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1、基于 PLC的自動(dòng)剪板機(jī)控制設(shè)計(jì) PLC的工作原理 內(nèi)部處理 通信操作 輸入處理 程序執(zhí)行 輸出處理 運(yùn) 行 停止 停止 自動(dòng)剪板機(jī)簡介 剪板機(jī)應(yīng)用于許多金屬加工和薄板開料操作，在設(shè)計(jì)剪板 機(jī)之前必須對(duì)幾個(gè)因素進(jìn)行考慮，包括剪板機(jī)的剪切能力、 產(chǎn)率增強(qiáng)選件和安全性。 剪板機(jī)類型由許多因素決定，諸如剪板機(jī)可處理材料的長 度、厚度和種類。 剪板機(jī)可以按剪切形式及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 進(jìn)行分類，有兩種結(jié)構(gòu)形式常用于電動(dòng)龍門剪床：閘式 （也叫滑塊式）和擺式。 閘式剪板機(jī)利用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)操縱動(dòng)刀片向下移動(dòng)到一定的位 置，使動(dòng)刀片在整個(gè)行程內(nèi)幾乎與定刀片保持平行。為了 使刀架片橫梁在

2、相互移動(dòng)的過程保持合適的狀態(tài)，閘式剪 板機(jī)需要一個(gè)滑塊導(dǎo)向系統(tǒng)。 擺式剪板機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中有 一個(gè)用來操縱動(dòng)刀片，使動(dòng)刀片依附于滾柱軸承向下回轉(zhuǎn)。 這種結(jié)構(gòu)不再需要利用凹字形導(dǎo)向條或滑道使刀片在剪切 過程保持合適的姿勢(shì)。 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)。 PLC 的掃描過程如圖 1-1所示。 這個(gè)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(gè)階段。全過程掃描一次所需的時(shí)間稱 為掃描周期。內(nèi)部處理階段， PLC檢查 CPU模塊

3、的硬件是 否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器等。 同信操作服務(wù)階段， PLC與一些智能模塊通信，響應(yīng)程序 器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。 當(dāng) PLC處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù) 等內(nèi)容。在 PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、 到程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。 選題依據(jù) 通過將 PLC控制技術(shù)應(yīng)用于剪板機(jī) ，可以極大地改善設(shè)備的電氣 性能，提高設(shè)備的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)方式，大大提高生產(chǎn)效 率，減輕勞動(dòng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國的板材加工工藝及相應(yīng)的剪板機(jī)都有了長足 的進(jìn)步。中國鍛壓機(jī)床行業(yè)經(jīng)過技術(shù)引進(jìn)、合作生產(chǎn)及合

4、資等多種方 式的運(yùn)作，快速地提升了我國剪板機(jī)的整體水平。近年設(shè)計(jì)制造的許 多產(chǎn)品，其技術(shù)性能指標(biāo)已經(jīng)接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平，在宜人性方 面也取得了長足進(jìn)步。但由于大家都在進(jìn)步，所以國內(nèi)產(chǎn)品與國外名 牌產(chǎn)品的差距并無明顯縮短。因此，我國剪板機(jī)行業(yè)和企業(yè)需以戰(zhàn)略 的思路和有效的措施應(yīng)對(duì)當(dāng)前的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 我國剪板機(jī)的市場(chǎng)極具潛力，應(yīng)用前景看好，但前提是縮短與工 業(yè)發(fā)達(dá)國家剪板機(jī)技術(shù)生產(chǎn)水平的差距。只有大力發(fā)展，才能擁有國 內(nèi)的大部分市場(chǎng)，并爭(zhēng)取相應(yīng)的國際市場(chǎng)。 在國外數(shù)控剪板機(jī)信息化程度高，具有高精度、高效、高速、復(fù)合功 能、多軸聯(lián)動(dòng)等特點(diǎn)。國外產(chǎn)品成熟度高、創(chuàng)新能力較高。 理論和實(shí)踐的

5、意義及可行性論述 所需技術(shù)：西門子 PLC軟硬件控制技術(shù) 技術(shù)要求：自動(dòng)剪板機(jī)要能精確控制板材加工 尺寸 ,將大塊金屬板材進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)剪切加工 ,并由 送料車運(yùn)送到下一工序的自動(dòng)化加工。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。每一車板料的數(shù)量可預(yù)先設(shè)定。 可能遇到的問題： 1.控制送料、剪切的電機(jī) 可能出現(xiàn)過載； 2.啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生意外 解決辦法： 1.送料和剪切電機(jī)應(yīng)具有過載警示功 能； 2.應(yīng)具有緊急停止按鈕和相應(yīng)的狀態(tài)警示燈。 總體設(shè)計(jì)方案簡圖 全自動(dòng)剪板機(jī)控制系統(tǒng) 機(jī)械部分 送料 機(jī)構(gòu) 壓料 機(jī)構(gòu) 卸料 機(jī)構(gòu) 小車 機(jī)

