畢業(yè)設(shè)計(jì)--s7-200plc薄鋼板自動(dòng)剪切控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-02-12 21:33 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 置的 CPU 單元 [8]。 (1) CPU 221 有 6 輸入 /4 輸出，無(wú)擴(kuò)展，存儲(chǔ)容量較小，有一定的高速計(jì)數(shù)能力，適合于點(diǎn)數(shù)少的控制系統(tǒng)。 (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。 (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。 (4) CPU 224XP 最新推 出的一款實(shí)用機(jī)型，最大的不同是主機(jī)上增加了 2 輸入 /1 輸出的模擬量單元和一個(gè)通信口，適合有少量模擬信號(hào)的系統(tǒng)中使用。 (5) CPU 226 有 24 輸入 /16 輸出，增加了通信口的數(shù)量，通信能力大大增強(qiáng)，用于點(diǎn)數(shù)較多，要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。 根據(jù)以上 S7200 系列 PLC 不同 CPU 資源的了解，考慮到本設(shè)計(jì)的薄鋼板自動(dòng)剪切控制系統(tǒng)所要求的點(diǎn)數(shù)較多，故選擇 CPU 226 DC/DC/DC（ 6ES7 2161AD210XB0）。設(shè)計(jì)涉及的 CPU 226 相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表 32 所列。 表 32 CUP 226 相關(guān)技術(shù)參數(shù) 輸入 /輸出 24/16 時(shí)間中斷 2 個(gè) 定時(shí)器總數(shù) 256個(gè) 高速計(jì)數(shù)器總數(shù) 6 個(gè) 邊沿中斷 4 上升 /4 下降 1ms 4 個(gè) 單相計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù) 6 個(gè)，30KHZ 脈沖捕捉 14 個(gè) 10ms 16 個(gè) 兩相計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù) 4 個(gè)，20KHZ 計(jì)數(shù)器總數(shù) 256 個(gè) 100ms 236 個(gè) 由表 32 可以看出， S7200 CPU 226 的資源是相當(dāng)豐富的，基本滿(mǎn)足了本設(shè)計(jì)的薄鋼板自動(dòng)剪切控制系統(tǒng)的端口要求和編程時(shí)所需要的功能要求。 端口分配 控制系統(tǒng) PLC 的 I/O 點(diǎn)及地址分 配如表 33 所列。 表 33 I/O 口信號(hào)代碼和地址編號(hào)表 名稱(chēng) 代碼 地址編號(hào) 名稱(chēng) 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(pán)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(kāi)關(guān) 3 信號(hào) SQ1 光電開(kāi)關(guān) 4 信號(hào) SQ2 光電開(kāi)關(guān) 5 信號(hào) SQ3 光電開(kāi)關(guān) 13 信號(hào) SQ4 沖頭上限行程開(kāi)關(guān) SQ5 沖頭下限行程開(kāi)關(guān) SQ6 小車(chē)位置行程開(kāi)關(guān) SQ7 撥碼盤(pán)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(xiàn)時(shí)選擇各種電源是獨(dú)立分開(kāi)的，互不干擾。 系統(tǒng)所采用開(kāi)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。 特別值得注意的是，本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，由于要對(duì)光電編碼器的脈沖進(jìn)行高速計(jì)數(shù)，使用了 CPU226 的某一個(gè)高速計(jì)數(shù)器。光電編碼器的脈沖信號(hào)經(jīng)光電脈沖電路處理后得到兩個(gè)信號(hào)，光電脈沖 P 和方向信號(hào) D，這兩個(gè) 信號(hào)接入 PLC 的端口不是隨便的，而是根據(jù)規(guī)定， P 信號(hào)接 （時(shí)鐘）， D 信號(hào)接 （方向），否則高速計(jì)數(shù)器將得不到正確的信號(hào)。 