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Design part in the hardware, elaborate the design process of theelectric motor main electric circuit and its electric appliances control electric circuit, gave the choice of these two ponents of electric circuits the result. Be controlling the design part of the electric circuit, elaborate I/O toconnect the design process of the line diagram, give the PLC and the choice of its input/ponent the result.Design the design process that the part elaborated the PLC customer procedure in detail in the software, include amongthem to the public procedure, hand to move the design process that the procedure, automatic procedure and give alarmsignal procedure to elaborate, and gave above-mentioned all trapezoid diagrams of procedures and the repertoire.Keywords: PLC; control system基于 PLC 的自动切锁割机控制系统设计IV目录第一章概述................................................................................................................................................... 11.1 切割机发展现状................................................................................................................................... 11.2 切割机控制方法与控制系统的确定................................................................................................... 11.3 PLC 的特点.......................................................................................................................................... 21.4 本文主要设计内容................................................................................................................................ 3第二章系统的设计....................................................................................................................................... 42.1 切割机主要构造及技术参数............................................................................................................... 42.1.1 切割机主要构造及动作过程....................................................................................................... 42.1.2 切割机技术参数........................................................................................................................... 42.2 电气元件的选择................................................................................................................................... 52.3 控制电路设计....................................................................................................................................... 82.3.1 控制系统电路图........................................................................................................................... 82.3.2 PLC 硬件接线图及 I/O 端口分配............................................................................................... 92.3.3 电气元件的配置......................................................................................................................... 12第三章软件设计......................................................................................................................................... 143.1 系统的软件设计概述......................................................................................................................... 143.2 公用程序设计..................................................................................................................................... 143.3 手动程序设......................................................................................................................................... 153.4 自动程序设计..................................................................................................................................... 