【正文】 Through the process of automatic shears, the understanding of control requirements and the principle of its work we have an overall vision, referring to the electric drive design and PLC flow diagram. Discusses the automatic shearing of the automatic fixedlength design scheme, we pile the PLC program with the PLC flow diagram. The manmachine interface control made with configuration software MCGS. The automatic shears that controlled by PLC is using simple, having good stability, high efficiency and product quality in the premise of ensuring cost savings.朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音Keywords: Plate shears。上位機利用MCGS組態(tài)軟件做了一個人機界面進行監(jiān)控。本文以工業(yè)自動剪板機為研究對象。PLC是自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)三者的一個結(jié)合體，在其硬件設(shè)計中采用了屏蔽、濾波、光電隔離等技術(shù)使其具有很高的可靠性和很強的抗干擾能力，現(xiàn)已經(jīng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用?；赟7200PLC剪板機定長控制系統(tǒng)電氣控制部分設(shè)計摘 要自動剪板機是一種按照生產(chǎn)工藝的要求對板材進行自動定長、自動剪切并且通過運料小車自動運送到下一工序的自動生產(chǎn)設(shè)備。由于自動剪板機的工作條件一般都比較惡劣并且對板材的加工要求也較高，因此自動剪板機的控制設(shè)備要有很高的精度、很強的抗干擾能力，從剪板機的要求來看我們認為其控制設(shè)備選用PLC比較合適。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的功能也在不斷的增強以適應(yīng)現(xiàn)代控制的要求。通過對自動剪板機的工藝、控制要求的了解和對其工作原理的分析有了一個總體的設(shè)想，設(shè)計了電氣傳動部分的設(shè)計和PLC的順序流程圖，探討了自動剪板機的自動定長設(shè)計方案，結(jié)合PLC的順序流程圖編制了下位機PLC程序。運用PLC控制的自動剪板機操作簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、工作效率高并且在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下節(jié)約了成本。 PLC。 Automatic Control。為順應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展生產(chǎn)出小批量，多品種、多規(guī)格的產(chǎn)品和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量的要求，使我們的生產(chǎn)設(shè)備和自動化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和極強的靈活性?？删幊炭刂破?Programmable Logic Controller)簡稱PLC，是一種專門用于工業(yè)環(huán)境下的數(shù)字運算操作系統(tǒng)。PLC 是在微電子技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種用于自動控制的裝置，與繼電器控制相比它體積小，維護操作方便，抗干擾能力強，可靠性高，可在線更改程序，而且編程方便，通用性強，功能完善，設(shè)計、施工、調(diào)試的周期短，價格低廉，采用編程代替了大部分的連線給安裝調(diào)試省了不少的功夫，在其硬件上還設(shè)計了屏蔽電路、濾波電路和采用了光電隔離技術(shù)相對于繼電器控制而言抗干擾能力要強，可靠性也要高[2]。