【正文】 方 面 的 原 因 ， 對(duì) 于 某 些 控 制 要 求 無 法 達(dá)到 ， 因 此 需 要 進(jìn) 口 國 外 設(shè) 備 ， 使 得 該 設(shè) 備 維 護(hù) 方 面 有 部 分 困 難 ?；?于 計(jì) 算 機(jī) 的 控 制 系 統(tǒng) ， 硬 件 結(jié) 構(gòu) 方 面 總 線 標(biāo) 準(zhǔn) 化 程 度 高 ， 軟 件 資 源 豐富 ， 可 支 持 實(shí) 時(shí) 操 作 ， 具 有 速 度 快 、 實(shí) 時(shí) 性 強(qiáng) 、 可 進(jìn) 行 復(fù) 雜 處 理 的 優(yōu) 點(diǎn) ，但 對(duì) 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(huì) 影 響 計(jì) 算 機(jī) 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(chǎng) 環(huán) 境 惡 劣 ， 干 擾 較 多 的 場(chǎng) 合 ，同 時(shí) 編 程 易 學(xué) 簡(jiǎn) 單 ， 利 于 推 廣 ， 最 重 要 的 是 其 安 裝 、 設(shè) 計(jì) 簡(jiǎn) 單 ， 如 果 需 要改 變 控 制 邏 輯 或 增 加 控 制 功 能 時(shí) ， 只 需 改 變 程 序 即 可 ， 對(duì) 硬 件 連 線 改 動(dòng) 較 少 ，便 于 進(jìn) 行 技 術(shù) 改 造 。 采 用 PLC 作 為 控 制 器 具 有 運(yùn) 行 速 度 快 、 調(diào) 試 周 期 短 、維 護(hù) 簡(jiǎn) 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(qiáng) 的優(yōu) 點(diǎn) 可 保 證 控 制 系 統(tǒng) 的 可 靠 運(yùn) 行 。 切 割 系 統(tǒng) 的 功 能 主 要 是 完 成 板 材 的 切 割 和 移 動(dòng) 。 其 主 要 涉 及 兩 方 面 的功 能 ： 一 是 檢 測(cè) 輸 入 信 號(hào) ； 二 是 控 制 輸 出 信 號(hào) 。 板 材 切 割 控 制 系 統(tǒng) 主 要 完成 對(duì) 操 作 按 鈕 輸 入 的 檢 測(cè) 、 大 車 輸 送 到 位 的 檢 測(cè) 、 切 割 槍 位 置 的 檢 測(cè) 、 大 車步 進(jìn) 到 位 的 檢 測(cè) 等 。 控 制 輸 出 的 控 制 方 式 主 要 有 ： 傳 送 帶 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 的 控制 、 切 割 槍 左 右 運(yùn) 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 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(jì)切 割 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 主 要 包 括 兩 個(gè) 方 面 ： 一 個(gè) 是 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ， 另 一個(gè) 是 PLC 電 氣 控 制 設(shè) 計(jì) 。 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 是 實(shí) 現(xiàn) 控 制 功 能 的 基 礎(chǔ) ； PLC 電 氣 控 制系 統(tǒng) 是 實(shí) 現(xiàn) 控 制 功 能 的 核 心 部 分 ， 兩 方 面 的 設(shè) 計(jì) 過 程 相 互 獨(dú) 立 ， 但 在 設(shè) 計(jì) 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(duì) 整 體 結(jié) 構(gòu) 深 入 了 解之 后 ， 設(shè) 計(jì) 出 整 體 框 架 ， 明 確 兩 個(gè) 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(duì) 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(duì) 板 材 切 割 系 統(tǒng) 進(jìn) 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(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 比 較 簡(jiǎn) 單 ， 主 要 包 括 牽 引 機(jī) 、 切 割 機(jī) 、 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(jī)也 就 是 大 車 ， 上 面 帶 有 可 以 用 步 進(jìn) 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 的 傳 送 帶 ， 通 過 電 動(dòng) 機(jī) 的驅(qū) 動(dòng) 帶 動(dòng) 工 件 進(jìn) 行 移 動(dòng) ， 完 成 工 件 的 輸 送 功 能 。 切割機(jī)其 為 核 心 設(shè) 備 ， 包 括 壓 緊 機(jī) 構(gòu) 、 切 割 槍 和 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 等 設(shè) 備 。 壓 緊 機(jī) 構(gòu) 由一 對(duì) V 型 鐵 在 氣 缸 的 帶 動(dòng) 下 ， 通 過 杠 桿 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 壓 緊 ， 通 過 PLC 的 指 令 控制 氣 缸 的 上 升 和 下 降 ， 最 后 實(shí) 現(xiàn) 壓 緊 和 松 開 的 操 作 。 