自动剪切生产线的PLC控制系统设计_王世红
基于PLC的自动切纸机控制系统的设计
基于PLC的自动切纸机控制系统的设计毕业论文(设计)课题名称:基于PLC的自动切纸机控制系统设计学生姓名:专业: 机电一体化指导老师:摘要随着我国科技水平的蓬勃发展，各类产业产品的发展已趋向精致化、多元化。
在大环境的趋势下，多元化、弹性化且具有多种切换功能的自动化机种方能适应市场的需求。
而自动化技术已经成为科技事业中的重要组成部分。
自动化技术与我们的生产生活息息相关，它直接影响到人们的生产生活水平。
为了提高生产水平和产品的质量，首先是要提高科技，也就是提高生产的自动化技术，但是传统的手工生产方法已经无法满足现实生活的需求，这迫切的要求我们提高科技，发展自动化生产技术。
本课题研究基于PLC的自动切纸机控制系统，它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。
本文对现在可编程控制技术的应用现状、发展趋势作了详细的介绍，并简要介绍了课题研究的背景和意义，而且具体的作出了该课题的设计方案。
此次课题的研究，具有重要的意义，它是我们由理论到具体实践的过度，是对独立完成实践设计能力的考验。
关键词:可编程控制器;切纸机;步进电机;步进驱动器;组态控制ABSTRACTWith the vigorous development of China's scientific andtechnological level, the development of all kinds of industrial products has tended refined and diversified. The trend of the environment, diversified, flexible and automated switching function with a variety of models in order to adapt to market demand. Automation technology has become an important part of the scientific and technological undertakings. Automation technology with our production and life are closely related, it directly affects the people's production and living standards. In order to improve the level of production and product quality, to improve the technology, automation technology is to improve production, but the traditional manual production methods have been unable to meet the needs of real life, and the urgent requires us to improve the scientific and technological development of automated production technology.This study is based on the the PLC automatic paper cutter control system, which is a microprocessor-based, integrated computer technology, automatic control technology and communication technology evolved a new type of industrial control devices. Programmable control technology application status, trends were described in detail, and briefly describes the background and significance of the research, and made the subject of specific design. The research projects of great significance, it is from the theoretical to the concrete practice of excessivepractice design capabilities independently test.Keywords: Programmable controller; Cutter; Stepper motor; Stepper drives; Configuration control.目录第一章绪论 ..................................................................... .. (1)1.1 课题研究的基本概况 ..................................................................... .. (1)1.2 本课题研究的意义 ..................................................................... (2).................................................................... ..........................4 第二章切纸机控制系统的设计方案2.1 切纸机控制系统的控制要求 ..................................................................... .. (4)2.2 切纸机的硬件选型 ..................................................................... (4)2.2.1 PLC的类型选择 ..................................................................... .. (4)2.2.2 步进电机的工作原理及分类 ..................................................................... .. (5)2.2.3 步进驱动器的选择 ..................................................................... (7)2.3 切纸机控制系统的构造关系 ..................................................................... .................................10 第三章切纸机控制系统的组态设计 ..................................................................... .. (12)3.1 切纸机控制系统的组态设计 ..................................................................... (12)3.3.1 MCGS简介 ..................................................................... .. (12)3.2 切纸机控制系统组态监控画面 ..................................................................... (13)3.3 控制系统的联机通讯 ..................................................................... ............................................14 第四章切纸机控制系统的软件设计 ..................................................................... .. (16)4.1 I/O表的设定...................................................................... (16)4.2 硬件接线图...................................................................... (16)4.3 程序说明...................................................................... . (18)第五章切纸机控制系统的调试 ..................................................................... . (20)5.1 切纸机控制系统实物接线图 ..................................................................... (20)5.2 主站和从站的调试 ..................................................................... . (21)5.3 程序调试结果...................................................................... .. (21)总结 ..................................................................... ........................................................................ (25)致谢 ..................................................................... ........................................................................ (26)参考文献 ..................................................................... ........................................................................ .27第一章绪论1.1 课题研究的基本概况伴随着社会的快速发展，产品的生产效率也越来越受到人们的关注，大到大型机械设备、航空用品，小到零器件甚至更微小的原件的加工制造，都离不开自动化设备的应用。
基于PLC的自动剪切机控制系统
基于PLC的自动剪切机控制系统剪切机是钢板连续生产线上不可缺少的重要设备，其用途是用来剪切定尺寸、切边、切试样及切除钢板的局部缺陷等。
目前，对剪切机的功能需求在不断的扩展，同时也对剪切机的生产效率和加工精度提出更高的要求。
通过将PLC控制技术应用于剪板机，极大地改善了设备的电气性能，提高了设备的自动化水平，实现连续方式的生产，大大提高生产效率，减轻了工作人员的劳动强度。
1自动剪板机结构设计自动化剪切机应能根据被剪板料的材质、厚度和剪切长度，自动完成剪切行程、刀片间隙的调整，可配备前送料系统或后托料装置，集送料、卸料于一体，有效地提高设备的自动化程度，并能够根据需要进行单步执行或连续循环操作。
