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1、“ ”基于PLC的自動剪板機控制設計 “ ”PLC的工作原理 內部處理通信操作輸入處理 程序執(zhí)行輸出處理 運 行 停止 停止 “ ”自動剪板機簡介 剪板機應用于許多金屬加工和薄板開料操作，在設計剪板機之前必須對幾個因素進行考慮，包括剪板機的剪切能力、產率增強選件和安全性。剪板機類型由許多因素決定，諸如剪板機可處理材料的長度、厚度和種類。 剪板機可以按剪切形式及其驅動系統(tǒng)進行分類，有兩種結構形式常用于電動龍門剪床：閘式（也叫滑塊式）和擺式。 閘式剪板機利用驅動系統(tǒng)操縱動刀片向下移動到一定的位置，使動刀片在整個行程內幾乎與定刀片保持平行。為了使刀架片橫梁在相互移動的過程保持合適的狀態(tài)，閘式剪板機需

2、要一個滑塊導向系統(tǒng)。 擺式剪板機驅動系統(tǒng)中有一個用來操縱動刀片，使動刀片依附于滾柱軸承向下回轉。這種結構不再需要利用凹字形導向條或滑道使刀片在剪切過程保持合適的姿勢。 “ ”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，直至遇到結束符后，又返回第一條，如此周而復始的不斷循環(huán)。PLC的掃描過程如圖1-1所示。這個工作過程分為內部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。內部處理階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復位監(jiān)視定時器等。同信操作服務階段，PLC與一些智能模塊通信，響

3、應程序器鍵入的命令，更新編程器的顯示內容。當PLC處于停止狀態(tài)時，只進行內部處理和通信操作服務等內容。在PLC處于運行狀態(tài)時，從內部處理、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控制技術應用于剪板機 ，可以極大地改善設備的電氣性能，提高設備的自動化水平，實現(xiàn)連續(xù)生產方式，大大提高生產效率，減輕勞動人員的勞動強度。進入21 世紀，我國的板材加工工藝及相應的剪板機都有了長足的進步。中國鍛壓機床行業(yè)經過技術引進、合作生產及合資等多種方式的運作，快速地提升了我國剪板機的整體水平。近年設計制造的許多產品，其技術性能指標已經接近或達到世界先進水平，在宜人性

4、方面也取得了長足進步。但由于大家都在進步，所以國內產品與國外名牌產品的差距并無明顯縮短。因此，我國剪板機行業(yè)和企業(yè)需以戰(zhàn)略的思路和有效的措施應對當前的機遇和挑戰(zhàn)。我國剪板機的市場極具潛力，應用前景看好，但前提是縮短與工業(yè)發(fā)達國家剪板機技術生產水平的差距。只有大力發(fā)展，才能擁有國內的大部分市場，并爭取相應的國際市場。在國外數(shù)控剪板機信息化程度高，具有高精度、高效、高速、復合功能、多軸聯(lián)動等特點。國外產品成熟度高、創(chuàng)新能力較高。 “ ”理論和實踐的意義及可行性論述所需技術：西門子PLC軟硬件控制技術技術要求：自動剪板機要能精確控制板材加工尺寸,將大塊金屬板材進行自動循環(huán)剪切加工,并由送料車運送到下

5、一工序的自動化加工。板料的長度L可根據(jù)需要進行調整, 每一車板料的數(shù)量可預先設定。每一車板料的數(shù)量可預先設定?？赡苡龅降膯栴}： 1.控制送料、剪切的電機可能出現(xiàn)過載；2.啟動和運行時可能發(fā)生意外解決辦法：1.送料和剪切電機應具有過載警示功能；2.應具有緊急停止按鈕和相應的狀態(tài)警示燈。 “ ”總體設計方案簡圖 全自動剪板機控制系統(tǒng)機械部分 送料機構壓料機構卸料機構小車機構PLC電機電路電源部分軟件部分電氣部分 “ ”設計方案本設計的硬件部分設計包括PLC的選型，I/O端口分布的設計，系統(tǒng)運行流程圖，各電機主電路。以下內容分別介紹了PLC的選型原則，I/O分配表，以及PLC外部接線圖，系統(tǒng)運行流程

