【正文】 30 本次實驗針對自動剪板機的設(shè)計，在老師的輔導(dǎo)之下，除了大體的程序設(shè)計外，細(xì)節(jié)一樣不可或缺，過載保護(hù)，報警，模式選擇，循環(huán)選擇等等， 都必須加入才是一個完整的設(shè)計。— SB2— SQ1— SQ2— SQ3— SQ4— SQ5— SQ6— SQ7— — 輸 出： KM1— KM2— KM2ˊ — KM3— KM3ˊ — KM4— KM4ˊ — HL1— 統(tǒng) 的 軟 件 分析可知，本系 統(tǒng) 是一 個 多 任務(wù) 步的 順 序控制系 統(tǒng) ， 運 用模 塊 化程序 結(jié) 構(gòu) ,實現(xiàn) 系 統(tǒng) ，有 結(jié) 構(gòu) 簡單 、 編 程方便等優(yōu) 點 。 KM1控制送料機 構(gòu)電 機的接觸器； KM KM2ˊ控制 壓塊電 機的接觸器， 驅(qū)動電 機的正反 轉(zhuǎn) ，控制 壓塊壓緊 和放松板料； KM KM3ˊ分 別 控制剪切 電 機的接觸器， 驅(qū)動電 機的正反 轉(zhuǎn) ，控 制剪切刀上 下運 行； KM4和 KM4ˊ控制送料小 車電 機的接觸器， 驅(qū)動電 機的正反 轉(zhuǎn) ,從 而控制小 車 的左行和右行。人機界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機器級的 ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級的 WinCC。 HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如 ProTool）組態(tài)才能配合 PLC使用。具備強大的通信功能， S7300 PLC可通過編程軟件 Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。 1． SIMATIC S7200 PLC S7200 PLC是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測 及控制等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC不可缺少的組成單元。 PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。 1968年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller（ PC）。 3） 小 車 往返 運動 及停止控制 ,執(zhí) 行器件 為 小 車電 機 ,通 過 控制小 車電 機的起、停、16 正反 轉(zhuǎn) ,控制送料小 車 在剪板機與下一工位往返送料。 伺服的 額 定速度比一般異步 電 機高的多，并且可以控制 轉(zhuǎn) 速和位移，而一般的 變頻 器只 側(cè) 重于 轉(zhuǎn) 速控制，適用于 開環(huán)調(diào)速 ，而伺服可以做到精確定位，速度環(huán) 控 制響應(yīng) 比 變頻 器加外 圍 速度控制更直接， 動態(tài)響應(yīng) 好。 設(shè)計 小 車 送料 裝 置 15 為實現(xiàn) 板料自 動輸 送到下一工位并返回 ,可采用交流 電 通 過帶傳動帶動驅(qū)動軸 ,驅(qū)動 行走 輪來 完成 小 車 往返各機構(gòu)的 運動動 力 來 自 電 機 ,根據(jù)控制的特 點 和經(jīng)濟性 要求 ,用交流 電 機 來實現(xiàn)進(jìn) 料、小 車 送料、托架下料，采用伺服 電 機控制擋 料器精確定 長 。 14 3） 組 件的代 號意義 SB0—— 磨姑 頭急 停按 鈕 。 電 機正反 轉(zhuǎn)就 需要互 鎖 控制。 PLC 的通信 ，還 未 實現(xiàn) 互操作性， IEC 規(guī) 定了多 種現(xiàn)場總線標(biāo) 準(zhǔn)， PLC 各廠家均有采用。 編 程 設(shè)備 ， 編 程器是 PLC 開發(fā)應(yīng) 用、 監(jiān)測運 行、 檢查維護(hù) 不可缺少的器件，用于 編 程、 對 系 統(tǒng) 作一些 設(shè) 定、 監(jiān) 控 PLC 及 PLC 所控制的系 統(tǒng) 的工作 狀況 ，但它不直接 參 與 現(xiàn)場 控制 運 行。常用的 I/O 分類 如下： 開關(guān) 量：按 電壓 水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有 繼電 器隔離和晶體管隔離。 運 算器用于 進(jìn) 行 數(shù) 字或 邏輯運 算，在控制器指 揮 下工作。掃 描周期是一 個 很重要的指 針 ，小型 PLC 的 掃 描周期一般 為 十幾毫秒到幾十毫秒。 輸入處 理又叫 輸 入采 樣 。 8 圖 21 PLC的工作原理 PLC 采用循 環(huán)掃 描工作方式，在 PLC 中，用 戶 程序按先后 順 序存放， CPU從 第一 條 指令 開始執(zhí) 行程序，直至遇 到結(jié) 束符后，又返回第一 條 ，如此周而復(fù)始的不 斷 循 環(huán) 。 板料的 長 度 L 可根據(jù)需要 進(jìn) 行 調(diào) 整 , 每一 車 板料的 數(shù) 量可 預(yù)先設(shè) 定。 2 起 動 送料機構(gòu) E 帶動 板料 C 向右移 動 。 