【正文】 自動化技術(shù)，但是傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)實(shí)生活的需求，這迫切的要求我們提高科技，發(fā)展自動化生產(chǎn)技術(shù)。而自動化技術(shù)已經(jīng)成為科技事業(yè)中的重要組成 部分。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 課題名稱： 基于 PLC 的自動切紙機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 指導(dǎo)老師： 摘 要 隨著我國科技水平的蓬勃發(fā)展，各類產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)品 的發(fā)展 已趨向精致化 、 多元化 。 在大環(huán)境 的趨勢 下，多元化、彈性化且具有多種切換功能的 自動化機(jī) 種方能適應(yīng)市場 的 需求。自動化技術(shù)與我們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，它直接影響到人們的生產(chǎn)生活水平。 本課題研究基于 PLC 的自動切紙機(jī)控制系統(tǒng)，它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。 此次課題的研究，具有重要的意義，它是我們由理論到具體實(shí)踐的過度，是對獨(dú)立完成實(shí)踐設(shè)計(jì)能力的考驗(yàn)。s scientific and technological level, the development of all kinds of industrial products has tended refined and diversified. The trend of the environment, diversified, flexible and automated switching function with a variety of models in order to adapt to market demand. Automation technology has bee an important part of the scientific and technological undertakings. Automation technology with our production and life are closely related, it directly affects the people39。 Cutter。 Stepper drives。進(jìn)入工業(yè)社會 以來，社會生產(chǎn)力飛速發(fā)展，由起初的簡單機(jī)械代替手工操作，到現(xiàn)在一 條條自動化生產(chǎn)流水線。 以切紙機(jī)為例，它是一種常用的紙張加工設(shè)備，在人類工業(yè)歷史上的應(yīng)用已經(jīng)長達(dá)數(shù)百年。隨 著國家經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展使切紙機(jī) 得以 在更 為廣泛的使用范圍來為各行各業(yè)服務(wù)，成為印刷、出版、造紙、包裝 、食品、橡膠塑料、皮革木 材、紡織、鋁合金板材等各行各業(yè)的裁切通用設(shè)備。 隨著社會進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，切紙機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，而其自身的技術(shù)含量也會隨著生產(chǎn)要求不斷提升。 最早的切紙機(jī)是機(jī)械式的，它采用單導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，維修起來也簡單，但是它的尺寸定位不夠準(zhǔn)確，不能滿足一些高精度的印刷品的要求。所以在現(xiàn)代生產(chǎn)中幾乎被淘汰。但隨著控制理論和電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字顯示和程控式液壓切紙機(jī)開始成為切紙機(jī)發(fā)展的主流和方向。 雖然切紙機(jī)的發(fā)展非常迅速，但是在推廣和應(yīng)用方面還存在一些問題。在 計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、傳動技術(shù)、接口技術(shù)、軟件技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等 [2]， 我國還是發(fā)展中國家，與國外的技術(shù)水平的差距短時(shí)間內(nèi)很難消除，更何況我國大多都是中小型企業(yè)，高檔次的切紙機(jī)價(jià)格昂貴，不適宜在這些中小型企業(yè)中使用。最具代表的是上海申威達(dá)公司 生產(chǎn)的 FQZK型切紙機(jī)。所以為適應(yīng)不同層次的需求，中低檔次的切紙機(jī)也應(yīng)該存在，且我認(rèn)為還有很大的市場需求。 可編程控制器簡稱 PLC，它是一種用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。即在 PLC 運(yùn)行時(shí)， CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號 (或地址號 )作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至 程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描，在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。