SP板切割机电气控制系统.docx

1、SP板切割机电气控制系统 毕 业 设 计（论文） 任 务 书 学生姓名学号 年 级专业 班 级系部 毕业设计论文题目完成日期设计地点指导教师系部负责人发任务书日期： 一、设计内容：1对本课题的总体介绍：工艺路线包括以下几步：横向切割，大车快速纵向行走，纵向切割，斜向切割，开槽切割，自动横向切割。SP板切割机装置图如下所示：2主要内容：（见教材P261）2.1主切割电动机M1正反转运行，实现SP板横向、纵向及斜向切割功能。2.2开槽电动机M2单向运行，实现SP板表面开槽功能。2.3油泵电动机M3单向运行，给液压系统提供动力。2.4回转电动机M4正反转运行，调整切割头角度。2.5液压马达及电磁铁Y

2、A实现切割机装置的各种动作及速度调节， 2.6旋转编码器实现切割机切割深度的实时检测。2.7数码管（带译码器）实现切割机切割规格机切割深度的实时显示。2.8直流开关电源为PLC输入信号提供电源，同时为PLC输出驱动提供电源 3. 对完成课题内容的具体要求：3.1.编制电气控制总体方案说明；3.2. 设计电气控制原理图；(1) 主电路设计；(2) 交流控制电路设计；(3) 主要器件参数计算；(4) PLC控制电路设计：包括PLC硬件结构配置及PLC控制原理电路设计；(5) PLC控制程序设计：系统控制流程图和PLC控制梯形图程序；用仿真软件和编程软件将程序录入计算机并进行模拟调试。二、时间安排与

3、要求序号日期（起止周数）设计（论文）工作进度17月2日7月15日收集相关资料及有关专利文献。27月16日7月31日编制电气控制总体方案。38月1日8月15日PLC硬件配置电路。48月16日8月31日PLC状态转移图。PLC控制程序(梯形图和指令表)，用仿真软件和编程软件将程序录入计算机并进行模拟调试。59月1日9月20日毕业论文撰写。三、其他需要说明的的事项：毕业设计（论文）撰写内容与格式要求必须严格按照学院教务处指定的格式执行(分别详见附件2和3)。注：任务书由指导教师填写摘要：随着经济快速的发展，人们生活水平的提高，人们对一些自动化设备的需求也越来越大，要求其自动化强度也越来越高。应运而生

4、的PLC电气控制技术在现代工业控制领域中早已得到了广泛的应用。仅以PLC的控制功能而言，PLC是严谨、方便、易编程、易安装、可靠性极高的应用软件平台。PLC具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令；PLC即有自身的网络体系又有开放I/O及通讯接口，而且几乎已经发展到了尽善尽美的地步。本次基于PLC电气控制系统的屋面SP板的切割，要求其实现的功能多，速度快，切割有力度，多方位切割，这就迫使人们一步步的去实现它，屋面SP板切割机也就这样被研发出来了。具体SP板是什么呢？SP板可简化建筑结构，减少承重墙体和梁柱，增加使用空间，降低建筑成本。而且可以根据建筑物功能和造型需要开洞、切角、切圆、悬挑等。楼板孔

5、洞可用布置电线或水暧管道、且防渗、隔音效果好，广泛应用于住宅、商场、医院、学校、工业厂房、体育馆、别墅、幼儿园等建筑物楼板，可直接安装在钢结构、混凝土框架结构、砖混结构上，是目前理想的组合产品。研究意义在于它满足了人们对切割机的需求，方便人们控制，使用起来非常方便，而且能够实现很多功能，也是切割机研发在技术上的一次重大突破。也应正了“科学技术是第一生产力”这句话。针对建筑用SP板切割机的工艺,研制生产了一套机、电、液一体化的多功能SP板切割机,采用先进的PLC实现电气控制,自动化程度较高,运行安全可靠,能提高SP板的切割效率,且能满足用户多方位的切割要求。本课题研究的屋面SP板切割机实现了许多

