定位剪plc控制系統(tǒng)設(shè)計方案-預(yù)覽頁

　

【正文】 調(diào)試時使用 [3]。當(dāng)剪切的鋼板數(shù)達到預(yù)定張數(shù) 50 張時，此時開卷電機 D1 和喂料電機 D2 停轉(zhuǎn),同時電磁離合器 DT 也失電,使剪刀回到原位（即重新抬起），運料小車 D4 運轉(zhuǎn)使小車向右運行,當(dāng)運行到位時壓合行程開關(guān) 2K，小車電機 D4 停止運轉(zhuǎn),同時小車上軌道電機 D5 通電運轉(zhuǎn),把其上面的鋼板向右傳輸?shù)较乱粋€工序的料道臺上。 　定位剪的工作原理在自動方式下，按下自動起動按鈕，開卷電機 D1 和喂料電機 D2 通電運轉(zhuǎn)，把鋼板送入剪切處，且同時飛輪電機 D3 也開始通電運轉(zhuǎn)，給剪刀提供勢能。設(shè)備由開卷、喂料、剪切、自動傳送四個部分組成，分別由開卷電動機 D喂料電動機 D飛輪電動機 D送料小車電動機 D軌道電動機 D5 五臺電動機拖動。（4）能夠繪制傳動系統(tǒng)的電氣圖。設(shè)計并繪制自動剪板機控制系統(tǒng)硬件接線圖；設(shè)計并繪制電氣控制外部接線圖(PLC控制 I/O 接線圖 )，列出 I/O 對照表；設(shè)計 I/O 電路，選擇電器元件；繪制電氣原理圖及梯形圖，編制 PLC 程序。它要求其控制設(shè)備具有很強的抗干擾能力，整個過程必須按一定的節(jié)拍控制精確度動作，而傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)復(fù)雜，功能不完善、效率低、可靠性差；自動化程度不高，安全系數(shù)低，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要 [2]。將可編程序控制器應(yīng)用于定位剪生產(chǎn)線，這樣可以把計算機功能完備、適應(yīng)性強的優(yōu)點和繼電器控制簡單、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，這是一條低成本、高效益，符合我國國情的自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。隨著工業(yè)水平的不斷發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備已逐步地由手動操作改為能夠進行大規(guī)模生產(chǎn)的自動控制 [1]。實踐證明，PLC 控制系統(tǒng)工作可靠，操作簡單，能有效的對定位剪設(shè)備進行控制，達到較高的生產(chǎn)效率。充分體現(xiàn)將PLC應(yīng)用于該控制系統(tǒng)時，具有操作簡單、運行可靠、抗干擾能力強和控制精度高的特點。： ①整體上采用 PLC 的步進指令實現(xiàn)對定位剪生產(chǎn)線的順序控制 ；②為了保證剪切精度，喂料電機采用雙速電機，為了保證系統(tǒng)高效、平穩(wěn)運行，采用變頻器控制送料小車的運行，飛輪電機采用 Y△起動運行方式；③由光電編碼器確定板料剪切長度，計數(shù)器設(shè)定剪切張數(shù)；④實現(xiàn)對整個定位剪生產(chǎn)線的自動/手動控制。 I/O 電路，選擇電器元件。對于這樣的控制要求，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)復(fù)雜，功能不完善、效率低、可靠性差；自動化程度不高，安全系數(shù)低。根據(jù)國外資料統(tǒng)計，在工業(yè)控制中 80%都采用 PLC 來完成。隨著計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的高速發(fā)展，如何采用先進的控制技術(shù)設(shè)計性價比優(yōu)異的剪切控制系統(tǒng)，是人們關(guān)注的焦點。 I/O 電路，選擇電器元件。返回到位后小車壓合運料小車左極限限位開關(guān)，使小車斷電停轉(zhuǎn)。二、基本要求自動方式，按下啟動按鈕，開卷電機 D1 和喂料電機 D2 通電運轉(zhuǎn)，把鋼板送入剪切處，同時飛輪電機開始通電運轉(zhuǎn)，當(dāng)達到設(shè)定鋼板長度 150mm 時, D1 和 D2 停止,同時電磁離合器 DT 得電吸合,剪刀落下進行剪板。還設(shè)計板材剪切長度和剪切張數(shù)的檢測。當(dāng)鋼板通過該平臺時，使小車上軌道電機停止運轉(zhuǎn)，同時運料小車電機得電運轉(zhuǎn)，使小車向左運行。（PLC 控制 I/O 接線圖），列出 I/O 對照表。