图1自动剪切机系统示意图据此，设计完成的自动剪板机分为取料模块、校平模块、定长模块、剪切模块五个部分，几个模块联合工作，从而实现自动剪板，并达到精度要求。
在取料、校平、定长模块中均采用辊轴来实现，用电动机作为动力源。
对于剪切模块，因工作时的振动较大，并且是直线往复动作，故考虑采用气压传动方式。
在工作中要注意电动机即辊轴传动系统的同步性问题。
如图1所示为自动剪切机系统示意图。
取料模块由开卷模块和夹送模块组成。
其中开卷模块中发料机构的原料装夹部分可以左右平移，以调节出料的最大宽度。
夹送模块主要是将要剪切的钢板往前传送，该模块有两个转动轴，上面的为从动轴，下面的为主动轴，主动轴直接由电动机传动，从动轴可以上下移动以适应不同厚度的钢板的夹紧和传送。
由于剪切的对象是钢板，所以在夹送机构的钢板输出部分必须安装支撑。
校平装置采用上下压力辊挤压待加工产品，使其达到预期的要求。
该模块中压力辊轴与轴之间的位置要安排合理，上下轴的转向要相反，这样才能达到传输作用。
通过齿轮传动系统，采用上辊单调节辊列平行式机构，通过在校直装置上安置的压力表来控制校平所需要的具体要求。
定长模块主要由支架、上下辊轴、支撑杆以及滑块组成。
自动剪板机要求应能满足不同宽度、不同厚度的钢板的剪切要求，因此，上下辊轴的间距应是能够调节的。
自动切割机PLC控制系统设计.doc
自动切割机PLC控制系统设计石家庄铁路职业技术学院备自动控制教研室2013年11月20日附页：y方向是线材前进方向，用由电机拖动皮轮拖动前进，前方有个定距离用的挡板，上面有行程开关，用于判断线材是否到位，如果线材碰到挡板就停止前进。
x方向是切割锯移动方向，初始位置a离线材距离较远，当线材到挡板位后，切割锯开始移动（50hz）。
当移动到距离较近的位置b时启动锯片高速旋转，完成切割动作。
当到达c点后，切割完成，后退，至b点后停止，驱动电机开始驱动线材向前移动。
各类部件移动均采用电机驱动方式实现。
各个电机的参数如下：驱动线材移动电机：y112s-6 ， 950r/min，y 图2plc 实物图形接法。
驱动锯片高速旋转电机：jcb-22，，380v，，2790 r/min,y形接法。
驱动锯片架前后移动电机：y90s-4，，380v，，1400 r/min，y形接法。
摘要自动切割机设备############################################### ###################################################### ############################。
关键词：自动切割机；plc；欧姆龙目录第一章自动切割机的基本应用............................................. .. 1简介............................................. .. (1)切割机注意事项............................................. . (1)第二章控制任务分析............................................. . (2)任务分析............................................. . (2)plc的选型............................................. (3)第三章控制系统图设计............................................. .. (4)控制系统原理图设计............................................. (4)控制系统元器件的选择............................................. . 5控制系统布置图设计............................................. .. 11控制系统外观图设计............................................. .. 12控制系统接线图设计............................................. .. 13第四章程序设计............................................. . (14)控制要求............................................. (14)程序流程图............................................. . (14)第五章毕业设计总结............................................. (15)参考文献............................................. .. (17)附录............................................. (18)附录一：控制系统原理图............................................. .. 18附录二：控制系统布置图、外观图 (20)附录三：控制系统接线图............................................. .. 22附录四：元器件清单............................................. (23)附录五：程序清单............................................. .. (24)第一章自动切割机的基本应用简介自动切割机是一种加工机床，主要用于加工精确长度的或者误差较小长度的钢材、木材，玻璃等故障的概率就降底，配线减少，便于查找故障和替换部件。
基于PLC的钢板自动剪切控制系统
