ3 切割槍左限位置開關(guān) SB7 手動切割槍右移按鈕 SQ4 切割槍右限位置開關(guān) SB8 手動切割槍乙炔閥門按鈕 SQ5 大