基于PLC的自动剪板机控制设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基于PLC的自动剪板机控制设计,PLC的工作原理,内部处理,通信操作,输入处理,程序执行,输出处理,运 行,停止,停止,自动剪板机简介,剪板机应用于许多金属加工和薄板开料操作，在设计剪板机之前必须对几个因素进行考虑，包括剪板机的剪切能力、产率增强选件和安全性。,剪板机类型由许多因素决定，诸如剪板机可处理材料的长度、厚度和种类。剪板机可以按剪切形式及其驱动系统进行分类，有两种结构形式常用于电动龙门剪床：闸式（也叫滑块式）和摆式。,闸式剪板机利用驱动系统操纵动刀片向下移动到一定的位置，使动刀片在整个行程内几乎与定刀片保持平行。为了使刀架片横梁在相互移动的过程保持合适的状态，闸式剪板机需要一个滑块导向系统。摆式剪板机驱动系统中有一个用来操纵动刀片，使动刀片依附于滚柱轴承向下回转。这种结构不再需要利用凹字形导向条或滑道使刀片在剪切过程保持合适的姿势。,PLC的工作原理,PLC采用循环扫描工作方式，在PLC中，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后，又返回第一条，如此周而复始的不断循环。PLC的扫描过程如图1-1所示。,这个工作过程分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。内部处理阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。,同信操作服务阶段，PLC与一些智能模块通信，响应程序器键入的命令，更新编程器的显示内容。,当PLC处于停止状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、,到程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。,选题依据,通过将PLC控制技术应用于剪板机，可以极大地改善设备的电气性能，提高设备的自动化水平，实现连续生产方式，大大提高生产效率，减轻劳动人员的劳动强度。,进入21 世纪，我国的板材加工工艺及相应的剪板机都有了长足的进步。中国锻压机床行业经过技术引进、合作生产及合资等多种方式的运作，快速地提升了我国剪板机的整体水平。近年设计制造的许多产品，其技术性能指标已经接近或达到世界先进水平，在宜人性方面也取得了长足进步。但由于大家都在进步，所以国内产品与国外名牌产品的差距并无明显缩短。因此，我国剪板机行业和企业需以战略的思路和有效的措施应对当前的机遇和挑战。,我国剪板机的市场极具潜力，应用前景看好，但前提是缩短与工业发达国家剪板机技术生产水平的差距。只有大力发展，才能拥有国内的大部分市场，并争取相应的国际市场。,在国外数控剪板机信息化程度高，具有高精度、高效、高速、复合功能、多轴联动等特点。国外产品成熟度高、创新能力较高。,理论和实践的意义及可行性论述,所需技术：西门子PLC软硬件控制技术,技术要求：自动剪板机要能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。板料的长度L可根据需要进行调整,每一车板料的数量可预先设定。每一车板料的数量可预先设定。,可能遇到的问题：1.控制送料、剪切的电机可能出现过载；2.启动和运行时可能发生意外,解决办法：1.送料和剪切电机应具有过载警示功能；2.应具有紧急停止按钮和相应的状态警示灯。,总体设计方案简图,全自动剪板机控制系统,机械部分,送料机构,压料机构,卸料机构,小车机构,PLC,电机电路,电源部分,软件部分,电气部分,设计方案,本设计的硬件部分设计包括PLC的选型，I/O端口分布的设计，系统运行流程图，各电机主电路。以下内容分别介绍了PLC的选型原则，I/O分配表，以及PLC外部接线图，系统运行流程图，各电机主电路。根据西门子S7-200系统手册介绍，选择西门子S7-200 CPU224型PLC，该型号PLC有14个输入触点，10个输出触点，能满足本设计输入、输出触点个数的要求。此设计中，输入信号为11个，输出信号为7个，经过西门子S7-200PLC选型手册可知，此设计运用西门子S7-200PLC CPU224型PLC，而且无需扩展模块。,自动剪板机原理图,设计（论文）的基本要求和内容,自动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剪切加工,并由送料车运送到下一工序的自动化加工设备，要求实现如下过程：,（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。,（5）当小车上的板料够数时,起动小车控制电动机,带动小车右行,将切好的 板料送至下一工序。,（6）卸下后,再起动小车左行,重新返回剪板机下,开始下一车的工作循环。,每一车板料的数量可预先设定。,系统的控制要求,据剪板机的工作特点,对控制系统提出控制要求如下:,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。,PLC外部接线图,系统流程图,控制系统的主电路图,控制对象为4台电机和一个蜂鸣器。KM1KM7为接触器，KM1是紧急停止接触器,KM2控制蜂鸣器,KM3KM7分别控制送料、压块、剪切和小车电机。,FR1FR5都采用热敏电阻作为测量元件的热继电器,FR1、FR3的设定值取送料和剪切电机上限温度的95%,当到达此温度时进行闪光报警。,该控制系统需要完成对工作机构的控制情况如下：,1）进料控制,执行器件为进料电机,通过对进料电机的起停控制,实现进给机构输送秸秆，停止输送秸秆的控制。,2）刀具切割控制,执行器件为电磁离合器和电磁制动器。通过控制主电机传动路线中的电磁离合器,控制传动机构带动刀具完成向下剪切秸秆,撤回利用弹簧完成。为了防止惯性造成连续剪切需要控制制动器切割一次制动一次。,3）小车往返运动及停止控制,执行器件为小车电机,通过控制小车电机的起、停、正反转,控制送料小车在切割机与下一工位往返送料。,谢谢！,