基于PLC的钢板自动剪切控制系统作者：张悦郭昕王艳秋来源：《卫星电视与宽带多媒体》2020年第03期【摘要】本文采用PLC作为控制系统的主要控制元件，由三相异步交流电动机，传感器以及调节阀门作为控制原料的检测元件及控制元件。
由计算机通过通讯网络链接一台PLC、开卷机、配料送料机和一些传感器构成了整个控制系统。
由工作人员编程控制载入PLC，由一些限位开关控制配料车的前进后退，自动装料，配料漏斗阀门的开启关闭时间。
实现了钢板自动剪切控制的机械化、自动化及智能化。
【关键词】PLC;钢板自动剪切控制;高精度;高效率20世纪七八十年代以前，钢板自动剪切这种大量重复的工作都是采用以继电器为核心的自动化生产线。
这种生产线虽然大幅度提高了生产效率，但缺乏灵活性、可维护性差。
20世纪末21世纪初，随着计算机技术和数字通信技术的飞速发展，钢板自动剪切控制技术从原来的继电器控制逐渐由计算机自动控制系统所代替。
这种控制系统操作简单，通用性强，可靠性高，价格低廉，应用越来越广泛。
我国大部分钢板剪切企业存在技术力量薄弱，操作经验不足，为此需要研制一种自动的，适合中小企业的生产线系统。
使控制系统从手动到自动，逐渐实现机械化、自动化及智能化。
1.钢板剪切控制系统硬件结构设计钢板自动剪切生产线是将金属卷料按照所需的生产工艺流程加工，最终成为所需尺寸的板料加工过程，整个过程包括开卷机将卷料开卷、送料机运送板料和冲床剪切成型三个部分，如图1.1所示。
1.1 系统顺序控制根据工艺要求，确定了以下总体设计思路。
整个剪切生产线控制系统由一台PLC、伺服驱动器/伺服电机、变频器、触摸屏、光电开关和电磁阀等其它元器件构成。
剪切生产线系统在PLC控制下完成对钢板的自动开卷、定长送料和自动剪切等工艺过程。
同时生产线上的各种检测状态传感器全部接入到PLC中，由PLC根据传感器的检测状态通过编制好的程序控制整个系统工作。
如图1.2系统的功能顺序控制图。
基于PLC的自动剪板机控制系统设计
基于PLC的自动剪板机控制系统设计摘要随着工业自动化的不断发展，自动控制系统越来越受到人们的关注。
自动剪板机控制系统作为重要的制造业自动化设备，其控制系统设计和优化已成为面临的一个重要课题。
本文基于PLC控制系统，通过对自动剪板机控制系统相关设备进行详细的分析和研究，设计出一种可靠的自动剪板机控制系统，并对其进行实验验证，取得了良好的控制效果。
关键词：PLC；自动剪板机；控制系统设计；优化AbstractWith the continuous development of industrial automation, automatic control systems have been receiving increasing attention from people. As an important manufacturing automation equipment, the control system design and optimization of automatic shearing machine have become an important problem to be addressed. Based on the PLC control system, this paper analyzes and studies the relevant equipment of automatic shearing machine, designs a reliable automatic shearing machine control system, and verifies its control effect through experiments.Keywords: PLC; automatic shearing machine; control system design; optimization1. 引言自动剪板机是一种重要的制造业自动化设备，其控制系统在制造和加工过程中起着至关重要的作用。
基于PLC的热处理设备控制系统设计
的温度、真空度等数据。通过 TP 177A 可以设置关键的控
制参数，如果出现温度过限报警时在 TP 177A 上处理。
3.3 从站 PLC
从站 PLC 主要是实现完成具体的控制任务，主机选用
小型 PLC 主机 CPU224，S7-200PLC 通过扩展 PROFIBUS
现场总线专用模块 EM277 与 S7-300PLC 相连。
研究开发真空热处理控制技术提高其性能提高热加工工件的综合力学性能实现节能降耗减排的目的以缓解能源问题是满足我国热处理设备工业自动化需要的必由之路是实现热处理效率转化为效益的核心
制造业信息化
MANUFACTURING INFORMATIZATION 仿真 ／ 建模 ／ CAD／ CAM／ CAE／ CAPP
1引言
世界工业发展表明，制造技术的先进性是产品竞争能
力的保证，而热处理技术的先进程度，则是保证机械产品
质量的关键性因素［1］。要使重工业得到进一步的发展，热处
理质量则是实现产品的可靠性、耐久性、安全性的重要保
障。研究开发真空热处理控制技术，提高其性能，提高热加
工工件的综合力学性能，实现节能降耗减排的目的，以缓
解能源问题，是满足我国热处理设备工业自动化需要的必
由之路，是实现热处理效率转化为效益的核心。
2 PLC 控制系统总体设计
热处理设备生产工艺由炉门控制、工件搬运、抽真
空、加热、冷却等过程组成。利用传感器检测温度信号，通
过与设定值比较后输出信号控制温度。利用真空传感器
检测真空度信
真空热处理炉
号，然后根据真
MM440 MM430(1) MM430(2)
SH2206A(2) SH2206A(1) SH2206A(3)
开题报告-基于PLC的伺服电机控制系统开发
基于PLC的伺服电机控制系统开发1、课题背景PLC（Programmable Logic Controller）名为可编辑逻辑控制器，诞生于上个世纪，其功能强大、使用方便、性价比高、可靠性抗干扰能力强的优异特点使它成为了现代化工业改革中控制系统方面的一面旗帜。
