【正文】 剪板機(jī)是一種精確控制板材加工尺寸 ,將大塊 金 屬 板材 進(jìn) 行自 動 循 環(huán) 剪切加工 ,并由送料 車運(yùn) 送到下一工序的自 動 化加 工設(shè)備 ，其 結(jié) 構(gòu)及原理如 圖 11 所6 示。 9 保 證 板料加工精度、加工效率和安全可靠性。 7 具 備斷電 保 護(hù) 和 來電 恢復(fù)功能。 5 送料 車 的 運(yùn) 行 ,包括卸 載 后自 動 返回。 3 定剪切尺寸 ,采用伺服 電 機(jī)控制 擋 料器位置保 證 精確的剪切尺寸 ,其尺寸可是定值也可 以設(shè) 置 為 循 環(huán)變動 值。 系 統(tǒng) 的控制要求 ： 據(jù)剪板機(jī)的工作特 點(diǎn) ,對 控制系 統(tǒng) 提出控制要求如下 : 1 上 電 后 ,檢測各 工作機(jī)構(gòu)的 狀態(tài) ,控制各工作機(jī)構(gòu) 處 于初始位置。 隨著可編 程控制器技 術(shù)的發(fā) 展 ,傳統(tǒng) 機(jī)械 設(shè)備 的控制柜 逐漸 被新一代的智慧5 化 儀 表所代替 ,對 于日益復(fù) 雜的 控制功能 ,傳統(tǒng) 控制柜 顯得無 能 為 力 ,而可 編 程控制器具有 可 編 程序的特 點(diǎn) ,運(yùn) 行 時 可以根據(jù)要求 ,自 動選擇控 制算法 、適應(yīng)性強(qiáng) 、可 編 程控制器采用 軟 件代替硬件的方法 ,可以 簡 化 線 路 ,使控制 設(shè)備 的性能價格比不 斷 提高 ,本 設(shè)計 的研究目的 ,在于探索在板材加工中 ,應(yīng) 用可 編 程控制技 術(shù) ,實(shí)現(xiàn)板材加工的自 動 控制。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。通 過對 自 動 剪板機(jī)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 。加 之 PLC 以其在硬件 設(shè)計 中采用了屏蔽、 濾 波、光電 隔離等技 術(shù) ，在 軟 件 設(shè)計 中采用了故障 檢測 、信息保 護(hù)與 恢復(fù)等措施， 進(jìn) 一步提高了 PLC 的可靠性。 自 動 剪板機(jī)是一種可按加工要求， 將 金 屬 板材剪 開 、自 動計數(shù) 、并由送料 車送到下一工序的 順 序控制的 設(shè)備 ,它要求其控制 設(shè)備 具有很 強(qiáng) 的抗干擾能力。 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(jī) 為對 象，探 討了 全自 動 剪板機(jī) 智能控制系 統(tǒng) 的 實(shí)現(xiàn) 方案。 3 目 錄 1 緒 論?????????????????????????? ? ??? 3 概述 論文現(xiàn)狀及意義 ???????????????????? ? ?? 4 論文的系統(tǒng)控制要求???????????????????? ??? 5 剪板機(jī) 結(jié) 構(gòu)及工作原理 ?????????????????????? 5 2． 0 電氣總的設(shè)計方案 ??????????????????????? 10 PLC 簡 介 ?????????????????????????? 11 總體設(shè)計方案 ??????????????????????? 14 3． 0 自動剪板機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 ???????????????? 15 系統(tǒng)主電路設(shè)計 ??????????????????????? 15 設(shè)計進(jìn)料機(jī)構(gòu) E ?????????????????????? 15 設(shè)計壓料機(jī)構(gòu) B ???????????????? ?????? 16 剪切刀 ?????????????????????????? 18 設(shè)計小車送料裝置 ????????????????????? 18 4 PLC 控制器的選擇??????????????????????? 20 PLC 控制器的選擇 ?????????????????????? ...20 I/O 端子分配 ??????????????????????? ...23 系統(tǒng)的軟件 ????????????????????????? ..24 系統(tǒng)的流程圖 ????????????????????? ? ? 24 系統(tǒng)的梯形圖及其 仿真圖 ?????????????????? ?? 25 結(jié)束語?????????????????????????????? 28 參考文獻(xiàn)????????????????????????????? 