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基于西门子plc全制动剪切机.doc
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开封大学
毕业设计
(2012 届)
题 目 PLC 在剪切机控制系统中的应用
院 别 机电工程学院
专 业 电气自动化
班 级 09 电气(1)班
姓 名 杨怀战
指 导 教 师 杨志帮
2011 年 12 月 12 日
2
摘 要
自动剪板机是一种可按加工要求,将金属板材剪开、自动计数、并由送料车
送到下一工序的顺序控制的设备,它要求其控制设备具有很强的抗干扰能力。PLC
是近几年发展起来的一种新型工业控制器,由于它把计算机的编程灵活、功能齐
全、应用面广泛等优点与控制器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、价
格便宜等优点结合起来,而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等特点,在工
业程控中的应用越来越广泛。
加之 PLC 以其在硬件设计中采用了屏蔽、滤波、光电隔离等技术,在软件设
计中采用了故障检测、信息保护与恢复等措施,进一步提高了 PLC 的可靠性。故
本文采用了以工业顺序控制过程中广泛使用的可编程控制器(PLC)对自动剪板
机进行控制。通过对自动剪板机的工作原理的分析,提出总体设想,初步设计了
电气传动部分的设计方案和 PLC 控制的程序流程图。
过去的控制方法是采用继电器-接触器控制,但控制系统较复杂,大量的接线
使系统可靠性降低,也间接地降低了设备的工作效率。为实现自动化必须根据板
材自动精确剪切加工的工作特点及动作要求进行设计,因此本方案采用了可编程
控制器来实现对自动剪板机的控制。采用可编程控硬件制器较好地解决了这一问
题。它是一种将计算机技术、自动控制技术和通信技术结合在一起的新型工业自
动控制设备,不仅能实现对开关量信号的逻辑控制,还能实现与上位计算机等智
能设备之间的通信。
因此,将 PLC 应用于该控制,完全能满足技术要求,且具有操作简单、运行可
靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。
3
目 录
1 绪 论………………………………………………………………………………3
1.1 概述论文现状及意义 ……………………………………………………………4
1.2 论文的系统控制要求……………………………………………………………5
1.3 剪板机结构及工作原理………………………………………………………… 5
2.0 电气总的设计方案 ……………………………………………………………10
2.1 PLC 简介 ……………………………………………………………………11
2.2 总体设计方案 ……………………………………………………………14
3.0 自动剪板机的 PLC 控制系统设计 …………………………………………15
3.1 系统主电路设计 ……………………………………………………………15
3.1.1 设计进料机构 E …………………………………………………………15
3.1.2 设计压料机构 B ………………………………………… ………………16
3.1.3 剪切刀 ……………………………………………………………………18
3.1.4 设计小车送料装置 ………………………………………………………18
4 PLC 控制器的选择…………………………………………………………… 20
4.1 PLC 控制器的选择 …………………………………………………………...20
4.2 I/O 端子分配 ……………………………………………………………...23
4.3 系统的软件 …………………………………………………………………..24
4.4 系统的流程图 ……………………………………………………………24
4.5 系统的梯形图及其仿真图……………………………………………………25
结束语………………………………………………………………………………28
参考文献……………………………………………………………………………29
4
1 绪论
1.1 概述
目前,我国机械制造业存在大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,
可以应用微电子技术改造这些已有通用设备,比如用数显、数控装置改造通用设
备,提高单机自动化程度;用可编程控器改造通用机床、专用机床、组合机床及自
动设备与半自动设备组成的生产线,这样可以把计算机功能完备、编程灵活、适
应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来,这
是一条低成本、高效益,符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。
在我国,国家政策对发展低成本自动化的重要性等方面进行了大力的支持,
以工业用剪板机为对象,探讨了全自动剪板机智能控制系统的实现方案。根据实
际需要和市场的需求,在常规的可编程控制器(PLC)和单片机控制中,选择了
以可编程控制器为主的控制方案。
自动剪板机是一种可按加工要求,将金属板材剪开、自动计数、并由送料车
送到下一工序的顺序控制的设备,它要求其控制设备具有很强的抗干扰能力。PLC
是近几年发展起来的一种新型工业控制器,由于它把计算机的编程灵活、功能齐
全、应用面广泛等优点与控制器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、价
格便宜等优点结合起来,而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等特点,在工
业程控中的应用越来越广泛。加之 PLC 以其在硬件设计中采用了屏蔽、滤波、光
电隔离等技术,在软件设计中采用了故障检测、信息保护与恢复等措施,进一步
提高了 PLC 的可靠性。故本文采用了以工业顺序控制过程中广泛使用的可编程控
制器(PLC)对自动剪板机进行控制。通过对自动剪板机的工作原理的分析,提
出总体设想,初步设计了电气传动部分的设计方案和 PLC 控制的程序流程图。
可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机,在各种自动控制
系统中有着广泛的应用,他是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品,逐
渐发展成为以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术,通信技术融为一体
的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制,因
而称为可编程程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称 PLC。
随着技术的发展,其控制功能不断增强,可编程程控器还可以进行算术运算,
模拟量控制、顺序控制、定时、计数等,并通过数字,模拟的输入、输出控制各
5
种类型的机械生产过程。
随着可编程控制器技术的发展,传统机械设备的控制柜逐渐被新一代的智慧
化仪表所代替,对于日益复杂的控制功能,传统控制柜显得无能为力,而可编程控
制器具有可编程序的特点,运行时可以根据要求,自动选择控制算法、适应性强、
可编程控制器采用软件代替硬件的方法,可以简化线路,使控制设备的性能价格
比不断提高,本设计的研究目的,在于探索在板材加工中,应用可编程控制技术,
实现板材加工的自动控制。
全自动剪板机广泛的应用于在板材加工系统中,板料长度检测,板料进料、
压紧、走刀、落料、长度调整等过程必须按一定的节拍控制精确度动作,而且不
同长度、不同厚度、不同材料的板材,各动作行程、先后顺序、刀具位置等要求
都不一样,对于这样的控制要求,传统控制柜很难实现,综合考虑设备的性能/价
格比,显示直观性、外表美观性、灵活性等诸方面因素,本设计采用可编程控制
器,根据自动剪板机对控制系统的要求进行方案设计。
1.2 系统的控制要求:
据剪板机的工作特点,对控制系统提出控制要求如下:
1 上电后,检测各工作机构的状态,控制各工作机构处于初始位置。
2 进料,由控制系统控制进料机构将待剪板料自动输送到位。
3 定剪切尺寸,采用伺服电机控制挡料器位置保证精确的剪切尺寸,其尺寸可是
定值也可以设置为循环变动值。
4 压紧和剪切,待剪板料长度达到设定值后由主电动机带动压料器和剪切刀具,
先压紧板料,然后剪断板料。
5 送料车的运行,包括卸载后自动返回。
6 剪切板料的尺寸设定、自动计数及每车板料数的预设定。
7 具备断电保护和来电恢复功能。
8 能实现加工过程自动控制,加工参数显示,系统检测。
9 保证板料加工精度、加工效率和安全可靠性。
10 具有良好的人机操作接口。
1.3 剪板机结构及工作原理
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