而伺服电机是工厂自动化、数控机床、机器人等机电一体化中的重要驱动部件。
两者都广泛运用在工业领域，而它们的结合更是给整个现代工业带来了翻天覆地的变化。
伺服系统（servomechanism）又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。
伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。
它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。
在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角），其结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。
伺服系统最初用于国防军工,如火炮的控制,船舰、飞机的自动驾驶,导弹发射等,后来逐渐推广到国民经济的许多部门,如自动机床、无线跟踪控制等纵观我国的工业自动化水平还依旧处于发展阶段，无论是控制系统还是网络化程度都和发达国家之间存在明显的差距。
其中有大多数工厂依旧使用传统机床和生产加工线，这些工厂和企业急需爆发出新的生命力来响应国家的政策。
并且近年来我国强调经济的可持续发现和现代工业化的转变，PLC伺服控制应用将是其中必不可少的一份子。
因此从它的发展趋势来看，它在我国工业应用领域的拓展和深入将是必然实现的。
而本课题基于PLC的伺服电机的控制系统，便是顺应时代的潮流。
在plc 深入改革工业世界的同时，运用自己所学的基础知识和专业知识来设计并解决问题。
2、文献调研2.1PLC伺服系统在国内发展现状2012年沈阳理工大学机械电子工程的王瑜硕士在导师陈白宁的辅导下研究以钢管切割生产线中的自动定长切割设备为对象，提出了锯片在高速旋转的过程中变速进给切削的新理念，研究开发了可以变速、定长切割，具有设备可靠性高、结构简单、易于调试等特点的冷切割设备控制系统。
毕业设计论文-基于PLC的钢管定长剪切交流伺服系统控制设计
摘要定长剪切控制是工业应用中常见的问题，原料的定长切割作为生产线所必需的一道工序，其自动化程度和精度对整条生产线的产量和成品质量以及原料的利用率都起着重要的作用。
本文在分析和研究了定长剪切控制和可编程控制器的应用现状后，提出了基于PLC 的定长剪切控制系统。
定长剪切控制系统的核心是运动控制。
该系统采用了西门子S7-200PLC，以交流伺服驱动器控制锯车运动，提高了剪切的精度与可靠性。
文中在分析控制要求的基础上，详细论述了相关数学模型的建立、PLC外电路的设计、人机交互界面的设计以及PLC控制程序的设计。
其中的数学建模主要包括启动残长计算、实时速度和实时长度计算以及交流伺服电动机多段速度曲线的控制模型。
PLC控制设计的重点是程序结构设计、高速计数脉冲的读取、交流伺服电动机的线性加减速控制以及基于PLC的PTO功能的高速脉冲输出控制。
本系统主要的模块有人机交互模块和运动控制模块。
在人机交互模块中显示器件采用LCD触摸屏，操作简单、界面友好。
运动控制模块中主要的工作是交流伺服电机的脉冲发送、方向控制以及输入输出信号的处理等。
系统控制灵活可靠，编程简洁。
关键字：定长剪切；PLC；交流伺服；人机交互AbstractConstant length cut control is common in industrial application and it is an important procedure in the production line. The degree of automatist and precision of constant length cut of raw material play an important role in improving the yield of the whole production line, the quality of finished products and the utilization of raw material.In this thesis, I analyze the current situation of the application of Constant length cut control and Programmable control, and then introduce a system based on PLC constant length cut control. The core of constant length cut control system is motion control. In this system, I adopt Siemens S7-200PLC,controling the Saw car movement with Ac servo drive，which improve the accuracy and precision of the cut.Based on analyzing the requirement of the control, I illustrate the foundation of related mathematical model and the design of PLC external circuit, MSMMI and PLC control program in details. Among these, mathematical model executes calculation of starting residual long, real-time speed and real-time length, as well as control model of multi-stage speed curve of AC servomotor. The key point of PLC control design is the design of program