6、以前用继电器控制实现不了的功能，具有很高的应用价值。关健词：PLC 电气设备 控制系统 自动化目 录1 引言 11.1 屋面SP板切割机的来源 11.2 研究意义 12 切割机装置及其工艺要求 12.1 工艺路线 12.2 选择PLC控制意义 22.2.1 PLC替代继电器的意义 22.2.2 经济意义 22.2.3 其他优点 33 切割机装置电控设备及要求 34 设计过程 34.1 电控系统原理图 34.2 PLC控制电路原理图 44.3 PLC控制程序设计 64.4 指令表 114.5 工作原理分析 215 操作说明书 215.1 切割规格设定 215.2手动横向切割 225.3 台车快速

7、纵向行走 235.4 手动横向切割 235.5 手动斜向切割 245.6 手动开槽切割 265.7 自动横向切割 266 总结 277 致谢 298 参考文献 301 引言1.1 屋面SP板切割机的来源随着经济快速的发展，人们生活水平的提高，人们对一些自动化设备的需求也越来越大，要求其自动化强度也越来越高，对于屋面SP板的切割也是不例外，它要求其实现的功能多，速度快，切割有力度，多方位切割，这就迫使人们一步步的去实现它，屋面SP板切割机也就这样被研发出来了。具体SP板是什么呢？SP板可简化建筑结构，减少承重墙体和梁柱，增加使用空间，降低建筑成本。而且可以根据建筑物功能和造型需要开洞、切角、切圆

8、、悬挑等。楼板孔洞可用布置电线或水暧管道、且防渗、隔音效果好，广泛应用于住宅、商场、医院、学校、工业厂房、体育馆、别墅、幼儿园等建筑物楼板，可直接安装在钢结构、混凝土框架结构、砖混结构上，是目前理想的组合产品。1.2 研究意义本次设计能满足人们对切割机的需求，方便人们控制，让人们使用起来非常方便，而且能够实现很多功能，也是切割机研发在技术上的一次重大突破。也应正了“科学技术是第一生产力”这句话。针对建筑用SP板切割机的工艺,研制生产了一套机、电、液一体化的多功能SP板切割机,采用先进的PLC实现电气控制,自动化程度较高,运行安全可靠,能大大地提高SP板的切割效率,且能满足用户多方位的切割要求。

9、本课题研究的屋面SP板切割机实现了许多以前用继电器控制实现不了的功能，具有很高的应用价值。2 切割机装置及其工艺要求 2.1 工艺路线 横向切割 大车快速纵向行走 纵向切割 斜向切割 开槽切割 自动横向切割2.2 选择PLC控制意义2.2.1 PLC替代继电器的意义1、PLC可以很容易地实现比较复杂的控制逻辑，传统的继电器系统实现同样的功能则需要大量的控制继电器； 2、PLC以弱电控制强电，省去大量控制继电器，节省电能，运行成本低； 3、对于复杂工艺的控制系统，采用PLC可以简化控制设备（箱柜），节省设备投资； 4、PLC改变工艺控制简便易行，传统继电器系统难以改变工艺； 5、PLC检修维护比

10、较方便，需要配备的元器件少，维护成本低，节约大量有色金属； 6、PLC控制设备占地面积小、运行噪音小、发热少、损坏元件垃圾少，利于环境； 7、PLC运行维护需要比较高的专业技术。2.2.2 经济意义 随着技术的进步，继电器控制系统已显示出越来越多的弊端。近年来PLC机在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势，是其它工控产品难以比拟的。如果用PLC控制技术对这些系统实施改造，系统配置灵活，编程功能强，性能价格比高，则具有普遍的技术及经济意义。2.2.3 其他优点 除了以上优点以外PLC控制还具有实时性、高可靠性、安装简单、操作简单、维修方便等优点。

