剪板机的PLC改造系统设计.docx

剪板机的PLC改造系统设计.docx

《剪板机的PLC改造系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《剪板机的PLC改造系统设计.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

剪板机的PLC改造系统设计

摘要

本文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，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，设计了电气传动部分的设计方案和并作出了PLC控制的程序流程图。

文章中关键词：

可编程控制器全自动剪板机自动控制

abstract

Thearticleregardindustrialboardcuttingmachineastarget,probeintofull-automatictocancutboardquick-wittedrealizationschemeofthecontrolsystem.Accordingtotherealdemandofandthemarket,chosethecontrolschemerelyingmainlyonprogrammablecontroller.

Throughtocuttingtheanalysisoftheoperationprincipleoftheboardmachineautomatically,putforwardthegeneralprogram,havedesignedtheprocedureflowdiagramthatdesignplanandPLCoftheelectricrunningpartcontrolledtentatively.

Keywords:

ProgrammablecontrollerFull-automaticboardcuttingmachineAutomaticcontrol

目录

摘要II

第1章前言1

1.1剪板机控制现状1

1.2可编程控制器的现状及发展趋势…………………………………………...2

1.3剪板机的控制系统改造2

1.4本次毕业设计的主要任务3

1.5本毕业设计时间安排3

第2章剪板机控制系统方案设计4

2.1剪板机的控制要求4

2.2剪板机结构原理4

2.2.1控制系统的结构5

2.2.2工作原理5

2.3总体设计方案6

第3章自动剪板机的PLC控制系统硬件设计7

3.1系统主电路设计7

3.1.1进料机构7

3.1.2压料机构7

3.1.3剪切刀7

3.1.4送料装置8

3.1.5总体电路设计9

3.2PLC控制器的选择10

3.3I/O端子分配12

第4章自动剪板机的PLC控制系统的软件设计15

4.1系统的流程图15

4.2系统的梯形图及其程序语句表16

第5章结束语21

谢辞22

参考文献23

第1章前言

剪板机是利用各种操作方法对锻件进行切割的装置，属于废金属加工设备，为轧钢车间必不可少的设备。

主要对板材，棒料剪切分离的加工设备。

剪板机不仅用于机械制造业，还是金属材配中心必不可少的的装备，应用范围特别广。

安全性和剪切角度不可调节是机械剪板机的致命缺点。

现在各剪板机都逐步向国际主流方向靠拢，采用数控液压剪板机，具有良好的强度刚度和精度保持性，此外，可配备前送料系统和后脱料装置，及送料卸料与一体，有效地提高了设备的自动化程度。

1.1剪板机控制现状

剪板机是利用各种操作方法对锻件进行切割的装置，属于废金属加工设备，为轧钢车间必不可少的设备。

主要对板材，棒料剪切分离的加工设备。

剪板机不仅用于机械制造业，还是金属材配中心必不可少的的装备，应用范围特别广。

安全性和剪切角度不可调节是机械剪板机的致命缺点。

传统的机床控制系统都是采用继电器、接触器等控制电路，其接线复杂，故障率高，可靠性差；现在各剪板机都逐步向国际主流方向靠拢，采用数控液压剪板机，具有良好的强度刚度和精度保持性，此外，可配备前送料系统和后脱料装置，及送料卸料与一体，有效地提高了设备的自动化程度。

PLC控制具有可靠性高、柔性好、开发周期短以及故障自诊断功能，特别适用于现代化机床电器控制，它减少了机床强电元件的数量，提高了电气系统的稳定性和可靠性，从而提高了加工产品的质量和生产效率。

传统的简易机床电气控制易发生故障。

一旦发生故障，查找原因难度大。

可编程控制器（PC机）是由无触点的电子线路组成，用软件程序代替继电器间的复杂连接的工业控制器，控制可靠，灵活，故障少。

1.2可编程控制器的现状与发展趋势

可编程序控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC，是专门为在工业环境中应用而设计的一种数字运算操作的电子系统，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序和设置，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入／输出控制各种类型的机械或生产过程[1]。

PLC是以微电子技术为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。

它具有体积小、功能强、灵活通用及使用维护方便等一系列优点，从单机自动化到整条生产线的自动化乃至整个工厂的生产自动化，PLC均承担着重要的角色。

由于PLC技术的快速发展和产品价格的降低，在我国PLC市场近年来发展很快，不仅是国家大型企业采用，而其他中小型企业应用比例也越来越高，涉及了冶金、钢铁、化工等领域。