design, the read of high-speed counter pulse, the linear acceleration deceleration control of AC servomotor and high-speed counter pulse output control based on PLC with PTO function. Man-machine interactive module and Motion control module are the main modules in the system. In the man-machine interactive module, LCD touch screen is applied for its simplicity of operation and friendly interface. And the primary chore of motion control locates in the pulse transmission, direction control and signal proceeding of input and output of AC servo motor. The control of the system is reliable and flexible with concise program.Keywords：Constant length cut；PLC；AC servo motor；Man-machine interactive module目录1 绪论 (1)1.1 定长剪切系统的国内外发展现状 (1)1.2 PLC的概述 (2)1.3 本课题的来源及意义 (2)1.4任务分析 (3)1.5总体的设计方案 (3)2 数学模型的建立 (5)2.1启动残长的计算 (6)2.2 实时长度的计算 (7)2.3 加速度的转换计算 (7)3 人机交互界面设计 (9)3.1人机交互系统的意义 (9)3.2 触摸屏的选择 (9)3.3界面的设计 (10)4 PLC与交流伺服驱动器的选型 (12)5 外电路与气动回路设计 (13)5.1系统外电路设计 (13)5.2 锯车气动回路设计 (13)6 PLC控制程序设计 (15)6.1 PLC端子分配图 (15)6.2 主程序设计 (16)6.2 测速子程序设计 (16)6.3 计算子程序设计 (18)6.3.1 实时长度的计算程序设计 (18)6.3.2 启动残长计算子程序设计 (19)6.3.3 加速度转换计算子程序设计 (20)6.4 加速追踪子程序设计 (21)6.5 执行子程序设计 (24)6.6返回零点子程序设计 (25)6.7 自动运行子程序设计 (26)6.8 模拟运行子程序设计 (27)6.9 手动运行子程序设计 (28)结束语 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录A 英文原文 (33)附录B 中文翻译 (41)1绪论本章首先对PLC的应用现状及定尺飞锯的发展现状进行了简要的分析介绍，之后引出了本课题的研究意义，并对本文的主要内容做出简要概括。
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第24卷第3期 青岛大学学报(工程技术版) V ol.24N o.3 2009年9月JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T)Sep.2009文章编号:1006-9798(2009)03-0013-04自动剪切生产线的PLC 控制系统设计王世红a ,崔海荣b ,徐世许a ,张传林a(青岛大学a.自动化工程学院; b.软件技术学院,山东青岛266071)摘要:为使自动剪切生产线设备协调运行,设计其控制系统。
系统以可编程控制器(PLC)为核心,还包括触摸屏、变频器、伺服驱动器/伺服电机等部件。
送料长度在触摸屏上设置,PLC 根据设定值计算出脉冲数后向伺服驱动器发送,控制伺服电机送料,从而实现精确的伺服定位,其定位精度可达1m ?0.01mm 。
关键词:PLC;伺服驱动器/伺服电机;变频器;触摸屏中图分类号:TP391.8文献标识码:A收稿日期:2009-06-08作者简介:王世红(1985-),男,山西省昔阳县人,硕士研究生,主要研究方向为计算机控制。
在工业生产过程中,自动剪切生产线应用十分广泛。
它能将金属卷料加工成一定尺寸的板料,可实现自动开卷、定长送料和自动剪切,其生产效率高、适应性强,适合较大规模生产。
但是传统的生产设备与系统多以机械为主,是电气液压或气动控制的机械设备[1],存在送料不够精确、生产效率低下等诸多不足,已不能满足所有的生产需要。
随着工业水平的不断发展,生产设备已逐步地由手动操作改为能够进行大规模生产的自动控制。
本文设计的PLC 控制系统,使用了伺服驱动装置,充分发挥其控制精度高、响应速度快和运行平稳等优点,有效地提高剪切的精度和效率,提升生产过程的自动化程度,具有十分广阔的应用前景。
1 自动剪切生产线组成自动剪切生产线由开卷机、送料机和剪切机3部分组成,如图1所示。
图1 自动剪切生产线1) 开卷机包括开卷轴、保持器和弧形托起器。
开卷轴由变频器驱动的电动机带动,负责将卷料展开。
为了避免送料机工作时对已展开的卷料产生较大的张力以及对机械设备造成损伤,开卷机先预放一定长度的料,起到缓冲的作用。
保持器在开卷机转动时压住卷料,避免卷料松动。
弧形托起器托起已展开的卷料,避免其触地。
2) 送料机通过伺服驱动器/伺服电机装置带动内部许多组压辊旋转,精确地给剪切机送料。
另外,这些压辊还能对卷料进行压平,使送到剪切机的料更加平整。
3) 剪切机完成对送料的剪切,是整个生产线的最后一道工序。
2 PLC 控制系统设计2.1 系统的控制要求1) 运行方式。
开卷机、送料机和剪切机都具有手动/自动两种工作方式。
采用自动工作方式时,系统将按预先设定的工艺流程不间断地循环工作;手动工作方式是在设备单动、调试和检修阶段使用[2]。