它組態(tài)靈活，編程簡單，維護(hù)方便，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，它是一種以計(jì)算機(jī)的中央處理器為基礎(chǔ)，綜合了電子技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)而開發(fā)的控制產(chǎn)品。西門子公司生產(chǎn)的 S7200小型 PLC 在我國工業(yè)控制方面有著廣泛的應(yīng)用 [4]。恰恰 PLC 作為控制核心具有這些方面的優(yōu)點(diǎn)，所以成為最佳選擇。這樣就形成了控制及監(jiān)控一體化的機(jī)電控制產(chǎn)品。 而且，輕巧、方便、快捷已經(jīng)越來越得到大眾的認(rèn)可。而自動切紙機(jī)恰好滿足了人們對生活用紙、工業(yè)用紙等各方面的需求。從以前的小規(guī)模生產(chǎn)到大規(guī)模批量生產(chǎn)，這一切都離不開微電子技術(shù)和自動化技術(shù)的快速發(fā)展。步進(jìn)電機(jī)是一種常用的電氣執(zhí)行元件，是一種將脈沖信號變化成直線或者角位移的 數(shù)字電磁執(zhí)行裝置。步進(jìn)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、無累積誤差、跟蹤性能好、動態(tài)響應(yīng)快等特點(diǎn)，廣泛用于數(shù)控加工設(shè)備、自動生產(chǎn)線、自動控制儀表、計(jì)算機(jī)及辦公室自動化設(shè)備。這種控制方法所需的周邊器件比較多，對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可 靠性和處理速度有較大的影響。 現(xiàn)代 自動化技術(shù)也離不開 模具制造工藝技術(shù)基礎(chǔ)知識，內(nèi)容包括：概論、模具的機(jī)械加工、模具的特種加工、典型模具制造工藝、模具的裝配工藝、模具的使用與維修等 [5]。它的連接不需要大量的活動元件和電子元件連線，連線的減少有利于故障的減少且維修簡單維修時(shí)間短。 PLC 還有較高的易操作性，它是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比普通計(jì)算機(jī)控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件，它的編程簡單，操作方便，維修簡單，而且不容易發(fā)生操作和編程錯誤。根據(jù)其硬件和軟件的自診斷能力，維修人員可以很快的找到故障發(fā)生的部位。編程方法的多樣性 是使編程變得簡單且廣泛的應(yīng)用和擴(kuò)展。 以 PLC 為控制核心的自動化控制系統(tǒng)一定會成為顯示社會發(fā)展 3 的主流。通過對一系列問題的剖析，提高對機(jī)電一體化知識的應(yīng)用能力，有機(jī)的將理論與實(shí)踐結(jié)合在一起 [7]。 4 第二章 切紙機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 切紙機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求 （ 1） 監(jiān)控畫面對整個系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)按下啟動按鈕，指示燈顯示綠色，同時(shí)整個系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，指示燈紅綠相間閃爍。 （ 2） PC 機(jī)和主站、從站之間采用 N:N 模式建立連接。 切紙機(jī)的加工工藝如下： （ 1）啟動設(shè)備，切紙機(jī)導(dǎo)輥從造紙機(jī)上接到紙板傳到預(yù)想的位置； （ 2）導(dǎo)輥停止導(dǎo)紙， 當(dāng)紙板完全靜止在切紙機(jī)到預(yù)定的位置時(shí)，切刀開始切割，刀車運(yùn)動到另一側(cè)后，刀車電機(jī)與切刀電機(jī)停止； （ 3）導(dǎo)輥向接紙傳送切割完畢的紙板； （ 4）紙張傳送結(jié)束，切紙機(jī)導(dǎo)輥又恢復(fù)高速，等待造紙機(jī)下一副紙板的到來。 切紙機(jī)控制的硬件選型 PLC 的類型選擇 可編程控制器簡稱 PLC，它的種類很多，可以從不同的角度進(jìn)行分類。 微型機(jī)的控制點(diǎn)僅有十幾點(diǎn)， 比如德維森公司的 V80 系列 PLC 本體從 16 點(diǎn)到 40 點(diǎn)，西門子的 LOGO 僅 10 點(diǎn)。而中型機(jī)的控制點(diǎn)可達(dá) 500 點(diǎn)以致幾千點(diǎn)，比如德國西門子公司的 S7300 機(jī)最多達(dá) 521 點(diǎn)等。 按 照結(jié)構(gòu)，可編程控制器可分為模塊式和箱體式兩大類。模塊式功能單一，便于系統(tǒng)配置，使PLC 更能物盡其用，達(dá)到更高的使用效率。一個是主體箱，一個是擴(kuò)展箱。國內(nèi)的 PLC 生產(chǎn)廠家規(guī)模都不是太大，而且技術(shù)和機(jī)器性能和國外比起來有一定的差距。三菱系列 PLC 對環(huán)境的適應(yīng)能力比較強(qiáng)，在惡劣的環(huán) 境下運(yùn)行也比較穩(wěn)定。同時(shí)由于是利用 PLC 驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，能提高高速脈沖，所以應(yīng)當(dāng)要選擇晶體管輸出型的。 5 圖 21 可編程控制器 步進(jìn)電機(jī)的的工作原理及分類 。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與