11、3 切割机装置电控设备及要求 主切割电动机M1 正反转运行，实现SP板横向、纵向及斜向切割功能。 开槽电动机M2 单向运行，实现SP板表面开槽功能。 油泵电动机M3 单向运行，给液压系统提供动力。 回转电动机M4 正反转运行，调整切割头角度。 液压马达及电磁铁YA 实现切割机装置的各种动作及速度调节。 旋转编码器 实现切割机切割深度的实时检测。 数码管（带译码器） 实现切割机切割规格机切割深度的实时显示。 直流开关电源 为PLC输入信号提供电源，同时为PLC输出驱动提供电源 4 设计过程4.1 电控系统原理图根据切割机装置设备的要求，设计电控系统原理图包括：切割机装置电气控制主电路原理图（图1

12、-1）以及相应要求的交流控制电路原理图（图1-2）。 图1-1 切割机装置电气控制主电路原理图图1-2 切割机装置交流控制电路原理图4.2 PLC控制电路原理图选用三菱FX2N-128MR型,由此得到的PLC输入输出借口功能表如表1-1及表1-2所示。表1-1 PLC输入接口功能表表1-2 PLC输出接口功能表4.3 PLC控制程序设计根据切割机装置操作控制要求，结合PLC控制电路编制如下PLC控制程序。 4.4 指令表4.5 工作原理分析 按下SB1主切割机正传 按下SB2主切割停止 按下SB3主切割机反转 按下SB4开槽电机启动 按下SB5开槽电机停止 按下SB6回转电机正传 按下SB7回

13、转电机停转 按下SB8回转电机反转 按下SB9液压机点动启动和停止 按下SF1切割机点动规格设置 按下SF2切割机规格设定微调（加） 按下SF3切割机规格设定微调（减）5 操作说明书根据切割机装置的设备和电控情况以及所设计的PLC控制程序，切割机电控操作说明如下：本系统采用PLC对多功能切割锯进行控制，控制对象包括主切割电动机、开槽切割电动机、液压泵、回转电动机以及各个电磁铁等。控制功能包括设定切割规格、手动/自动横向切割、手动台车快速纵向行走、手动纵向切割、手动横向切割、手动开槽切割等。5.1 切割规格设定1) 当切割头处于上极限位置，按下规格设定点动按钮，点动第一次规格设为380，第二次为

14、300，第三次为250，第四次为200，第五次为180，第六次为150，第七次保持150，并对设定复位，进入下一次与前相同的规格设定循环，设定结果在数码管上显示。2) 规格设定完成，还可对所设定的规格进行微调，按下规格设定微调（+）点动按钮，在设定的规格基础上可累加上主锯低部距水泥面的距离，按下规格设定微调（-）点动按钮在设定超过时使设定值减小，设定结果在数码管上指示，这一功能可保证在锯片磨损时，对切割深度进行补偿设定。3) 切割机各种切割功能均是在设定工作完成后进行。5.2手动横向切割1) 台车加紧/松开转换开关指向左90度（最大加紧力）位置，电磁铁17YA、19YA得电，18YA失电，台车

15、加紧指示灯亮30S后熄灭，保持该转换开关在此位置。2) 切割头下降/上升转换开关指向右45度（切割头上升）位置，电磁铁10YA得电，11YA失电，升降液压缸上升指示灯亮，切割头上升，至最高位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定。3) 回转制动液压缸开起/制动转换开关指向左45度（锁定液压缸开起）位置，电磁铁5YA失电，6YA得电，锁定液压缸开起指示灯亮5S后熄灭，保持该转换开关在此位置。4) 按下回转电动机起动按钮（正转或反转），回转电动机带动主锯旋转，回转电动机运转指示灯亮，将主锯转至与水泥板纵向垂直位置，按下回转电动机停止按钮，主锯停止转动。5) 回转制动液压缸开起/制动转换开关指向

16、右45度（锁定液压缸锁定）位置，电磁铁5YA得电，6YA失电，锁定液压缸锁定指示灯亮5S后熄灭，保持该转换开关在此位置。6) 小车制动液压缸开起/制动转换开关指向左45度（小车制动开起）位置，电磁铁3YA失电，4YA得电，小车制动开关指示灯亮5S后熄灭，保持该转换开关在此位置。7) 横移小车左移/右移转换开关逆指向左45度（横移小车左移）位置，电磁铁7YA、9YA得电，8YA失电，小车左移指示灯亮，主锯向左行驶至左端起始切割位置。8) 按下主切割电动机正转起动按钮，主切割电动机运转指示灯亮，检查锯口方向是否满足要求，检查冷却水是否打开。9) 切割头下降/上升转换开关指向左45度（切割头下降）位

