畢業(yè)設(shè)計(jì)--s7-200plc薄鋼板自動(dòng)剪切控制系統(tǒng)(存儲(chǔ)版)
【正文】 40HZ， 30HZ，20HZ， 10HZ。 系統(tǒng)所采用開按扭有兩種，一種是能夠鎖存狀態(tài)的按扭，即手動(dòng) /自動(dòng)方式選擇按扭；另外一種是點(diǎn)動(dòng)按扭，主要是在手動(dòng)方式下對(duì)電機(jī)進(jìn)行手動(dòng)控制。 (3) CPU 224 有 14 輸入 /10 輸出，存儲(chǔ)容量擴(kuò)大了一倍，有 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，內(nèi)置時(shí) １１ 鐘，有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力，是 S7200 系列中使用最多的產(chǎn)品。變頻器電源的通斷控制由 PLC 控制兩個(gè)接觸器開關(guān) KM1 和 KM2 的通斷來實(shí)現(xiàn)。它的電源電壓規(guī)格很多， 因而可在世界范圍內(nèi)應(yīng)用。 (a)檢測(cè)沖頭位置行程開關(guān) (b)檢測(cè)小車位置行程開關(guān) 圖 行程開關(guān)安裝示意圖 變頻器 變頻器的一般架構(gòu) 在本設(shè)計(jì)中，需要對(duì)矯正機(jī)和夾送機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和幅度進(jìn)行有效控制，為矯正機(jī)和夾送機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的裝置可以選擇交流伺服系統(tǒng)，比如用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力裝置，其控制精度比較高，使用也較方便，但是交流伺服系統(tǒng)的造價(jià)一般比較高。在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。在本設(shè)計(jì)中，用到了 4 對(duì)對(duì)射式光電開關(guān)檢測(cè)薄鋼板在不同位置的信息，安裝方式如圖 所示。 圖 多片撥碼盤與 PLC 連接 在圖 中， 3 片撥碼盤分為 A、 B、 C 三組，各組撥碼盤的每個(gè)開關(guān)輸出點(diǎn)都串入二級(jí)管，利用二極管單向?qū)щ姷奶匦詠斫油ā嚅_撥碼開關(guān)選通組和非選通組的輸出信號(hào)。 ４ BCD 撥碼盤是十進(jìn)制輸入， BCD 碼（即 2－ 10 十進(jìn)制）輸出，又稱為 8421 撥碼盤。 中空型光電編碼器的機(jī)械安裝主要注意以下問題： 要避免與編碼器剛性連接，應(yīng)采用板彈簧；安裝時(shí)編碼器應(yīng)輕輕推入被套軸，嚴(yán)禁用錘敲擊，以免損壞軸系和碼盤；長(zhǎng)期使用時(shí)，請(qǐng)檢查板彈簧相對(duì)編碼器是否松動(dòng)；固定編碼器的螺釘是否松動(dòng)。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。 1開卷機(jī)； 2矯正機(jī)； 3光電開關(guān)； 5限位光電開關(guān)； 6 光電編碼器； 7測(cè)量輥； 8動(dòng)力輥； 9電機(jī)； 10沖頭； 11傳送帶； 12行程開關(guān)； 13光電開關(guān)； 14小車； 15套坑 圖 鋼板剪切結(jié)構(gòu)組成圖 在圖 ， PLC 完成開卷機(jī)和矯正機(jī)同步傳送，鋼板位 置檢測(cè)采樣，沖頭控制，傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)控制，小車位置檢測(cè)，小車裝載鋼板量檢測(cè)等工作。基于以上 PLC 特點(diǎn)，本課題主要研究如何應(yīng)用S7200PLC 設(shè)計(jì)一個(gè)薄鋼板自動(dòng)剪 切控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何提高控制的精度。用 PLC 替代繼電器設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)，具有操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，抗干擾能力強(qiáng)，編程方便，控制精度高的明顯優(yōu)勢(shì)。 本設(shè) 計(jì)薄鋼板自動(dòng)剪切控制系統(tǒng)設(shè)備組成如圖 。 圖 系統(tǒng)方框圖 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 光電編碼器 光電編碼器原理 光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。本設(shè)計(jì)選擇歐姆龍的編碼器產(chǎn)品，型號(hào) E6B2CWZ6C 2021P/R（中空型，電源電壓 DC5~24V，消費(fèi)電力 80mA以下，輸出形式 NPN 開路輸出，最高響應(yīng)頻率 100KHZ，相位差 A 相、 B 相差 90 度），A 相、 B 相信號(hào)經(jīng)過脈沖處理電路后，編碼器每旋轉(zhuǎn)一周可得到 4000 個(gè)脈沖。