它能將金屬卷料加工成一定尺寸的板料，可實現(xiàn)自動開卷、定長送料和自動剪切，其生產(chǎn)效率高、適應(yīng)性強，適合較大規(guī)模生產(chǎn)。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：順序控制是工業(yè)控制中不可缺少的環(huán)節(jié)，幾乎任何一個過程控制和生產(chǎn)管理都是有步驟地進行的，因此都可以采用 PLC。定位剪生產(chǎn)線要求板料的開卷、喂料、剪切和運料等過程必須按一定的節(jié)拍控制動作，以確保精確度。（PLC 控制 I/O 接線圖），列出 I/O 對照表。 。五、預(yù)期結(jié)果：實現(xiàn)對定位剪生產(chǎn)線整個生產(chǎn)線工藝流程的順序控制，采用可編程控制器對定位剪設(shè)備進行控制，較好地解決傳統(tǒng)控制中存在的控制系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性和工作效率低等問題。由 PLC 組成的控制系統(tǒng)可對生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備狀態(tài)實施監(jiān)控，實現(xiàn)了定位剪生產(chǎn)線開卷電機、喂料電機、剪切電機、運料小車、軌道電機的順序控制；并且設(shè)計了對板材剪切長度和剪切張數(shù)的檢測，為了方便調(diào)試還實現(xiàn)手動操作，對各個電機進行手動控制，從而保證設(shè)備工作在最佳狀態(tài)。但是傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備與系統(tǒng)多以機械為主，是電氣液壓或氣動控制的機械設(shè)備，存在送料不夠精確、生產(chǎn)效率低下等諸多不足，已不能滿足所有的生產(chǎn)需要。可編程邏輯控制器是一種綜合了計算機技術(shù)、電氣控制技術(shù)、自動控制技術(shù)的自動控制裝置，具有高可靠性，控制功能極強，編程方便、易于使用等特點。由于定位剪生產(chǎn)線是一種可按加工要求將金屬板材剪開、自動計數(shù)、并由送料車送到下一工序的順序控制的設(shè)備?！≌撐难芯績?nèi)容及要求設(shè)計題目：定位剪 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計主要內(nèi)容：以 PLC 為控制核心 ,結(jié)合繼電接觸器及位置傳感器等設(shè)計定位剪 PLC 控制系統(tǒng)。（3）通過設(shè)計牢固掌握設(shè)計梯形圖的方法、步驟及繪制梯形圖所遵循的規(guī)則和設(shè)計技巧，學(xué)會順序控制程序的設(shè)計和調(diào)試方法。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計3第 2 章 定位剪的結(jié)構(gòu)原理及控制要求　定位剪的結(jié)構(gòu)原理　定位剪的結(jié)構(gòu)定位剪是一種精確控制金屬板料加工尺寸，將大塊卷筒板料進行自動循環(huán)剪切加工，并由運料小車運送到下一工序的自動加工設(shè)備，其結(jié)構(gòu)及原理如圖 21 所示。設(shè)備未投入工作時，運料小車左極限限位開關(guān) 1K 閉合，運料小車右極限限位開關(guān) 2K、鋼板通過開關(guān) 3K、剪刀落下檢測開關(guān) 4K 均斷開。當(dāng)剪刀落下時，4K 行程開關(guān)壓合,電磁離合器 DT 失電剪刀回到原位 （即重新抬起），同時開卷電機圖 21　定位剪生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)示意圖石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計4D1 和喂料電機 D2 通電旋轉(zhuǎn),再把鋼板向前送入剪切處進行剪切。此時開卷電機 D1 和喂料電機 D2 再次通電旋轉(zhuǎn)，進行下一組剪切動作，如此循環(huán)自動運行。 （3）剪切，當(dāng)剪板料長度達到設(shè)定值后由飛輪電動機帶動剪刀進行剪切。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計5第 3 章　系統(tǒng)硬件設(shè)計　PLC 的選型工藝流程的特點和應(yīng)用要求是 PLC 選型的主要依據(jù)。本設(shè)計選用的 PLC 型號為 FX2N32MR。