29 1 緒論 4 概述 目前 ,我 國 機(jī) 械制造 業(yè) 存在大量的通用 設(shè)備 ,在 發(fā) 展 現(xiàn) 代機(jī)械自 動 化技 術(shù)時 ,可以 應(yīng) 用微 電 子技 術(shù) 改造 這 些已有通用 設(shè)備 ,比如 用數(shù)顯 、 數(shù) 控 裝 置改造通用 設(shè)備 ,提高 單 機(jī)自 動 化程度 。它是一 種 將計 算機(jī)技 術(shù) 、自 動 控制技 術(shù) 和通信技 術(shù)結(jié)合在一 起的新型 工業(yè) 自 動 控制 設(shè)備 ,不僅能實(shí)現(xiàn)對開關(guān) 量信 號 的 邏輯控 制 ,還 能 實(shí)現(xiàn) 與上位 計 算機(jī)等智能 設(shè)備之間 的通信。 為實(shí)現(xiàn) 自 動 化必 須 根據(jù)板材自 動 精確剪切加工的工作特 點(diǎn) 及 動 作要 求進(jìn) 行 設(shè)計 ,因此本方案采用了可 編 程控制器 來實(shí)現(xiàn)對 自 動 剪板機(jī)的控制 。通 過對 自 動 剪板機(jī)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 。 加之 PLC 以其在硬件 設(shè)計 中采用了屏蔽、 濾 波、光 電 隔離等技 術(shù) ，在 軟 件 設(shè)計 中采用了故障 檢測 、信息保 護(hù)與 恢復(fù)等措施 ， 進(jìn) 一步提高了 PLC 的可靠性。 XX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 （ 2021 屆） 題 目 PLC 在剪切機(jī)控制系 統(tǒng) 中的 應(yīng) 用 院 別 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣自動化 班 級 09 電氣 （ 1） 班 姓 名 XXX 指 導(dǎo) 教 師 XXX 2021 年 12 月 12 日 2 摘 要 自 動 剪板機(jī)是一種可按加工要求， 將 金 屬 板材剪 開 、自 動計數(shù) 、并由送料 車送到下一工序的 順 序控制的 設(shè)備 ,它要求其控制 設(shè)備 具有很 強(qiáng) 的抗干擾能力。 PLC是近幾 年發(fā) 展起 來 的一種新型 工業(yè) 控制器 ,由于它把 計 算機(jī)的 編 程 靈 活、功能 齊全 、應(yīng) 用面 廣泛 等優(yōu) 點(diǎn) 與控制器系 統(tǒng) 的控制 簡單 、使用方便、抗干擾能力 強(qiáng) 、價格便宜等優(yōu) 點(diǎn)結(jié)合 起 來 ，而其本身又具有體 積 小、重量 輕 、耗 電 省等特 點(diǎn) ，在 工業(yè) 程控中的 應(yīng) 用越 來 越 廣泛 。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(jī)進(jìn) 行控制。 過去 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。 采用可 編 程控硬件制器 較 好地解 決 了 這 一 問題 。 因此 ,將 PLC 應(yīng) 用于 該 控制 ,完全能 滿 足技 術(shù) 要求，且具有操作 簡單 、 運(yùn) 行可靠、 工藝參數(shù) 修改方便、自 動 化程度高等優(yōu) 點(diǎn) 。用可 編 程控器改造通用機(jī)床、 專用 機(jī)床、 組 合機(jī)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(jī)功能完 備、編 程 靈 活 、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu) 點(diǎn)和繼電 器控制 簡單 、抗干擾能力 強(qiáng) 、價格便宜等優(yōu) 點(diǎn)結(jié)合 起 來 ， 這 是一 條低成本、高效益，符合我 國國 情的機(jī)械自 動 化技 術(shù)發(fā) 展 應(yīng) 用新途 徑 。根據(jù) 實(shí)際需要和市 場的 需求，在常 規(guī) 的可 編 程控制器（ PLC）和 單 片機(jī)控制中， 選擇 了以可編 程控制器 為 主的控制方案。 PLC是近幾 年發(fā) 展起 來 的一種新型 工業(yè) 控制器 ,由于它把 計 算機(jī)的 編 程 靈 活、功能 齊全 、應(yīng) 用面 廣泛 等優(yōu) 點(diǎn) 與控制器系 統(tǒng) 的控制 簡單 、使用方便、抗干擾能力 強(qiáng) 、價格便宜等優(yōu) 點(diǎn)結(jié)合 起 來 ，而其本身又具有體 積 小、重量 輕 、耗 電 省等特 點(diǎn) ，在 工業(yè) 程控中的 應(yīng) 用越 來 越 廣泛 。