17、置，电磁铁10YA失电，11YA得电，升降液压缸下降指示灯亮，切割头下降，至切割位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定，该转换开关转回中间位置。10) 横移小车左移/右移转换开关指向右45度（横移小车右移）位置，电磁铁7YA、9YA失电，8YA得电，小车左移指示灯亮，主锯向右行驶切割水泥板，至右端切割极限位置，7YA、8YA、9YA失电。11) 切割头下降/上升转换开关指向右45度（切割头上升）位置，电磁铁10YA得电，11YA失电，升降液压缸上升指示灯亮，切割头上升，至最高位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定，完成一次手动横向切割工艺。5.3 台车快速纵向行走1) 台车加紧/松

18、开转换开关指向左45度（最小加紧力）位置，电磁铁17YA得电，18YA、19YA失电，台车加紧指示灯亮30S后熄灭，保持该转换开关在此位置。2) 切割头下降/上升转换开关指向右45度（切割头上升）位置，电磁铁10YA得电，11YA失电，升降液压缸上升指示灯亮，切割头上升，至最高位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定。3) 开槽升降液压缸下降/上升转换开关转至开槽机构上升位置，开槽升降液压缸上升指示灯亮5S，开槽机构上升，然后指示灯熄灭，开槽升降液压缸锁定，保持该转换开关在此位置。4) 台车前进/后退转换开关逆时针转动（可选择低、中、高三速，分别对应45度、90度、135度位置），台车前进

19、指示灯亮，台车前进至新切割位置，转换开关转回中间位置，准备进入新的切割工艺。5.4 手动横向切割1) 台车夹紧/松开转换开关指向左45度（最小夹紧力）位置，电磁铁17YA 得电，18YA、19YA失电，台车夹紧指示灯亮30S后熄灭，保持该转换开关在此位置。2) 切割头下降上升转换开关指向右45度（切割头上升）位置，电磁铁10YA得电，11YA失电，升降液压缸上升指示灯亮，切割头上升，至最高位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定。3) 回转制动液压缸开起制动转换开关指向左45度（锁定液压缸开起）位置，电磁铁5YA失电，6YA得电，锁定液压缸开起指示灯亮5S后熄灭，保持该转换开关在此位置。4

20、) 按下回转电动机起动按钮（正传或反转），回转电动机带动主锯旋转，回转电动机运转指示灯亮，将主锯转至与水泥板纵向平行位置，按下回转电动机停止按钮，主锯停止转动。5) 回转制动液压缸开起制动转换开关指向右45度（锁定液压缸锁定）位置，电磁铁5YA得电，6YA失电，锁定液压缸锁定指示灯亮5S后熄灭，保持该转换开关在此位置。6) 开槽升降液压缸下降上升转换开关转至开槽机构上升位置，开槽升降液压缸上升指示灯亮，开槽机构上升，5S后指示灯熄灭，开槽升降液压缸锁定，保持该转换开关在此位置。7) 操作小车左移右移转换开关，小车左移或右移，相应的指示灯亮，主锯向左行驶或向右行驶至纵向起始切割位置。8) 按下主

21、切割电动机起动按钮（正传或反转），主切割电动机运转指示灯亮，检查锯口方向是否满足要求，检查冷却水是否打开。9) 切割头下降上升转换开关指向左45度（切割头下降）位置，电磁铁10YA失电，11YA得电，升降液压缸下降指示灯亮，切割头下降，至切割位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定，转换开关转回中间位置。10) 台车前进后退转换开关顺时针（或逆时针）转至45度（台车低速位置），台车后退（或前进）指示灯亮，台车后退（或前进）开始纵向切割，至纵向切割终点位置，转换开关转回中间零位，台车停止移动。11) 切割头下降上升转换开关向右45度（切割头上升）位置，电磁铁10YA得电，11YA失电，升降液