随着机电一体化的发展，PLC因其高可靠性、较强的工作环境适应性在该领域的应用越来越广泛[2]。

机电一体化技术的发展直接影响到一个国家的机械工业装备水平，而运动控制技术是机电一体化的关键技术。

提高其技术水平，缩小同发达国家的差距，是当前我们面临的一个重大课题。

随着我国工业化步伐的加快，其他行业也被带动着迅猛发展。

近几年的机械制造业的复苏就是工业化过程发展的最好例证，我国己经成为世界制造业的基地之一，这也给我们带来了很大的机遇。

但是，目前我国的制造业水平还比较落后，同西方发达国家还有不小的差距，大力发展数控机床，是提高我国制造业水平的一个有效途径。

实现数控系统运动控制的通常方法可以有两种：

一是采用全功能的数控装置，这种装置功能十分完善，但其价格却很昂贵，而且许多功能对点位控制来说是多余的，许多企业承担不起改造的费用；二是单板机或单片机控制，这种方法除了要进行软件开发外，还要设计硬件电路、接口电路、驱动电路、特别是要考虑工业现场中的抗干扰问题。

在经济型数控系统中，目前主要是以单片机来实现的。

由于以单片机控制的数控系统通常是把编写好的程序固化在程序存储器中，这样就缺乏柔性，使得程序修改变的尤为不便，而且开发单片机控制系统需要较高的技术和较长的周期。

而PLC则编程很方便，特别是修改程序很方便，开发周期大大降低。

在单片机中需要编写很多行程序来实现的算法，在PLC中则可以利用梯形图很方便地实现。

随着PLC在工控领域应用越来越广泛，系统的复杂程度越来越高，PLC的程序设计在应用设计过程中占了很大的工作量。

当今，PLC在工控行业中的应用程序大都采用梯形图编程，其最大优点是便于技术人员掌握，但可移植性差，对于不同的应用要求要重新编写程序[3]。

1.3剪板机的控制系统改造

问题的提出：

以计算机为核心的自动化技术是我国工业重点发展的高科技领域之一。

工业自动化技术是推动我国科技进步、推动国民经济发展的重要手段。

不断采用最新的电子信息技术来装备和改造传统产业，是我国进行现代化建设的必由之路。

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[4]。

利用可编程控制器取代原先的继电器器控制器来控制剪板机系统，已达到更方便、简单、实用、经济的目的。

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一定的控制精确度动作。

而且，不同长度、不同厚度、不同材料的扳材，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，采用PLC控制器简单方便的解决了这些问题。

随着现代控制理论的发展和计算机技术的广泛应用，机械加工过程采用计算机控制为加工过程的规范化、标准化创造了条件，同时也可以大大地改善操作人员的工作环境。

设各自动化是提高生产效率，增强竞争能力的保证。

同时也是提高企业经济效益的好办法。

1.4本次毕业设计的主要任务

利用PLC的顺序控制控制剪板机工作流程，以此来取代原先的继电器—接触器控制，使剪板机自动化控制。

1.5本毕业设计时间安排

3月-4月份，阅读相关书籍文献，了解PLC以及剪板机的工作原理及改造的部分，做出开题报告，明确课题的目的及需要做的工作。

4月-4月中旬，做出课题的总体设计方案，画出总体设计方案图。

4月中旬-5月初，设计系统的硬件及软件部分并调试，确保设计方案做到剪板机的自动控制。

5月初-5月中旬，写毕业论文。

5月中旬后，修改设计图的细节以及毕业论文的不足处并提交。

第2章.剪板机控制系统方案设计

2.1剪板机的控制要求

据剪板机的工作特点,剪板机的工作过程如下:

（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界面。

2.2剪板机结构原理

剪板机是一种精确控制板材加工尺寸,将大块金属板材进行自动循环剪切加工,并由送料车运送到下一工序的自动化加工设备，其结构及原理如图2.1所示。

图2.1自动剪板机原理图

2.2.1控制系统的结构

如图1.1系统设置了7个限位开关，分别用于检测各部分的工作状态。

其中，SQ1检测待剪板料是否被输送到位。

SQ2、SQ3分别检测压块B的状态，检测压块是否压紧已到位的板料；SQ4检测剪切刀A的状态；SQ7为光电接近开关,检测板料是否被剪断落入小车；SQ5用于检测小车是否到位；SQ6用于判断小车是否空载。

送料机构E、压块B、剪切刀A和送料小车分别由四台电动机拖动。

系统未动做时,压块及剪切刀的限位开关SQ2、SQ3和SQ4均断开,SQ1、SQ7也是断开的。

2.2.2工作原理

当系统启动时,输入板料加工尺寸、加工数量等参数，按下自动开关，系统自动运行。

（1）首先检查限位开关SQ6的状态,若小车空载,系统开始工作,起动送料小车。

小车运行到位,限位开关SQ5闭合,小车停车。

（2）起动送料机构E带动板料C向右移动。

当板料碰到行程开关SQ1时,送料停止同时制动器松开、电磁离合器结合，主电动机通过传动机构工作。

（3）压块电机启动,使压块B压下,压块上限开关SQ2闭合。

当压块到位,板料压紧时,压块下限开关SQ3闭合。

（4）剪切刀电动机起动,控制剪刀下落。

此时,SQ4闭合,直到把板料剪断,板料落入小车。