本設(shè)計(jì)采用 BCD 碼撥碼盤作為數(shù)據(jù)輸入部件。 圖 一片撥碼盤與 PLC 連接 ５ 本設(shè)計(jì)為了滿足脈沖數(shù)設(shè)定需要使用了 3 片 2 位十進(jìn)制數(shù)輸出的 BCD 撥碼盤，其與 PLC 連接如圖 所示，最大設(shè)定數(shù)為 99999。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為 光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。 圖 光電開關(guān)與 PLC 連接 行程開關(guān) 行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。小車的位置檢測(cè)行程開關(guān) SQ3，既給 PLC 小車位置信息，又給下一道工序控制系統(tǒng)小車位置信息。它的特點(diǎn)是設(shè)備性能面向用戶的需求，并且使用方便。其中， M1 １０ 電機(jī)負(fù)責(zé)矯正機(jī)的傳動(dòng)， M2 電機(jī)負(fù)責(zé)夾送機(jī)構(gòu)和輸送皮帶的傳動(dòng)。 (2) CPU 222 有 8 輸出 /10 輸出，可以進(jìn)行模擬量的控制和 2 個(gè)模塊的擴(kuò)展，應(yīng)用更廣泛的全功能控制器。 表 33 I/O 口信號(hào)代碼和地址編號(hào)表 名稱 代碼 地址編號(hào) 名稱 代碼 地址編號(hào) 啟動(dòng)按扭 SB1 正常燈指示 L3 停止按扭 SB2 異常燈指示 L4 手動(dòng) /自動(dòng)方式選擇 SA 主電路電源通斷 KM1 矯正機(jī)前進(jìn) SB3 主電路電源通斷 KM2 矯正機(jī)后退 SB4 沖頭下沖控制 KM3 １２ 夾送輥前進(jìn) SB5 沖頭復(fù)位 KM4 夾送輥后退 SB6 撥碼盤控制 ~ 光電脈沖信號(hào) P SP1 矯正變頻器設(shè)定 ~ 光電脈沖方向 D SP2 夾送變頻器設(shè)定 ~ 光電開關(guān) 3 信號(hào) SQ1 光電開關(guān) 4 信號(hào) SQ2 光電開關(guān) 5 信號(hào) SQ3 光電開關(guān) 13 信號(hào) SQ4 沖頭上限行程開關(guān) SQ5 沖頭下限行程開關(guān) SQ6 小車位置行程開關(guān) SQ7 撥碼盤輸入 ~2.7 本設(shè)計(jì)所選型號(hào) CPU 226 DC/DC/DC，其電源接入和信號(hào)輸出有直流電源也有交流電源，而且各種電源的等級(jí)不盡相同，在接線時(shí)選擇各種電源是獨(dú)立分開的，互不干擾。本設(shè)計(jì)以剪切 2m 的薄鋼板為例說明各段參數(shù)設(shè)定。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主流程 本設(shè)計(jì)薄鋼板剪切自動(dòng)控制系統(tǒng)主要分為兩大塊，一個(gè)是系統(tǒng)在手工操作方式下運(yùn)行，一個(gè)是系統(tǒng)在自動(dòng)方式下運(yùn)行。因?yàn)槌C正機(jī)負(fù)載不穩(wěn)定，可能造成和夾送輥速度不同步，造成套 １５ 坑鋼帶量不合適。值得注意的是，電機(jī)前進(jìn)和后退控制按扭控制電機(jī)運(yùn)行的效果是矛盾的，為了避免出現(xiàn)混 亂，程序編程采用了互鎖的手段。 編程軟件 STEP7Micro/WIN 32[11]編程軟件是基本 Windows 的應(yīng)用軟件，由西門子公司專門為SIMATIC[12] S7200 系列 PLC 設(shè)計(jì)開發(fā)。 由于客觀條件的限制，沒能將指令程序通過編程器送入 PLC 進(jìn)行模擬運(yùn)行，也未進(jìn)行系統(tǒng)模擬調(diào)試和完善程序。 １７ 5 總結(jié) 經(jīng)過幾 個(gè)月的準(zhǔn)備和學(xué)習(xí)和網(wǎng)上查閱資料搜索相關(guān)知識(shí)，終于完成了這份課題 通過設(shè)計(jì)，了解了 PLC 的起源、發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì)，了解了薄鋼板剪切行業(yè)概況，熟悉了PLC 在工業(yè)控制系統(tǒng)中的開發(fā)和應(yīng)用。則需將前者的常閉觸點(diǎn)串接在 KM2 線圈電路中。 手動(dòng)控制流程 手動(dòng)控制子流程比較簡(jiǎn)單，即四個(gè)按扭分別控制矯正機(jī)和夾送輥的前進(jìn)或者后退，以便在系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行方式前，人工將鋼帶穿過矯正機(jī)和送輥一直到達(dá)沖頭的位置 。自動(dòng)運(yùn)行子程序相對(duì)比較復(fù)雜，每次執(zhí)行完之后，進(jìn)行一個(gè)判斷，如果工作方式?jīng)]有改變，則直 接返回自動(dòng)子程序，若工作方式已經(jīng)改變，返回
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