圖 1 1 自 動 剪板機原 理圖 系 統(tǒng)設(shè) 置了 7個 限位 開關(guān)， 分 別 用于 檢測各 部分的工作 狀態(tài) 。 4 壓緊 和剪切 ,待剪板料 長 度 達(dá) 到 設(shè) 定值后由 主電動 機 帶動壓 料器和剪切刀具 ,先 壓緊 板料 ,然后剪 斷板 料。 可 編 程控制器是一種 為工業(yè) 機械控制所 設(shè)計 的 專用計 算機，在各種自 動 控制系 統(tǒng) 中有 著廣泛 的 應(yīng) 用，他是在 繼電 器控制和 計 算機控制基 礎(chǔ) 上 開發(fā)的產(chǎn) 品， 逐漸發(fā) 展成 為 以微 處 理器 為 核心，把自 動 化技 術(shù) 、 計 算機技 術(shù) ，通信技 術(shù) 融 為 一體的新型 工業(yè) 自 動 控制 裝 置。用可 編 程控器改造通用機床、 專用 機床、 組 合機床及自動設(shè)備 與半自 動設(shè)備組 成的生 產(chǎn)線 ,這樣 可以把 計 算機功能完 備、編 程 靈 活 、適應(yīng)性強 的優(yōu) 點和繼電 器控制 簡單 、抗干擾能力 強 、價格便宜等優(yōu) 點結(jié)合 起 來 ， 這是一 條 低成本、高效益，符合我 國國 情的機械自 動 化技 術(shù)發(fā) 展 應(yīng) 用新途 徑 。故本文采用了 以工業(yè)順 序控 制過 程中 廣泛 使用的可 編 程控制器（ PLC） 對 自 動 剪板機 進(jìn) 行控制。通 過對 自 動 剪板機的工作原理的分析，提出 總 體 設(shè) 想， 初步設(shè)計 了電氣傳動 部分的 設(shè)計 方案和 PLC 控制的程序流程 圖 。 在我 國 ,國家政策對 發(fā) 展低成本自 動 化的重要性等方 面進(jìn) 行了 大力的支持 ,以工業(yè) 用剪板機 為對 象，探 討了 全自 動 剪板機 智能控制系 統(tǒng) 的 實現(xiàn) 方案。早期的可 編 程控制器在功能上只能 進(jìn) 行 邏輯控 制，因而 稱為 可 編 程程 序邏輯控 制器 (Programmable Logic Controller)簡稱 PLC。 5 送料 車 的 運 行 ,包括卸 載 后自 動 返回。其中， SQ1 檢測 待剪板料是否被 輸 送到位。 當(dāng) 板料碰到行 程開關(guān) SQ1 時 , 送料停止同 時 制 動 器松 開 、 電 磁離 合器結(jié)合 ， 主電動 機通 過傳動 機構(gòu)工作。 2 總 體 設(shè)計 方案 傳統(tǒng) 的控制方法是采用 繼電 器 接觸器控制，但控制系 統(tǒng)較 復(fù) 雜 ,大量的接 線使系 統(tǒng) 可靠 性降低 ,也 間 接地降低了 設(shè)備 的工作效率。 PLC 的 掃 描 過 程如 圖 2。在此 階 段， 順 序 輸 入所有端子的通斷狀態(tài) ，并 將讀 入的信息存入 內(nèi) 存所 對應(yīng) 的映象寄存器。 PLC 的 掃 描 時間 取 決 于 I/O 掃 描速度和用 戶 程序的 長 短，以及程序使用的指令 類 型。寄存器 參 與 運 算，并存 儲運 算的中 間結(jié) 果，它也是在控制器指 揮 下工作。 模 擬 量：按信 號類 型分，有 電 流型（ 420mA,020mA）、 電壓型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。小 編 程器 PLC 一般有手持型 編 程器，目前一般由 計 算機（ 運 行 編 程 軟 件）充 當(dāng)編 程器。 對 于一 個 自 動 化工程 (特 別 是中 大規(guī) 模控制系 統(tǒng) )來講 ， 選擇 網(wǎng) 絡(luò) 非常重要的。 剪切刀 剪 切刀 有兩 種 運動 ，下行 切斷板 料，然后上升復(fù)位， 帶動 剪切刀機構(gòu)的 電動機也 應(yīng) 具有正反 轉(zhuǎn) ，用熔 斷 器和 熱繼電 器作短路、超 載 保 護(hù) 。 5SB 5SB2—— 正反 轉(zhuǎn)啟 /停按 鈕 。 伺服 電機內(nèi) 部的 轉(zhuǎn) 子是永磁 鐵 ， 驅(qū)動 器控制的 U/V/W 三相 電 形成 電 磁 場，轉(zhuǎn)子在此磁 場的作 用下 轉(zhuǎn)動 ，同 時電 機自 帶 的 編碼 器回 饋 信 號給驅(qū)動 器， 驅(qū)動 器根據(jù)回 饋 值與目 標(biāo) 值 進(jìn) 行比 較 ， 調(diào) 整 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn)動 的角度。 為了實現(xiàn)對 交流 電 機的控制，采用 圖 34 所示 主電 路 ,控制 對 象 為 4 臺 電 機和一 個 蜂 鳴 器。 3MFU13MFU23MFU33MFU4KM3 KM4 KM5 KM6 KM7L2 L3L1KM1KM2 FU5FR2 FR3 FR4 FR5FR1送料電機 壓塊電機 剪切電機 小車電機變壓 圖 34 控制系 統(tǒng) 的 主電 路 圖 其中 ,1） 執(zhí) 行機構(gòu)都可采用光 電 、 開關(guān) 量控制。 個人計算機（簡稱 PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC），現(xiàn)在，仍常常將 PLC簡稱 PC。 PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，