通過通信擴展板或特殊適配器可實現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，如 CCLink，ASIPROFIBUS，Deviee 等開放式網(wǎng)絡(luò)通信，RS232C， RS422C 和 RS485 通信，并行鏈接，計算機鏈接和 I/O 鏈接 [4]。新 技 術(shù) 革 命 的 到 來 ， 世 界 開 始 進 入 信 息 時 代 。顯 然 ， 要 獲 取 大 量 人 類 感 官 無 法 直 接 獲 取 的 信 息 ， 沒 有 相 適 應(yīng) 的 傳 感 器 是 不可 能 的 。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。 （1）分辨率，光電編碼器的分辨率是以編碼器軸轉(zhuǎn)動一周所產(chǎn)生的輸出信號基本周期數(shù)來表示的，即脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)（PPR）。 （4）響應(yīng)頻率，編碼器輸出的響應(yīng)頻率取決于光電檢測器件、電子處理線路的響應(yīng)速度。下表 32是 EPC755A 型光電編碼器的主要參數(shù)。分辨率 110000PPR精度200～1999 PPR：（ 弧度分）之內(nèi)（機械角度）2022～3000 PPR：（ 弧度分）之內(nèi)（機械角度）3000 PPR以上另附加插值誤差 （機械角度） 位置傳感器的設(shè)計位置傳感器也叫位移傳感器，直線位移傳感器的功能在于把直線機械位移量轉(zhuǎn)換成電信號。位置傳感器的選型原則主要應(yīng)從以下幾個方面來考慮：（1）根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型；（2）靈敏度的選擇；（3）頻率響應(yīng)特性；（4）線性范圍；（5）穩(wěn)定性；（6）測量精度；根據(jù)具體的測量工作，至少應(yīng)從以上六個方面綜合考慮，以選擇最合適的位置石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計9傳感器。20%推薦指針電流 ＜最大指針電流 10mA最大應(yīng)用電壓 60V損耗40℃(在 120℃時為 0W) 3W電阻的溫度系數(shù) 200177。 （2）耐久性強，散熱情況良好，而且使用了高級的材料，即使是高頻率，高能量的使用，也十分耐用. （3）組裝維護容易，屬于滾珠軸承內(nèi)藏的磁場線圈靜止形，所以不需要中芯取石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計10出也不必利用碳刷，使用簡單。 從上式可看出：在電機定子繞組的極對數(shù) p 及轉(zhuǎn)差率 s 恒定的前提下，電機轉(zhuǎn)速與頻率 f 成正比，即只要調(diào)節(jié)頻率 f，則可改變電機的轉(zhuǎn)速。由于 PLC 選用 FX2N32MR，為達到更好的工作性能，變頻器也選擇三菱 FRE500 型?？紤]到在本文設(shè)計的系統(tǒng)中 PLC 的輸出點相對較少，連線數(shù)目不多，從系統(tǒng)穩(wěn)定性和實時性的角度考慮，采用第一種方式更合理。該電機堅固耐用、安全可靠因此使用范圍越來越廣。（3）根據(jù)容量、效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)選擇電動機?！‰妱訖C的選型　開卷電機的選型開卷電機用于將冷軋鋼卷板、熱軋卷板、不銹鋼卷板、鍍鋅鋼卷板等開卷校平，以便于剪切成各種規(guī)格的定尺板材，適于不銹鋼制品、電器、車輛和機械制造等行業(yè)。 （ 4） 材 料 內(nèi) 外 徑 ， 一 般 都 有 上 下 限 ， 超 過 則 無 法 剪 切 。雙 速 電 動 機 屬 于 異 步 電 動 機 變 極 調(diào) 速 ， 是 通 過 改 變 定 子 繞 組 的 連 接 方 法 達 到改 變 定 子 旋 轉(zhuǎn) 磁 場 磁 極 對 數(shù) ， 從 而 改 變 電 動 機 的 轉(zhuǎn) 速 。表 36　MTC200 型電動及主要參數(shù) 表 37　ZDD314/16 型雙速電機的主要參數(shù)　飛輪電機的選型飛輪電機指利用電動機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化成機械能提供給剪刀，使剪刀剪切鋼板。送料小車能否正常正反轉(zhuǎn)運行，工作效率的高低是選擇送料小車電機的重要依據(jù)。　剪切刀的選型根據(jù)工藝生產(chǎn)要求，剪切刀的最 大 張 口 、 刀口長度、每 分 鐘 剪 次 數(shù) 等 參 數(shù) 是選 擇 剪 切 刀 的 主 要 依 據(jù) 。