22、压缸上升指示灯亮，切割头上升，至最高位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定，完成一次手动纵向切割工艺。5.5 手动斜向切割1)台车加紧/松开转换开关指向左45（最小夹紧力）位置，电磁铁17YA得电，11YA失电、19YA失电，台车夹紧指示灯30s后熄灭，保持该转换开关在此位置。2)切割头下降/上升转换指向右45（切割头上升）位置，电磁铁10YA得电，11YA失电，6YA得电，锁定液压缸开起指示灯亮，切割头上升，至最高位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定。3） 回转制动液压缸开起/制动转换开关指向45（锁定液压缸开起）位置，电磁铁5YA失电，6YA得电，锁定液压缸开起指示灯亮5s后

23、熄灭，保持该转换开关在此位置。4） 按下回转电动机起动按钮（正转或反转）,回转电动机带动主锯旋转，回转电动机正转（或反转）指示灯亮，将主锯转至斜切水泥板的某一角，按下回转电动机停止按钮，主锯停止转动。5） 回转制动液压缸开起/制动转换开关指向右45（锁定液压缸锁定）位置，电磁铁5YA得电，6YA失电，锁定液压缸锁定指示灯亮5s后熄灭，保持该转换开关在此位置。6） 小车制动液压缸开起/制动转换开关指向左45（小车制动开起）位置，电磁铁3YA失电，4YA得电，小车制动开起指示灯亮5s后熄灭，保持该转换开关在此位置。7） 横移小车左移/右移转换开关指左45（横移小车左移）位置，电磁铁7YA、9YA得

24、电，8YA失电，小车左移指示灯亮，主锯左行驶至左端起始初切割位置。8） 小车制动液压缸开起/制动转换开关指向右45（小车制动）位置，电磁铁3YA得电，4YA失电，小车制动指示灯亮5s后熄灭，保持该转换开关在此位置。9） 开槽升降液压缸下降/上升转换开关转至开槽机构上升位置，开槽升降液压缸上升指示灯亮，开槽机构上升，5s后指示灯熄灭，开槽升降液压缸锁定，保持该转换开关在此位置。10） 台车夹紧/松开转换指向左90（最大夹紧力）位置，电磁铁17YA、19YA得电，18YA失电，台车夹紧指示灯亮30s后熄灭，保持该转换开关在此位置。11）按下住切割电动机起动按钮（正转和反转），住切割电动机运转指示灯

25、亮，检查锯口方向是否满足要求，检查冷却水是否打开。12） 切割头下降/上升转换开关指向左45（切割头下降）位置，电磁铁10YA失电，11YA得电，升降液压缸上升指示灯亮，切割头下降，至初始位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定，转换开关转回中间位置。13） 切割头下降/上升转换开关向右45（切割头上升）位置，电磁铁10YA得电，11YA失电，升降液压缸上升指示灯亮，切割头上升，至最高位置，转换开关转回中间位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定。14） 小车制动液压缸开起/制动开关指向左45（小车制动开起）位置，电磁铁3YA失电，4YA得电，小车制动开起指示灯亮5s后熄灭，保持该转换

26、开关在此位置。15） 台车夹紧/松开转换开关指向左45（最小夹紧力）位置，电磁铁17YA得电。18YA、19YA失电，台车夹紧指示灯亮30s后熄灭，保持该转换开关在此位置。16） 操作下车左移/右移转换开关，小车左移或右移，相应的指示灯亮，主锯向左行驶或向右行驶，同时操作台车前进/后退转换开关，台车前进或后退，相应的指示灯亮，主锯前进或者后退，调整主锯位置，使其在上次切口的延长线且与上次切口衔接。17） 重复8)16)的切割动作，直至完成全部的斜切任务。5.6 手动开槽切割1) 台车夹紧/松开转换开关指向左45度（最小夹紧力）位置，电磁铁17YA得电，18YA、 19YA失电，台车夹紧指示灯亮