163.4.1 自动控制程序............................................................................................................................. 163.4.2 自动输出程序............................................................................................................................. 193.4.3 自动回原点程序......................................................................................................................... 203.5 报警程序............................................................................................................................................. 21第四章系统的安装与调试......................................................................................................................... 224.1 程序的仿真和调试............................................................................................................................. 224.2 系统的安装......................................................................................................................................... 22第五章总结................................................................................................................................................... 24参考文献......................................................................................................................................................... 25致谢词............................................................................................................................................................. 26附录一 PLC 外部接线图.............................................................................................................................. 27附录二元件清单....................................................................................................................................... 28附录三总程序指令表................................................................................................................................. 29基于 PLC 的切割机系统设计丽水学院 2011 届学生毕业论文1第一章概述随着自动行业的发展,在生活生产中到处都出现了不同种类的自动化设备。在当今的工业领域中,板材管料切割是成品加工过程中最为重要的步骤。也是保证成品质量的重要工序。利用先进的现代切割技术,不但可以保证产品的质量,提高劳动生产率,同时也使得企业产品的制造成本大幅度下降,缩短了产品生产周期。1.1 切割机发展现状国外生产制造切割机或拥有切割机技术的有:西波列斯(SIPOREX)公司、求劳克斯(DUROX)公司、伊通(YTONG)公司、司梯玛(STEMA)公司、海波尔(HEBEL)公司、道斯腾(DORSTENER)公司、威汉(Vv3EHRHAHN)公司、乌尼泊尔(UNIPOL)公司、赫腾(HETEN)公司等。为了学习、借鉴国外发展加气混凝土的技术和经验,建立并发展我国加气混凝土工业,我国先后引进了外国技术和设备。1.2 切割机控制方法与控制系统的确定切割机控制系统有继电器控制、单片机控制、PLC 控制等。现将几种控制系统作出分析比较选取最优的控制系统来实现其功能。(1)PLC 与继电器控制的比较1.功能强,性能价格比高2.硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强3.可靠性高,抗干扰能力强4.系统的设计、安装、调试工作量少5.编程方法简单6.维修工作量少,维修方便7.体积小,能耗低(2)PLC 与单片机的比较1. 对单项工程或重复数极少的项目,采用 PLC 方案是明智、快捷的途径,成功率高,可靠性好,但成本较高。2.对于量大的配套项目,采用单片机系统具有成本低、效益高的优点,但这要有相当的研基于 PLC 的切割机系统设计丽水学院 2011 届学生毕业论文2发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。最好的方法是单片机系统嵌入 PLC 的功能,这样可大大简化单片机系统的研制时间,性能得到保障,效益也就有保证。1.3 PLC 的特点1.高可靠性:所有的 I/O 接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与 PLC 内部电路之间电气上隔离。各输入端均采用 R-C 滤波器,其滤波时间常数一般为 10~20ms.各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰。采用性能优良的开关电源。对采用的器件进行严格的筛选。良好的自诊断功能,一旦电源或其他软,硬件发生异常情况,CPU 立即采用有效措施,以防止故障扩大。大型 PLC 还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高。2.丰富的 I/O 接口模块 PLC 针对不同的工业现场信号,如:交流或直流;开关量或模拟量;电压或电流;脉冲或电位;强电或弱电等。有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备,如:按钮;行程开关;接近开关;传感器及变送器;电磁线圈;控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能,它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块,等等。3.采用模块化结构为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型 PLC 以外,绝大多数 PLC均采用模块化结构。PLC 的各个部件,包括 CPU,电源,I/O 等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4.编程简单易学 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式,对使用者来说,不需要具备计算机的专门知识,因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5.