通常，這類開關(guān)被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、變速運動或自動往返運動等。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路的電器。需要注意的是，其觸點的分合速度取決于生產(chǎn)機械的運行速度，不宜用于速度低于 。表 312　位置開關(guān)選型參照表 　電氣控制的設(shè)計　主回路電路圖電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展的。繼電器接觸式控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。圖 3４　主回路電路圖　主回路的分析如圖 34 所示，開卷電機 D1 通過接觸器 KM0 來控制電機的運行和停止，通過熔斷器 FU1 和熱繼電器 FR1 對電路進行短路和過載保護。在板料達到 145 mm 前保持高速旋轉(zhuǎn),達到 145 mm 后，為了保證剪切精度使其變?yōu)榈退龠\轉(zhuǎn)，同時通過熔斷器 FU2 和熱繼電器 FRFR3 對電路進行短路和過載保護。Y △起動的優(yōu)點是 Y 形起動電流只是原來△起動電流的 1/3。送料小車電機 D4 要實現(xiàn)左行右行的功能，要按照圖 34 所示接法，通過電機的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，當(dāng)接觸器 KM8 接通時電機正轉(zhuǎn)，小車左行。軌道電機 D5 通過接觸器 KM10 得電來控制電機的運行，當(dāng)板料通過下一道工序料道臺時壓合行程開關(guān) 3K，使接觸器 KM10 失電，電動機停止。（2）逐條讀人后解釋用戶程序，產(chǎn)生相應(yīng)控制信號去控制相關(guān)電路，完成數(shù)據(jù)存取、傳送和處理工作，并根據(jù)運算結(jié)果更新各個相關(guān)寄存器內(nèi)容。 （2）運動控制，PLC 可用于對直線運動或圓周運動的控制，PLC 的運動控制功能廣泛地用于各種機械。（5）機器人控制，現(xiàn)在許多機器人制造公司選用 PLC作為機器人控制器來控制各種機械動作。隨著PLC 體積進一步縮小，功能進一步增強，PLC 在機器人控制中的應(yīng)用必將更加普遍。今后，PLC 將主要朝著以下兩個方向發(fā)展：一方面是向超小型專用化和低價格方向發(fā)展；另一方面是向高速多功能和分布式自動化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。 FX2N 中只有兩條步進指令：STL（步進觸點指令）和 RET（步進返回指令）。一旦結(jié)束本步信號為 ON，則關(guān)斷 S20 進入下一步，如 S21 步。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計20　狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖 一個順序控制過程可分為若干個階段，也稱為步或狀態(tài)，每個狀態(tài)都有不同的動作。如當(dāng) X1 為 ON 時，則系統(tǒng)由 S20 狀態(tài)轉(zhuǎn)為 S21 狀態(tài)。梯形圖與電氣控制的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。 （2）與 STL 觸點相連的觸點應(yīng)用 LD 或 LDI 指令，只有執(zhí)行完 RET 后才返回左側(cè)母線?！№樞蚩刂圃O(shè)計法如果一個控制系統(tǒng)可以分解成幾個獨立的控制動作，且這些動作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過程的正常運行，這樣的控制系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng)，也稱為步進控制系統(tǒng)。所謂步進式順序控制，是指控制系統(tǒng)的任一程序步（以下簡稱步）的得電必須以前一步的得電并且本步的轉(zhuǎn)步主令信號已發(fā)出為條件。順序控制設(shè)計法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的步，并且用編程元件（輔助繼電器 M 或狀態(tài)器 S）來代表各步。PLC 的設(shè)計者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種先進的設(shè)計方法成為當(dāng)前 PLC 程序設(shè)計的主要方法