青岛大学学报(工程技术版)第24卷2) 协调一致。
在自动工作方式时,开卷机、送料机和剪切机3种设备需要配合使用,因此要求它们的动作能够协调运行。
3) 实时显示。
系统中各个工序的运行情况、报警信息、送料长度和加工工件数量等信息都要求在触摸屏上显示。
4) 故障检测。
系统能够自动检测各个工序的运行是否正常。
如果出现异常,在触摸屏上显示错误信息,同时生产线停止运行;故障解除后,按启动按钮生产线继续运行[3]。
5) 紧急停止。
当出现紧急情况时,按下急停按钮,所有正在运行的设备全部停止。
6) 安全保护。
在程序设计过程中,对关键环节设置多重防护,避免人身及设备事故的发生。
2.2控制系统设计图2 PLC 控制系统自动剪切生产线的PLC 控制系统如图2所示。
PLC 采用OMRON 40点的CP1H 机型,它是OM RON 最新的超高速的一体化紧凑型PLC ,内置高速脉冲输出功能,可以直接控制伺服电机运行[4]。
为了满足输入输出点数的需要,增加两个20点的输入/输出扩展模块。
PLC 接收系统中各种按钮及开关的信号,根据程序和预先设定的参数,控制电磁阀及继电器动作,同时通过高速脉冲输出向伺服驱动器发出定量的脉冲数控制伺服电机的运转。
变频器采用松下M ID 系列,主要是根据PLC 输出端信号控制电机的正反转及转速,从而实现对卷料的释放和回收。
交流伺服控制系统采用松下M INAS A4系列,由于其采用独特算法,速度频率高,定位超调整定时间短,可实现高速定位,是交流伺服电机中性价比较高的产品[5]。
伺服驱动器根据PLC 高速脉冲输出端发出脉冲的个数、频率控制伺服电机的转动位置及速度,从而精确地给出送料长度。
触摸屏采用OM RON NT5Z 系列,其作用是负责参数的设定、修改和部分机械动作的控制,同时将设备的动作信息反映给用户。
它与PLC 之间通过RS232串口通信实现数据交换,为用户提供了良好的人机交互界面。
开卷机上装有上、下两个光电开关,当卷料位于上光电开关之上时,变频器高速运行,控制开卷机高速放料;当卷料位于上、下两个光电开关之间时,变频器低速运行,控制开卷机低速放料;当卷料足够长以至于挡住下光电开关时,变频器停转,同时开卷机停止运行。
剪切机上装有一组凸轮开关,它们是一种微动机械开关,用来标识剪切机动作位置,作为输入信号提供给PLC 。
凸轮开关有上死点、干涉点、下死点和送料启动点4个信号。
当送料启动点信号接通时,伺服系统开始运行,控制送料机送料,送料启动点至干涉点上升沿之间的区域为可送料区域;当干涉点信号接通时,伺服送料必须完成,否则将发生干涉报警。
PLC 根据这组凸轮开关信号,协调开卷机、送料机和剪切机三者的动作,最终使整个生产线能够协调运行。
3 程序设计程序设计有2部分:触摸屏画面和PLC 控制程序。
触摸屏的画面有4种:参数设置、信息实时显示、操作按钮和报警信息。
参数设置是指对送料长度、加工工件个数、送料速度、开卷机速度等参数的设置。
信息实时显示是对以上各参数进行直观的显示,以方便操作人员更好地掌握系统的工作情况。
考虑到人身及设备的安全问题,对可能产生的错误操作设计了报警信息提示,包括伺服报警、变频器报警、凸轮开关信号重叠等。
PLC 程序流程如图3所示,其程序主要由凸轮开关信号去抖动、变频器运行、PLC 脉冲输出、报警和数据处理等5部分组成。
下面只对其中部分程序加以说明。
1) 凸轮开关信号去抖动14第3期 王世红,等:自动剪切生产线的PLC控制系统设计图3 PLC 程序流程图4 上死点去抖动程序图5 长度转脉冲数 由于剪切机在剪切过程中产生较大的震动,凸轮开关会产生抖动,发出错误信号,因此需要对其进行去抖动处理。
凸轮开关4个信号的去抖动电路相同,图4为上死点信号去抖动程序,信号导通和断开时间都为50m s 。
2) 设定长度转脉冲数PLC 根据设定长度计算出向伺服驱动器发送的脉冲数,其脉冲数计算公式为P =L P sG e L s式中,P 为脉冲数,P s 为标准脉冲数,指送1m 的料所需要发出的脉冲数;L 为设定长度,L s 为标准长度,设定为1m ;G e 为电子齿轮比。
设定长度转脉冲数的程序如图5所示,其伺服驱动器电子齿轮比设定为5。
程序中用到浮点数运算指令,输入参数要使用浮点数格式。
而高速脉冲输出指令中脉冲设定量必须为BIN 数,所以最后通过FIXL 指令将计算出的脉冲数转化为BIN 数格式。
3) 脉冲数转实际长度为了让操作人员更好的掌握送料机的工作情况,对送料长度的实时显示是非常必要的。
方法是读取PLC 当前脉冲数,然后换算为实际长度值,并显示在触摸屏上。
脉冲数转实际长度的公式为L a =P a G e L s P s 式中,L a 为实际长度,P a 为实际脉冲数。
以上转换可用浮点数运算指令来实现。
4) 送料速度转脉冲频率送料速度从触摸屏上设定,设定值为百分数,最高速度乘以百分数即为送料机速度。
可设计程序实现送料速度与脉冲频率的转换。
通过以上设定长度转脉冲数、送料速度转脉冲频率等数据处理程序的运行,PLC 根据送料长度设定值计算出脉冲数后,向伺服驱动器发送,控制伺服电机送料,从而实现精确的伺服定位。
程序中设计了伺服报警、变频器报警、紧急停车、缺料报警和干涉出错等故障检测程序。
当生产线运行出现异常时,在触摸屏上显示报警信息,同时所有设备停止运行。
故障解除后,按启动按钮生产线继续运行。
1516青岛大学学报(工程技术版)第24卷4结束语青岛某大型工厂的剪切生产线用于剪切出不同长度、厚度的板料,最终用于制冷、家电和汽车等制造行业。
该生产线的最高线速度可达200m/min,最大剪切长度可达9999mm,最大剪切厚度可达10mm,最高剪切次数可达120次/m in。
系统自在该工厂投入运行以来,设备运行稳定,抗干扰能力强,生产效率高,各项功能都达到了设计要求,伺服定位精度可达1m?0.01mm,满足了产品质量的要求,收到了良好的经济效益。
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