PLC控制技術(shù)在現(xiàn)代化工業(yè)控制中承擔(dān)著舉足輕重的作用。我國的PLC控制技術(shù)的發(fā)展雖起步晚但發(fā)展迅速，現(xiàn)在PLC控制技術(shù)不僅在國家大型企業(yè)中有所應(yīng)用，而且中小型企業(yè)也有許多應(yīng)用了PLC控制技術(shù)而且中小企業(yè)現(xiàn)在應(yīng)用的越來越多?，F(xiàn)在PLC控制技術(shù)已經(jīng)成為了現(xiàn)代工業(yè)自動化控制的一個重要組成部分?，F(xiàn)代加工的工藝要求和穩(wěn)定性要求以及復(fù)雜的控制功能，傳統(tǒng)的控制柜控制已經(jīng)很難達到預(yù)定的控制要求尤其是在抗干擾能力和可靠性方面?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品都像精細化發(fā)展，使其對原材料加工的要求也在不斷的提高，改進原材料的加工工藝和效率已經(jīng)是現(xiàn)代機械制造業(yè)的重要做成部分。在我國隨著制造業(yè)的發(fā)展，剪板機床的發(fā)展越來越成為機械制造行業(yè)的中流砥柱，通用型高性能剪板機，廣泛應(yīng)用于航空、汽車、農(nóng)機、電機、電器、儀器儀表、醫(yī)療器械、家電、五金等行業(yè)。在板材加工的過程中，板材的長度檢測、進料、壓緊、剪切、落料及長度調(diào)整等過程都按一定的順序精確控制。2 PLC及編程語言的簡介 PLC的工作原理給PLC通電后，PLC首先對硬件和軟件作初始化處理。PLC的掃描過程如下圖所示。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。在讀取輸入時，PLC把所有的輸入電路的1/0狀態(tài)讀入輸入過程映像寄存器中。PLC的用戶程序由若干條指令組成，PLC的指令再存儲器中是按順序存儲的。在整個執(zhí)行階段，各個輸入點的狀態(tài)是固定不變的，程序執(zhí)行完成之后再用輸入過程映像寄存器的值更新輸出點，使系統(tǒng)的運行更穩(wěn)定。PLC具有自診斷功能，自診斷包括定期的檢查CPU模塊的操作和擴展模塊的狀態(tài)是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位以及一些別的內(nèi)部工作。當(dāng)PLC的操作模式由RUN模式變成STOP模式時，數(shù)字量輸出被置為系統(tǒng)塊中的輸出表定義的狀態(tài)，或保持原有的狀態(tài)，默認的設(shè)置時將所有的數(shù)字量的輸出都清零。PLC通過中斷可以大大的提高CPU對某些事件的響應(yīng)速度。西門子S7200 CPU的控制程序由主程序、子程序和中斷程序組成。主程序通過指令控制整個應(yīng)用程序的執(zhí)行，沒掃描一次都要執(zhí)行一次主程序。子程序僅在被其他程序調(diào)用時才執(zhí)行，同一子程序可以在不同的地方被多次調(diào)用，但是不能同時多個程序調(diào)用同一子程序。 中斷程序中斷程序用來及時處理與用戶程序的執(zhí)行時序無關(guān)的操作，或者不能事先預(yù)測何時發(fā)生的中斷事件。中斷程序是用戶編寫的不能預(yù)知何時會發(fā)生中斷事件，所以中斷程序改寫可能在其他程序中使用的存儲器是不允許的。因此我們在設(shè)計自動剪板機時要從以下幾個方面來考慮。第二，剪板機設(shè)計的安全性。板材加工根據(jù)不同的要求分為多種，區(qū)別比較大的如剪切型的和切割型的。剪切型的自動剪板機的設(shè)計還是有許多的因素要考慮，如所加工板材的剪切長度、板材的厚度和板材的材質(zhì)。閘式剪板機利用驅(qū)動系統(tǒng)操縱動刀片向下移動到一定的位置，使動刀片在整個行程內(nèi)幾乎與定刀片保持平行。 擺式剪板機驅(qū)動系統(tǒng)中有一個用來操縱動刀片，使動刀片依附于滾柱軸承向下回轉(zhuǎn)。 在評價剪板機時需要考慮的一個因素是指定的工作需要多大的剪切能力。為了把金屬加工廠對剪板機的要求同這些數(shù)據(jù)進行對照，必須根據(jù)剪板機的能力核對工廠的材料規(guī)格。剪切不銹鋼的能力幾乎總是小于低碳鋼或A36鋼。剪切角（動刀片通過定刀片時的角度）是決定切口質(zhì)量的重要因素。