27、30S后熄灭，保持该转换开关在此位置。2) 切割头下降上升转换开关指向右45度（切割头上升）位置，电磁铁10YA得电，11YA失电，升降液压缸上升指示灯亮，切割头上升，至最高位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定。3) 开槽升降液压缸下降上升转换开关转至开槽机构上升位置，开槽升降液压缸上升指示灯亮，开槽机构上升，5S后指示灯熄灭，开槽升降液压缸锁定，保持该转换开关在此位置。4) 按下开槽切割电动机起动按钮，开槽切割电动机指示灯亮，检查冷却水是否打开。5) 开槽升降液压缸下降上升转换开关转至开槽机构下降位置，开槽升降液压缸下降指示灯亮，开槽机构下降，5S后指示灯熄灭，开槽升降液压缸锁定，保

28、持该转换开关在此位置。6) 台车前进后退转换开关指向右（台车低速后退）位置，台车后退指示灯亮，台车后退开始开槽纵向切割，至开槽纵向切割终点位置，转换开关转回至中间零位置，台车停止移动。7) 开槽升降液压缸下降上升转换开关转至开槽机构上升位置，开槽升降液压缸上升指示灯亮，开槽机构上升，5S后指示灯熄灭，开槽升降液压缸锁定，保持该转换开关在此位置。8) 按下开槽切割电动机停止按钮，开槽切割电动机停止运转。5.7 自动横向切割1） 台车夹紧/松开转换开关指向左90（最大夹紧力）位置，电磁铁17YA、19YA得电，18YA失电，台车夹紧指示灯亮30s后熄灭，保持该转换开关在此位置。2） 切割头下降/上

29、升转换开关指向右45（切割头上升）位置，电磁铁10YA得按，11YA失电，升降液压缸上升指示灯亮，切割头上升，至最高位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定，转换开关转回中间零位。3） 回转制动液压阀开起/制动转换开关指向45（锁定液压缸开起）位置，电磁铁5YA失电，6YA得电，锁定液压缸开起指示灯亮5s后熄灭，保持该转换开关在此位置。4) 按下回转电动机起动按钮（正转或反转）,回转电动机带动主锯旋转，回转电动机正转（或发转）指示灯亮，将主锯转至与水泥板纵向垂直位置，按下回转电动机停止按钮，主锯停止转动。5） 回转制动液压缸开起/制动转换开关指向右45（锁定液压缸锁定）位置，电磁铁5YA得

30、电，6YA失电，锁定液压缸锁定指示灯亮5s后熄灭，保持该转换开关在此位置。6）小车制动液压缸开起/制动转换开关指向左45（小车制动开起）位置，电磁铁3YA失电，6YA得电，小车制动开起指示灯亮5s后熄灭，保持该转换开关在此位置。7） 自动横向切割机转换开关指向右（自动横向切割）位置，自动横切指示灯亮，系统以步进方式进入自动横切工艺：第一步：电磁铁7YA、9YA得电，8YA失电，小车左移指示灯亮，主锯向左行驶至左端起始切割位置。第二步：检查冷却水是否打开，检查锯口方向是否满足要求，按下主切割机电动机正转起动按钮，住切割机电动机运转指示灯亮。第三步：电磁铁10YA失电，11YA得电，升降液压缸下降

31、指示灯亮，切割机下降，至切割位置，10YA、11YA失电，升降液压缸锁定。第四步：电磁铁7YA、9YA失电，8YA得电，小车右移指示灯亮，主锯向右行驶，开始横向切割，至右极限开关位置。第五步：电磁铁10YA得电，11YA失电，升降液压缸上升指示灯亮，切割头上升，至最高位置，10YA11YA失电，升降液压缸锁定，自动完成一个横切工艺流程。8） 需要注意的是：在自动横切工艺进行时，如果出现故障或误操作，将自动横向切割或者转换开关恢复原位，清除自动横切工艺指示灯，需要再自动横切时，从第一步开始操作。6 总结本次设计让我们知道SP板切割机可以代替人繁重的劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害的环境下操作以保护人的安全。熟悉了SP板切割机电气控制系统的工作原理与工作过程，感受了科学技术在社会