變頻分段調(diào)速 與交流伺服系統(tǒng)不同，變頻器和三相異步電機(jī)不可能在高速運(yùn)行狀態(tài)下迅速停車(chē)，必須有一個(gè)降速和低速爬行的過(guò)程，才能保證定位點(diǎn)的準(zhǔn)確，可以選擇多檔調(diào)速，控制 １３ 精度更高，其運(yùn)行曲線(xiàn)見(jiàn)圖 。 圖 變頻器定位運(yùn)行降速控制規(guī)律 另外，鋼板剪切的長(zhǎng)度與毛巾平網(wǎng)印花機(jī)的花色間距不同，它不是定值，而是從幾十毫米到數(shù)千毫米不等，因此不可能采用同樣的運(yùn)行速度和同樣的降速爬行距離。否則，變頻器的定位停車(chē)會(huì)處于一種無(wú)序狀態(tài)，剪切精度和生產(chǎn)效率也不能得到平衡和兼顧 …… [9]。 從圖 可以看出，不同的剪切鋼板尺寸，選擇加速上升時(shí)間和勻速運(yùn)行時(shí)間以及降速運(yùn)行時(shí)間不能夠完全一樣，假定所有的情況下到達(dá)定位目標(biāo)前的爬行速度一樣，就要根經(jīng)驗(yàn)保證爬行的距離基本一樣，能很好保證鋼板準(zhǔn)確停車(chē)。本設(shè)計(jì)以剪切 2m 的薄鋼板為例說(shuō)明各段參數(shù)設(shè)定。 已知所選的電動(dòng)機(jī)為 4 級(jí)，額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min，減速箱的減速比為 20/1，測(cè)量輥周長(zhǎng) 400mm，額定輥速 75r/min，變頻器固定頻率輸出有多檔，如 50HZ， 40HZ， 30HZ，20HZ， 10HZ。剪切 2m 的鋼板，在加速到勻速段變頻器選擇輸出 40HZ，在降速段選擇輸出 20HZ 進(jìn)行降速，在爬行階段選擇 10HZ 輸出，直到檢測(cè)脈沖數(shù)和設(shè)定脈沖相等，變頻器停機(jī)，鋼板準(zhǔn)確停車(chē)。 制動(dòng)過(guò)程 當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài) 。傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能變成電能并 經(jīng)變頻器中的逆變器回饋到直流側(cè)。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)，中間回路的濾波電容器的電壓會(huì)因吸收這部分能量而提高，產(chǎn)生泵生電壓。當(dāng)電壓值超過(guò)上限700V 時(shí)，制動(dòng)單元電路導(dǎo)通，電流流過(guò)與濾波電容器并聯(lián)的制動(dòng)電阻，從而將電能變成熱能消耗掉，泵生電壓隨之下降，待下降到設(shè)定下限 680V 值時(shí)斷開(kāi)。繼續(xù)采樣泵生電壓，制動(dòng)單元將重復(fù)導(dǎo)通和截止，使系統(tǒng)完成動(dòng)力制動(dòng)。 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。主流程如圖 所示。 １４ 圖 主流程圖 在主流程圖中，先進(jìn)行 PLC 初始化，讀撥碼盤(pán)值，然后按啟動(dòng)按扭，主電路通電，接著按選擇條件選擇手動(dòng)工作方式或者是自動(dòng)運(yùn)行工作方式。若選擇手動(dòng)工作方式，因?yàn)槠溥\(yùn)行的次數(shù)比較少，所以每執(zhí)行一次手動(dòng)子程序都將直接返回到工作方式選擇。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，返回到工作方式選擇。因此，在主流程圖中，有兩個(gè)主體，一個(gè)是手動(dòng)控制流程，一個(gè)是自動(dòng)控制流程。這兩個(gè)主體的切換，因?yàn)槭褂昧隧樞蚩刂评^電器指令而變得相對(duì)方便。 在自動(dòng)控制子流程圖中，進(jìn)入自動(dòng)控制狀態(tài)后，在滿(mǎn)足小車(chē)到位和小車(chē)沒(méi)有滿(mǎn)載條件下，才啟動(dòng)變頻器。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。 4 和 5 光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)套坑里面的鋼帶量是否合適，如果過(guò)多或者過(guò)少都會(huì)引進(jìn)系統(tǒng)的振蕩和故障，正常狀態(tài)下 4 光電開(kāi)關(guān)為開(kāi)， 5 號(hào)光電開(kāi)關(guān)為開(kāi)，若 5 號(hào)光電開(kāi)關(guān)為閉，說(shuō)明 套量過(guò)多，矯正變頻器減速一小會(huì)再跟夾送變頻器同步速度，若 4為開(kāi)，說(shuō)明套量過(guò)少，矯正變頻器加速一小會(huì)再跟夾送變頻器同步速度。到達(dá)變速點(diǎn)，變頻器進(jìn)行降速爬行輸出，最后判定高速計(jì)數(shù)器的值等于撥碼盤(pán)的設(shè)定值后，發(fā)出沖壓信號(hào)。由于其它原因造成停車(chē)后
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