切 割 槍 包 括 三 個(gè) 氣 體閥 門 ， 按 照 不 同 的 開 啟 順 序 ， 通 過 PLC 的 控 制 可 實(shí) 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(duì) 應(yīng) 的 泵 站 進(jìn) 行控 制 ， 將 原 動(dòng) 機(jī) 的 機(jī) 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(duì) 板 材 切 割 系 統(tǒng) 的 功 能 要 求 進(jìn) 行 分 析 ， 可 以 看 到 該 切 割 系 統(tǒng) 的 電 氣控 制 [2]相 對(duì) 比 較 復(fù) 雜 ， 需 要 檢 測(cè) 較 多 的 輸 入 信 號(hào) ， 控 制 較 多 的 輸 出 量 ， 而 且還 要 保 證 切 割 系 統(tǒng) 按 步 運(yùn) 行 ， 因 此 就 要 設(shè) 置 每 個(gè) 設(shè) 備 啟 動(dòng) 和 停 止 標(biāo) 志 ， 在 編程 時(shí) 需 要 有 清 晰 的 邏 輯 控 制 時(shí) 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(gè) 方 面 。（ 1） 首 先 大 車 攜 帶 工 件 前 進(jìn) ， 使 工 件 達(dá) 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(jìn) 行 檢 測(cè) 。（ 2） 大 車 到 位 后 ， 啟 動(dòng) 壓 緊 裝 置 ， 經(jīng) 過 延 時(shí) 后 ， 壓 緊 結(jié) 束 。（ 3） 延 時(shí) 結(jié) 束 后 ， 切 割 槍 下 降 到 位 。（ 4） 下 降 到 位 后 ， 依 次 啟 動(dòng) 乙 炔 、 切 割 氧 、 高 壓 氧 閥 門 ， 點(diǎn) 燃 火 焰 。（ 5） 待 預(yù) 熱 一 段 時(shí) 間 后 ， 啟 動(dòng) 切 割 槍 左 右 移 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) ， 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(jī) 構(gòu) ， 傳 送 帶 在 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 的 驅(qū) 動(dòng) 下 移 動(dòng) 固 定 的 長 度 。（ 8） 再 次 啟 用 切 割 槍 ， 切 割 過 程 循 環(huán) 進(jìn) 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(yùn)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(dòng)到位壓緊裝置壓緊工件延時(shí)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(jìn)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(jì) 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(jī)界面驅(qū)動(dòng)電磁閥驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)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(jì) 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(jī) 。 此 控 制 系 統(tǒng) 的 控 制 過 程比 較 簡(jiǎn) 單 ， 算 法 也 不 復(fù) 雜 ， 因 此 選 用 的 CPU 總 共 有 19 個(gè) 數(shù) 字 量 輸 入 和 11個(gè) 數(shù) 字 量 輸 出 ， 共 需 30 個(gè) 數(shù) 字 量 I/O 點(diǎn) 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(jī) 。如 果 選 擇 CPU224， 則 需 要 擴(kuò) 展 一 個(gè) 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(dú) 的 輸入 或 者 輸 出 擴(kuò) 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(gè) 輸 入 /輸 出 混 合 模 塊 ， 有 多 種 型 號(hào) 可 選 ， 這 里選 擇 EM223 中 的 8 點(diǎn) DC 輸 入 和 8 點(diǎn) DC 輸 出 ， 既 能 滿 足 系 統(tǒng) 的 控 制 要 求 ，同 時(shí) 也 滿 足 了 控 制 系 統(tǒng) 的 I/O 點(diǎn) 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(duì) PLC 的 I/O 進(jìn) 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(gè) 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(diǎn)編號(hào) 代碼 名稱 輸入點(diǎn)編號(hào) 代碼 名稱 SB1 急停按鈕 SB10 手動(dòng)大車前進(jìn)按鈕 SB2 復(fù)位按鈕 SB11 手動(dòng)大車后退按鈕 SA 手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) SB12 手動(dòng)工件壓緊按鈕 SB3 自動(dòng)切割啟動(dòng)按鈕 SB13 手動(dòng)工件松開按鈕 SB4 手動(dòng)切割槍上升按鈕 SQ1 切割槍上限位置開關(guān) SB5 手動(dòng)切割槍下降按鈕 SQ2 切割槍下限位置開關(guān) SB6 手動(dòng)切割槍左移按鈕 SQ3 切割槍左限位置開關(guān) SB7 手動(dòng)切割槍右移按鈕 SQ4 切割槍右限位置開關(guān) SB8 手動(dòng)切割槍乙炔閥門按鈕 SQ5 大