如果落在剪板機后面的零件比較短（小于4’()），可能出現(xiàn)俯曲、扭曲和拱起等切口質(zhì)量問題。 自動剪板機的控制流程 按動開機按鈕之后，系統(tǒng)需對剪板機進行初始化處理。假若壓塊和剪切刀不在上限位置上則系統(tǒng)將使他們回到上限位置，若壓塊和剪切刀在上限位置上系統(tǒng)檢測小車的運動狀態(tài)，若小車不空載則自動送料后返回初始位置。 需要剪切板材的長度和小車所載板材的數(shù)量可以在上位機監(jiān)控界面上手動輸入。 自動剪板機有自動控制和手動控制兩種工作方式。只有當(dāng)系統(tǒng)自動運行出現(xiàn)故障是為不影響工廠的生產(chǎn)才選擇手動運行。選擇工作方式后系統(tǒng)按選擇的工作方式運行。手動方式系統(tǒng)對操作流程有提示功能，出現(xiàn)錯誤操作不影響系統(tǒng)的運行。 當(dāng)系統(tǒng)檢測到停機信號后系統(tǒng)能記住停機信號，剪板機必須工作完一個工作流程，否則系統(tǒng)不停止。 當(dāng)系統(tǒng)檢測到急停信號，系統(tǒng)馬上停止所有的動作。根據(jù)自動剪板機的設(shè)計要求，其工作流程圖如下圖31所示。剪板機的液壓傳動系統(tǒng)采用變量液壓泵2給系統(tǒng)供油，用于給系統(tǒng)提供正常工作所需要的壓力，系統(tǒng)的工作壓力可以由壓力表及其開關(guān)6來顯示。系統(tǒng)的執(zhí)行元件為剪切刀具液壓缸17和壓塊液壓缸16，兩缸的運動方向分別采用電磁換向閥9與8控制，剪切刀具液壓缸活塞可以通過液控單向閥12和13組成的液壓鎖來實現(xiàn)任意位置的鎖緊。剪板機系統(tǒng)液壓控制原理圖如下圖32所示。而液壓控制系統(tǒng)正好具有這樣的優(yōu)點，所以此次剪板機的壓塊和剪切刀控制由液壓系統(tǒng)控制。根據(jù)此次設(shè)計方案的要求，選擇自動剪板機的最大剪切力為130tf，液壓系統(tǒng)最高工作壓力：240kgf/cm2，油泵流量為160L/min。之后按動自動控制按鈕運料電機和抱閘電機啟動帶動板材向右運行同時光電編碼器對板材定長，當(dāng)PLC高速計數(shù)器的計數(shù)值等于設(shè)定值時使抱閘電機和進料電機停止同時壓塊下行壓住板材。板材下落給光電開關(guān)脈沖信號，板材計數(shù)器加一同時壓塊和剪切刀上行。按動停止按鈕運行完一個工作流程之后系統(tǒng)全部停止工作。為防止板材定長出現(xiàn)錯誤板材無限的向右運行設(shè)置了板材限位形成開關(guān)?？梢宰屵\料電機反轉(zhuǎn)使板材退回。一旦發(fā)生了故障想找到故障點特別難，維修也不方便。采用可編程控硬件制器較好地解決了這一問題。將PLC應(yīng)用于自動剪板機控制系統(tǒng)可以完全能滿足技術(shù)要求，并且相對于繼電器控制來說操作簡單、運行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動化程度高等優(yōu)點。在PLC控制的自動剪板機控制系統(tǒng)中我們還應(yīng)用了MCGS組態(tài)軟件，創(chuàng)建了一個人機交流界面使控制系統(tǒng)更加直觀明了。可以在不需更改控制電路和不修改系統(tǒng)程序的情況下根據(jù)工廠生產(chǎn)的實際需要更改板材長度和小車所載板材數(shù)，這要遠優(yōu)于繼電器控制系統(tǒng)?？梢哉f此次設(shè)計是為這一型號的液壓剪板機設(shè)計電氣電路以及PLC控制系統(tǒng)。此次自動剪板機控制系統(tǒng)的設(shè)計的主要電氣控制是進料電機控制、液壓系統(tǒng)變量泵控制和運料小車電機控制。本次設(shè)計需要對進料電機和液壓系統(tǒng)的變量泵進行調(diào)速控制，此次設(shè)計的電機運用變頻器進行調(diào)速[8]。變頻器的輸出端接入輸出濾波器，對異步電動機進行調(diào)速。但為了最后輸出給異步電動機的三相交流電更理想和防止現(xiàn)場干擾接入了輸入濾波器和輸出濾波器。圖中的異步電機為進料電機表示的是進料電機的調(diào)速，異步電機為變量泵表示的是變量泵的調(diào)速。M ~3 380V QF KM1 KM2 圖42 電機的正反轉(zhuǎn)電路接線送料小車有左行和右行兩個狀態(tài)，所以送料電機需要能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。三相電機為運料小車電機表示小車的左行和右行，三相電機為進料電機表示的是進料電機的正反轉(zhuǎn)。