安装简单,维修方便 PLC 不需要专门的机房,可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接,即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构,因此一旦某模块发生故障,用户可以通过更换模块的方法,使系统迅速恢复运行。6. PLC 的功能:(1) 逻辑控制。(2) 定时控制。(3) 计数控制。(4) 步进(顺序)控制。(5) PID 控制。基于 PLC 的切割机系统设计丽水学院 2011 届学生毕业论文3(6) 数据控制:PLC 具有数据处理能力。(7) 通信和联网。(8) 其它:PLC 还有许多特殊功能模块,适用于各种特殊控制的要求,如:定位控制模块,CRT 模块。1.4 本文主要设计内容大学期间我到鸿利锁业公司实习,该公司现在正在自主研发自动化设备仪器来代替人工操作来提高产量和利润。其中也与我所学专业有很大的关联。我有幸参与了其中一台设备的制造线路的连接以及调试工作。为了使物料精确度更高、操作更方便、安全系数更高,该厂自行设计了这台由 PLC 为控制核心的切割机,虽然市场上有很多自动的或者更加先进的切割机,但是由于厂里产品形状等特殊原因,所以自行设计了一台自动的切割机。基于 PLC 的切割机系统设计丽水学院 2011 届学生毕业论文4第二章系统的设计2.1 切割机主要构造及技术参数2.1.1 切割机主要构造及动作过程该设计主要由电气控制箱、刀架、台面、刀片组成,如图 2.1 所示。台面是由两排滑轮组成的,用来夹紧锁管和推进锁管。图 2.1 切割机结构示意图切割过程:启动机器,先将刀架回原点,将锁管放置在台面上锁紧台面;设定好要切割的厚度和长度;然后启动连续切割,机械就会自动切割管材,直到切完为止。2.1.2 切割机技术参数切割机技术参如下:表 2.1 切割机技术参数切割机性能: 数值单位切割显示分辨率 0.01 mm切割尺寸精度±1 mm刀架有效行程 50~70 mm切割循环次数 5-50 次整机质量≤1 T表 2.2 切割机电气系统参数基于 PLC 的切割机系统设计丽水学院 2011 届学生毕业论文5电气系统参数: 数值单位动力系统工作电压 380 V控制系统工作电压 220 V推料电机功率 1.5 kW刀片电机功率 4.0 kW刀架电机功率 1.1 kW总装机功率 7.1 kW2.2 电气元件的选择1.主电路的电机选择电动机是主要的动力机械,它的应用是非常广泛的,所以就其全国电动机的总耗电量来说,它是极为可观的。因此,合理选择电动机是相当重要的,它直接关系到生产机械的运行安全和投资效益。电动机的选择内容包括电动机种类、外壳型式、额定电压、额定转速、额定功率、各项性能等根据主电路的要求和控制方式结合以上对电机的各项标准和参数的介绍可确定主电路所用的元件的型号和参数。刀片电机的是用来带动电锯并切割材料,所选的电机功率要大,转速要高。刀架电机用来控制刀片的上下移动,而刀片的移动并不能很快,所以所选的电机转速要稍微低,虽有蜗轮减速,带在经济角度考虑下,可以用转速小、功率低的电机以节约成本。台面电机控制材料的进给,定位须准确,采用直流电机。所以可以列出电机的型号参数如下。表 2.3 刀片电机型号参数型号额定电压额定功率额定电流转速效率功率因素最大转矩最小转矩堵转转矩堵转电流额定转矩额定转矩额定转矩额定电流V kW A r/min % cosΦ倍倍倍倍Y2-112M-2 380 4 8.1
0.88 2.3 1.4 2.2 7.5表 2.4 刀架电机型号参数型号额定电压额定功率额定电流转速效率功率因素最大转矩最小转矩堵转转矩堵转电流额定转矩额定转矩额定转矩额定电流VkWAr/min%cosΦ倍倍倍倍基于 PLC 的切割机系统设计丽水学院 2011 届学生毕业论文6Y2-100L2-8 380 1.1 3.4 700 73.0 0.69 2.0 1.2 1.8 5.0表 2.5 台面电机型号参数型号额定电压额定功率额定电流转速效率削弱磁场时最大转速飞轮力矩V kW A r/min % r/min kgm2Z2-42 220 1.5 9.16 750 74.5 .主电路的其他元件选择主电路的其他元件的选型就为断路器的选择、交流接触的选择、熔断器的选择、中间继电器的选择表等各种元件的选择。元件的选择对整个设备的性能起到很大的作用。刀开关是用来控制设备的总电源,三组熔断器是防止电流过大而设计的,热继电器也有同样的效果,但是工作原理不同,由于电机的功率不同,在功率稍小的电机中就未使用交流接触器KM1 是控制带锯电机 M1 的,KM2 控制两台磨刀电机,KM3、KM4 分别是控制刀架电机 M4 的正反转的,电磁刹车时给刀架电机其精确定位的,KM5 和 KM6 构成的两组是用来控制台面电机的正反转的,KM7 是直流电机回馈制动的。表 2.6 电气主电路其他元件元件名称元件数量元件名称元件数量刀开关 1 个熔断器 3 组接触器 7 个热继电器 4 组电动机 5 台电磁刹车 1 个(1) 刀开关的选择刀开关主要用于成套配电设备中隔离电源,刀开关的技术规格有:a、额定电压,b、额定电流,c、短时耐受电流,通常用刀开关在 1S 内所能承受的短路电流峰值表示,d、接通于分断能力,视刀开关的结构不同,可接通与分断 250%~600%额定电流,e、机械寿命,用操作次数表示。我们所用的刀开关是塑壳刀开关,塑壳刀开关是一种结构最简单、应用最广泛的手动电器,由操作手柄、熔丝、触刀、触头底座组成,刀开关的安装时要注意手柄向上,不要倒装或平装,否则会因自动下滑而引起误合闸。接线时,应将电源接线接在上端,负载接在熔丝下端,这样在拉闸后可以安全的更换熔丝。QS0 选选用规格 HD11-100/38 型单投三极刀开关 1 只。主要技术参数:额定交流电压 380V,额定交流电流 100A。通断能力 100A,1S 短时耐受电流 6KA,动态稳播放器加载中，请稍候...
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基于PLC的切割机控制系统解决方案
　　1．硬件设计
　　由PLC、中文触摸屏、传感器、伺服系统及传感器等组成整个控制系统，保证了设备的正常稳定运转。
　　PLC：数字输人量为64条，数字输出量为48点。
　　触摸屏：选择中文触摸屏作为人机界面。在触摸屏上设计了手动操作、记录清除、功能设置等功能菜单，并有设备切割速度、转动角度、合格品、废品数以及设备运行情况等显示。贝加莱智能化面板Power Panel使得操作相当方便。
　　传感器：根据不同情况设备中采用了5种传感器:
　　(a) 电感式接近传感器，检测物件运动或接触状态;
　　(b) 磁开关，用于检测气缸的动作情况;
　　(c)压力开关，检测整机压缩空气压力;
　　(d)微动开关，检测薄膜是否被拉断;
　　(e)安全开关，检测设备门是否闭上c
　　绝对值旋转编码器：在设备工作过程中应精确测定转台和凸轮的运行位置，使具有断电保护功能;我们选择了绝对值编码器和对应的编码板。通过对编码板的设置，可以很方便地读出角度值。
　　送料电机：该设备分为左右两个上料工位，每个工位都由一个直流电机进给电容条，通过编码器角度来控制启停，送料的推力通过调整直流电机驱动器来实现。
　　伺服电机：转位和锯的电机均采用了伺服电机，转位电机为中惯量750 W,锯电机为小惯量1 000 W，均设置为速度控制方式。
　　其它电气部件：在本设备中，还设计了电清洁仪，LCR测试仪，安全防护锁，开关电源和变压器等重要部件。
　　2．软件设计
　　根据设备的工艺流程，控制程序通过检测设备的工作状态，依照凸轮工作时序，进行逻辑运算，输出控制指令，完成电机运行、各执行元件的控制。本设备由于采用凸轮机构，各动作的执行严格依照凸轮逻辑时序进行，保证了系统的稳定性、精确性。
　　贝加莱提供的集成自动化环境使跨平台创建软件成为可能，这样不但极大程度上提高了软件的重要性，而且降低了机器整个声明周期内的开发成本。
　　本系统使整个切割机设备具有高效率、高精度等特点，还具有完善的安全保护措施，运行安全可靠。
奥地利贝加莱是Petersen机械集团的合作伙伴
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