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(jī) 進(jìn) 行控制。 可 編 程控制器是一種 為工業(yè) 機(jī)械控制所 設(shè)計 的 專用計 算機(jī)，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(jī)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(jī)技 術(shù) ，通信技 術(shù) 融 為 一體的新型 工業(yè) 自 動 控制 裝 置。 隨著 技 術(shù)的發(fā) 展，其控制功能不 斷 增 強(qiáng) ，可 編 程程控器 還 可以 進(jìn) 行算 術(shù)運(yùn) 算，模 擬 量控制、 順 序控制、 定時 、 計數(shù) 等，并通 過數(shù) 字，模 擬的輸 入、 輸 出控制各種類 型的機(jī)械生 產(chǎn)過 程。 全自 動 剪板機(jī) 廣泛 的 應(yīng) 用于在板材加工系 統(tǒng) 中 ,板料 長 度 檢測， 板料 進(jìn) 料、 壓緊 、走刀、落料、 長 度 調(diào) 整等 過 程必 須 按一定的 節(jié) 拍控制精確度 動 作，而且不同長 度、不同厚度、不同材料的板材 ,各 動 作行程、先后 順 序、刀具位置等要求都不一 樣 ， 對 于 這樣 的控制要求 ,傳統(tǒng) 控制柜很 難實(shí)現(xiàn) ,綜 合考 慮設(shè)備 的性能 /價格 比，顯 示直 觀 性、外表美 觀 性、 靈 活性等 諸 方面因素 ,本 設(shè)計 采用可 編 程控制器，根據(jù)自 動 剪板機(jī) 對 控制系 統(tǒng) 的要 求進(jìn) 行方案 設(shè)計 。 2 進(jìn) 料 ,由控制系 統(tǒng) 控制 進(jìn) 料機(jī)構(gòu) 將 待剪板料自 動輸 送到位。 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(jī) 帶動壓 料器和剪切刀具 ,先 壓緊 板料 ,然后剪 斷板 料。 6 剪切板料的尺寸 設(shè) 定、自 動計數(shù) 及每 車 板料 數(shù) 的 預(yù)設(shè) 定。 8 能 實(shí)現(xiàn) 加工 過 程自 動 控制 ,加工 參數(shù)顯 示 ,系 統(tǒng)檢測 。 10 具有良好的人機(jī)操作接口。 圖 1 1 自 動 剪板機(jī)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) 。 SQ SQ3 分 別檢測壓塊 B 的 狀態(tài) ， 檢測壓塊 是否 壓緊已 到位的板料； SQ4 檢測 剪切刀 A 的 狀態(tài)； SQ7 為 光 電 接近 開關(guān) , 檢測 板料是否被剪 斷 落入小 車 ； SQ5 用于 檢測 小 車 是否到位； SQ6 用于判 斷小車 是否空 載 。系 統(tǒng) 未 動做時 , 壓塊及剪 切刀的限位 開關(guān) SQ SQ3 和 SQ4 均斷開 , SQ SQ7也是斷開 的。 1 首先 檢 查限位 開關(guān) SQ6 的 狀態(tài) ,若小 車空載 , 系 統(tǒng)開始 工作 , 起 動 送料小 車。 2 起 動 送料機(jī)構(gòu) E 帶動 板料 C 向右移 動 。 7 3 壓塊電機(jī)啟動 ,使 壓塊 B 壓下 , 壓塊上 限 開關(guān) SQ2 閉 合。 4 剪切刀 電動 機(jī)起 動 , 控制剪刀下落。 5 當(dāng) 小 車上 的板料 夠數(shù)時 , 起 動 小 車 控制 電動 機(jī) , 帶動 小 車 右行 ,將切 好的板料送至下一工序。 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。采用可 編 程控硬件制器 較 好地解 決 了 這 一 問題 。因此 ,將 PLC 應(yīng) 用于 該 控制 ,完全能 滿 足技 術(shù) 要求，且具有操作 簡單 、 運(yùn) 行可靠、 工藝參數(shù) 修改方便、自 動 化程度高等優(yōu) 點(diǎn) 。目前，世界上有 200 多廠家生 產(chǎn) 300 多品種 PLC 產(chǎn) 品， 應(yīng) 用在汽 車 （ 23%）、 糧食加工（ %）、化 學(xué) /制 藥 （ %）、金 屬 /礦 山（ %）、紙漿 /造 紙 （ %）等行 業(yè) 。 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) 。 這個 工作 過 程分 為內(nèi) 部 處 理、通信操作、 輸入處 理、程 序執(zhí) 行、 輸 出 處 理幾個 階 段。 內(nèi) 部 處理階 段， PLC 檢 查 CPU 模 塊的硬件 是否正常，復(fù)位 監(jiān)視 定 時 器等。 當(dāng) PLC 處 于停止 狀態(tài)時 ， 只進(jìn) 行 內(nèi) 部