光電編碼器與進料電機同軸連接，光電編碼將輸出軸上的機械位移量轉(zhuǎn)換成脈沖，再把這些脈沖給高速計數(shù)器。來檢測到板材的實際位置，進而通過PLC控制變頻器來實現(xiàn)電機的調(diào)速，保證板材的精度。進料電機速度分三段：高速段、中速段和低速段。 光電編碼器簡介及選型光電編碼器是一種傳感器，它是現(xiàn)在使用比較廣的一個傳感器，可以用于測速和定長。光電編碼器由光柵盤和光電檢測裝置組成，它與電機同軸連接。因為光電碼盤與電動機同軸，所以在電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤和電動機是同速旋轉(zhuǎn)。結(jié)合光柵盤上長方形孔的個數(shù)，通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能知道當(dāng)前電動機的轉(zhuǎn)速。的脈沖信號來判斷電機的旋轉(zhuǎn)方向。通常我們是根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，將其分為增量式、絕對式以及混合式三種。產(chǎn)品型號：E6B2CWZ6C。 高速計數(shù)器簡介及模式選擇PLC的掃描工作方式限制了它的普通計數(shù)的計數(shù)頻率。一旦要計數(shù)的信號的頻率很高時，普通的計數(shù)器就很容易出現(xiàn)計數(shù)錯誤，一般為丟失計數(shù)脈沖。一般在處理掃描頻率高的信號時都采用高速計數(shù)器。高速計數(shù)器一般都與增量式編碼器一塊使用，計量編碼器的脈沖。當(dāng)高速機器的復(fù)位輸入信號有效時，將清除計數(shù)當(dāng)前值并一直保持清除狀態(tài)，直到當(dāng)前的復(fù)位信號關(guān)閉。關(guān)閉輸入，高速計數(shù)器保持當(dāng)前的計數(shù)值不變，此時時鐘脈沖對高速計數(shù)器不起作用。此次設(shè)計選用HSC1的工作模式1。光電編碼器和高速計數(shù)器開始編碼定長。在低速段當(dāng)高速計數(shù)器達到設(shè)定值時，進料電機停止，抱閘電機停止，閘片抱死進料電機挺高板材定長的精度，同時可以防止進料電機處于穩(wěn)定停止狀態(tài)時由于剪切刀剪切引起的光電編碼器抖動，造成誤計數(shù)。設(shè)定板料長度計算對應(yīng)的脈沖數(shù)送料光電編碼器將脈沖送到高速計數(shù)器比較輸入與設(shè)定的脈沖相等否？NY開機電機停轉(zhuǎn)，定長結(jié)束開始結(jié)束圖43 自動定長流程圖 設(shè)備選型此次設(shè)計的自動剪板機控制系統(tǒng)是依據(jù)安徽省華夏機床制造有限公司生產(chǎn)的QC12Y－202500液壓剪板機而做的定長控制系統(tǒng)。 電動機和液壓油泵減速器型號此次設(shè)計主電路的四臺電動機全部采用鼠籠式異步電動機。小車電動機的型號是Y132S4，轉(zhuǎn)速1440轉(zhuǎn)/分，%，重量是68kg。油泵的型號是160YCY141B，壓力320kgf/mm2，流量160L/min，轉(zhuǎn)速1000r/min。減速器為同軸圓柱齒輪式，型號為TZSD型。[12]。工作環(huán)境溫度為：40+40℃，低于0℃時，啟動前潤滑油需預(yù)熱。此次設(shè)計的液壓系統(tǒng)的壓力儀表采用西門子Z系列型號為7MF1564的壓力和絕壓測量壓力變送器，測量范圍為0400bar。 PLC和擴展模塊型號結(jié)合此次設(shè)計的要求以及學(xué)校實驗室的現(xiàn)有設(shè)備，本次設(shè)計的PLC選用西門子S7200系列中CPU為226CN的小型可編程控制器。小型PLC，S7200現(xiàn)在已經(jīng)升級為第三代產(chǎn)品了，S7400系列為適應(yīng)不同要求現(xiàn)已發(fā)展有S7400F、S7400H、S7400FH三種。掉電的保持時間為100小時，用戶的程序存儲空間為16384字節(jié)，用戶的數(shù)據(jù)存儲空間為10240字節(jié)，有六路高速計數(shù)器和兩個RS485通信接口。EM235CN為4輸入(4AI：AIW0，AIW2，AIW4，AIW6)1輸出(1AO：AQW0)的模擬量擴展模塊。10V、177。、177。500mV、177。100mV、177。25mV，電流為0～20mA。10V，電注為0～20mA。 變頻器的選擇此次設(shè)計采用西門子MM440變頻器。變頻器MM4