【正文】 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 指導(dǎo)老師： 摘 要 隨著我國(guó)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(shì) 下，多元化、彈性化且具有多種切換功能的 自動(dòng)化機(jī) 種方能適應(yīng)市場(chǎng) 的 需求。自動(dòng)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(dòng)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(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)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(duì)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(huì) 以來(lái)，社會(huì)生產(chǎn)力飛速發(fā)展，由起初的簡(jiǎn)單機(jī)械代替手工操作，到現(xiàn)在一 條條自動(dòng)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(zhǎng)達(dá)數(shù)百年。隨 著國(guó)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(lái)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(huì)進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，切紙機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而其自身的技術(shù)含量也會(huì)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(jiǎn)單，維修起來(lái)也簡(jiǎn)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(dòng)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(guó)還是發(fā)展中國(guó)家，與國(guó)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(guó)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(chǎng)需求。 可編程控制器簡(jiǎn)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(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào) (或地址號(hào) )作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)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(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。它組態(tài)靈活，編程簡(jiǎn)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(guó)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(lái)越得到大眾的認(rèn)可。而自動(dòng)切紙機(jī)恰好滿足了人們對(duì)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(dòng)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(hào)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(jiǎn)單、無(wú)累積誤差、跟蹤性能好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等特點(diǎn)，廣泛用于數(shù)控加工設(shè)備、自動(dòng)生產(chǎn)線、自動(dòng)控制儀表、計(jì)算機(jī)及辦公室自動(dòng)化設(shè)備。這種控制方法所需的周邊器件比較多，對(duì)整個(gè)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(dòng)化技術(shù)也離不開 模具制造工藝技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，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(dòng)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(jiǎn)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(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件，它的編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修簡(jiǎn)單，而且不容易發(fā)生操作和編程錯(cuò)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(jiǎn)單且廣泛的應(yīng)用和擴(kuò)展。 以 PLC 為控制核心的自動(dòng)化控制系統(tǒng)一定會(huì)成為顯示社會(huì)發(fā)展 3 的主流。通過對(duì)一系列問題的剖析，提高對(duì)機(jī)電一體化知識(shí)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，指示燈顯示綠色，同時(shí)整個(gè)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(dòng)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(dòng)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(lái)。 切紙機(jī)控制的硬件選型 PLC 的類型選擇 可編程控制器簡(jiǎn)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(guó)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(gè)是主體箱，一個(gè)是擴(kuò)展箱。國(guó)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(guó)外比起來(lái)有一定的差距。三菱系列 PLC 對(duì)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(dòng)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(gè)數(shù)來(lái)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(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。其種類很多，如表 21 所示。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本