6、構(gòu) PLC 電機(jī) 電路 電源 部分 軟件 部分 電氣部分 設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)的硬件部分設(shè)計(jì)包括 PLC的選型， I/O 端口分布的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)行流程圖，各電機(jī)主電 路。以下內(nèi)容分別介紹了 PLC的選型原則， I/O分 配表，以及 PLC外部接線圖，系統(tǒng)運(yùn)行流程圖， 各電機(jī)主電路。根據(jù)西門子 S7-200系統(tǒng)手冊(cè)介紹， 選擇西門子 S7-200 CPU224型 PLC，該型號(hào) PLC 有 14個(gè)輸入觸點(diǎn)， 10個(gè)輸出觸點(diǎn)，能滿足本設(shè)計(jì) 輸入、輸出觸點(diǎn)個(gè)數(shù)的要求。此設(shè)計(jì)中，輸入信 號(hào)為 11個(gè)，輸出信號(hào)為 7個(gè)，經(jīng)過西門子 S7- 200PLC選型手冊(cè)可知，此設(shè)計(jì)運(yùn)用西門子 S7- 2

7、00PLC CPU224型 PLC，而且無需擴(kuò)展模塊。 自動(dòng)剪板機(jī)原理圖 設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容 自動(dòng)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(dòng)剪切 加工 ,并由送料車運(yùn)送到下一工序的自動(dòng)化加工設(shè)備，要求實(shí)現(xiàn)如下 過程： （ 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(dòng)送料小車。小車運(yùn)行到位 , 限位開關(guān) SQ5閉合 ,小車停車。 （ 2） 起動(dòng)送料機(jī)構(gòu) E帶動(dòng)板料 C向右移動(dòng)。當(dāng)板料碰到行程開關(guān) SQ1 時(shí) , 送料停止同時(shí)制動(dòng)器松開、電磁離合器結(jié)合，主電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)工作。 （ 3） 壓塊電機(jī)啟動(dòng) ,使壓塊 B壓下

8、 , 壓塊上限開關(guān) SQ2閉合。當(dāng)壓塊 到位 , 板料壓緊時(shí) , 壓塊下限開關(guān) SQ3閉合。 （ 4） 剪切刀電動(dòng)機(jī)起動(dòng) , 控制剪刀下落。此時(shí) ,SQ4閉合 , 直到把 板料剪斷 , 板料落入小車。 （ 5） 當(dāng)小車上的板料夠數(shù)時(shí) , 起動(dòng)小車控制電動(dòng)機(jī) , 帶動(dòng)小車右 行 ,將切好的 板料送至下一工序。 （ 6） 卸下后 , 再起動(dòng)小車左行 , 重新返回剪板機(jī)下 , 開始下一車 的工作循環(huán)。 每一車板料的數(shù)量可預(yù)先設(shè)定。 系統(tǒng)的控制要求 據(jù)剪板機(jī)的工作特點(diǎn) ,對(duì)控制系統(tǒng)提出控制要求如下 : 1. 上電后 ,檢測(cè)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。 2

9、. 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(dòng)輸送到位。 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(dòng)值。 4. 壓緊和剪切 ,待剪板料長度達(dá)到設(shè)定值后由主電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓料器和 剪切刀具 先壓緊板料 ,然后剪斷板料。 5. 送料車的運(yùn)行 ,包括卸載后自動(dòng)返回。 6. 剪切板料的尺寸設(shè)定、自動(dòng)計(jì)數(shù)及每車板料數(shù)的預(yù)設(shè)定。 7. 具備斷電保護(hù)和來電恢復(fù)功能。 8. 能實(shí)現(xiàn)加工過程自動(dòng)控制 ,加工參數(shù)顯示 ,系統(tǒng)檢測(cè)。 9. 保證板料加工精度、加工效率和安全可靠性。 10. 具有良好的人機(jī)操作界面。 PL

10、C外部接線圖 系 統(tǒng) 流 程 圖 控制系統(tǒng)的主電路圖 控制對(duì)象為 4臺(tái)電機(jī)和一個(gè)蜂鳴器。 KM1KM7為接觸器， KM1是緊急停 止接觸器 ,KM2控制蜂鳴器 ,KM3KM7分別控制送料、壓塊、剪切和小車電機(jī)。 FR1FR5都采用熱敏電阻作為測(cè)量元件的熱繼電器 ,FR1、 FR3的設(shè)定值 取送料和剪切電機(jī)上限溫度的 95%,當(dāng)?shù)竭_(dá)此溫度時(shí)進(jìn)行閃光報(bào)警。 該控制系統(tǒng)需要完成對(duì)工作機(jī)構(gòu)的控制情況如下： 1）進(jìn)料控制 ,執(zhí)行器件為進(jìn)料電機(jī) ,通過對(duì)進(jìn)料電機(jī)的起?？刂?,實(shí)現(xiàn)進(jìn)給 機(jī)構(gòu)輸送秸稈，停止輸送秸稈的控制。 2）刀具切割控制 ,執(zhí)行器件為電磁離合器和電磁制動(dòng)器。通過控制主電機(jī) 傳動(dòng)路線中的電磁離合器 ,控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刀具完成向下剪切秸稈 ,撤回 利用彈簧完成。為了防止慣性造成連續(xù)剪切需要控制制動(dòng)器切割一次制動(dòng) 一次。 3） 小車往返運(yùn)動(dòng)及停止控制 ,執(zhí)行器件為小車電機(jī) ,通過控制小車電機(jī)的 起、停、正反轉(zhuǎn) ,控制送料小車在切割機(jī)與下一工位往返送料。 謝謝?。?！