6、圖，各電機主電路。根據(jù)西門子S7-200系統(tǒng)手冊介紹，選擇西門子S7-200 CPU224型PLC，該型號PLC有14個輸入觸點，10個輸出觸點，能滿足本設計輸入、輸出觸點個數(shù)的要求。此設計中，輸入信號為11個，輸出信號為7個，經過西門子S7-200PLC選型手冊可知，此設計運用西門子S7-200PLC CPU224型PLC，而且無需擴展模塊。 “ ”自動剪板機原理圖 “ ”設計（論文）的基本要求和內容自 動 剪 板 機 是 一 種 精 確 控 制 板 材 加 工 尺 寸 ,將 大 塊 金 屬 板 材 進 行 自 動 剪切 加 工 ,并 由 送 料 車 運 送 到 下 一 工 序 的 自 動

7、化 加 工 設 備 ， 要 求 實 現(xiàn) 如 下過 程 ：（ 1） 首 先 檢 查 限 位 開 關 SQ6的 狀 態(tài) ,若 小 車 空 載 ,系 統(tǒng) 開 始 工 作 ,起動 送 料 小 車 。 小 車 運 行 到 位 , 限 位 開 關 SQ5閉 合 ,小 車 停 車 。（ 2） 起 動 送 料 機 構 E帶 動 板 料 C向 右 移 動 。 當 板 料 碰 到 行 程 開 關SQ1時 , 送 料 停 止 同 時 制 動 器 松 開 、 電 磁 離 合 器 結 合 ， 主 電 動 機 通 過 傳動 機 構 工 作 。（ 3） 壓 塊 電 機 啟 動 ,使 壓 塊 B壓 下 , 壓 塊 上 限 開

8、 關 SQ2閉 合 。 當 壓塊 到 位 , 板 料 壓 緊 時 , 壓 塊 下 限 開 關 SQ3閉 合 。（ 4） 剪 切 刀 電 動 機 起 動 , 控 制 剪 刀 下 落 。 此 時 ,SQ4閉 合 , 直 到 把板 料 剪 斷 , 板 料 落 入 小 車 。（ 5） 當 小 車 上 的 板 料 夠 數(shù) 時 , 起 動 小 車 控 制 電 動 機 , 帶 動 小 車 右行 ,將 切 好 的 板 料 送 至 下 一 工 序 。 （ 6） 卸 下 后 , 再 起 動 小 車 左 行 , 重 新 返 回 剪 板 機 下 , 開 始 下 一 車的 工 作 循 環(huán) 。每 一 車 板 料 的 數(shù)

9、量 可 預 先 設 定 。 “ ”系統(tǒng)的控制要求 據(jù)剪板機的工作特點,對控制系統(tǒng)提出控制要求如下:1. 上電后,檢測各工作機構的狀態(tài),控制各工作機構處于初始位置。2. 進料,由控制系統(tǒng)控制進料機構將待剪板料自動輸送到位。3. 定剪切尺寸,采用伺服電機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置為循環(huán)變動值。4. 壓緊和剪切,待剪板料長度達到設定值后由主電動機帶動壓料器和剪切刀具先壓緊板料,然后剪斷板料。5. 送料車的運行,包括卸載后自動返回。6. 剪切板料的尺寸設定、自動計數(shù)及每車板料數(shù)的預設定。7. 具備斷電保護和來電恢復功能。8. 能實現(xiàn)加工過程自動控制,加工參數(shù)顯示,系統(tǒng)檢

10、測。9. 保證板料加工精度、加工效率和安全可靠性。10. 具有良好的人機操作界面。 “ ”PLC外部接線圖 “ ”系統(tǒng)流程圖 “ ”控制系統(tǒng)的主電路圖 “ ”控制對象為4臺電機和一個蜂鳴器。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。FR1FR5都采用熱敏電阻作為測量元件的熱繼電器,FR1、FR3的設定值取送料和剪切電機上限溫度的95%,當?shù)竭_此溫度時進行閃光報警。該控制系統(tǒng)需要完成對工作機構的控制情況如下：1）進料控制,執(zhí)行器件為進料電機,通過對進料電機的起?？刂?實現(xiàn)進給機構輸送秸稈，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器。通過控制主電機傳動路線中的電磁離合器,控制傳動機構帶動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)剪切需要控制制動器切割一次制動一次。 3） 小車往返運動及停止控制,執(zhí)行器件為小車電機,通過控制小車電機的起、停、正反轉,控制送料小車在切割機與下一工位往返送料。 “ ” “ ” “ ” “ ”謝謝！