基于西門子plc全制動(dòng)剪切機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　XX大學(xué)</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　（2012屆）</b></p><p>　　題 目 PLC在剪切機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 </p><

2、;p>　　院 別 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí) 09電氣（1）班 </p><p>　　姓 名 XXX </p><p>　　指 導(dǎo)

3、教 師 XXX </p><p>　　2011 年 12 月12日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　自動(dòng)剪板機(jī)是一種可按加工要求，將金屬板材剪開、自動(dòng)計(jì)數(shù)、并由送料車送到下一工序的順序控制的設(shè)備,它要求其控制設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力。PLC是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控

4、制器,由于它把計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣泛等優(yōu)點(diǎn)與控制器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，在工業(yè)程控中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。</p><p>　　加之PLC以其在硬件設(shè)計(jì)中采用了屏蔽、濾波、光電隔離等技術(shù)，在軟件設(shè)計(jì)中采用了故障檢測(cè)、信息保護(hù)與恢復(fù)等措施，進(jìn)一步提高了PLC的可靠性。故本文采用了以工業(yè)順序控制過(guò)程中廣泛使用的可編程控制

5、器（PLC）對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)進(jìn)行控制。通過(guò)對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)的工作原理的分析，提出總體設(shè)想，初步設(shè)計(jì)了電氣傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)方案和PLC控制的程序流程圖。</p><p>　　過(guò)去的控制方法是采用繼電器-接觸器控制，但控制系統(tǒng)較復(fù)雜,大量的接線使系統(tǒng)可靠性降低,也間接地降低了設(shè)備的工作效率。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化必須根據(jù)板材自動(dòng)精確剪切加工的工作特點(diǎn)及動(dòng)作要求進(jìn)行設(shè)計(jì),因此本方案采用了可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)的控制。采用可編程控硬

6、件制器較好地解決了這一問(wèn)題。它是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備,不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量信號(hào)的邏輯控制,還能實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備之間的通信。</p><p>　　因此,將PLC應(yīng)用于該控制,完全能滿足技術(shù)要求，且具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　目 錄</b>&l

7、t;/p><p>　　1 緒 論………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.1概述論文現(xiàn)狀及意義 ……………………………………………………………4</p><p>　　1.2 論文的系統(tǒng)控制要求……………………………………………………………5</p><p>　　1.3剪板機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理………………

8、………………………………………… 5</p><p>　　2．0 電氣總的設(shè)計(jì)方案 ……………………………………………………………10</p><p>　　2.1 PLC簡(jiǎn)介 ……………………………………………………………………11</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案 ……………………………………………………………14</p>&l

9、t;p>　　3．0 自動(dòng)剪板機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………15</p><p>　　3.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………………15</p><p>　　3.1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)料機(jī)構(gòu)E …………………………………………………………15</p><p>　　3.1.2 設(shè)計(jì)壓料機(jī)構(gòu)B …………………

10、……………………… ………………16</p><p>　　3.1.3 剪切刀 ……………………………………………………………………18</p><p>　　3.1.4 設(shè)計(jì)小車送料裝置 ………………………………………………………18</p><p>　　4 PLC控制器的選擇…………………………………………………………… 20</p>&

11、lt;p>　　4.1 PLC控制器的選擇 …………………………………………………………...20</p><p>　　4.2 I/O端子分配 ……………………………………………………………...23</p><p>　　4.3 系統(tǒng)的軟件 …………………………………………………………………..24</p><p>　　4.4 系統(tǒng)的流程圖 …

12、…………………………………………………………24</p><p>　　4.5 系統(tǒng)的梯形圖及其仿真圖……………………………………………………25</p><p>　　結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………………………28</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………29</p><p>

13、;<b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　目前,我國(guó)機(jī)械制造業(yè)存在大量的通用設(shè)備,在發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)時(shí),可以應(yīng)用微電子技術(shù)改造這些已有通用設(shè)備,比如用數(shù)顯、數(shù)控裝置改造通用設(shè)備,提高單機(jī)自動(dòng)化程度;用可編程控器改造通用機(jī)床、專用機(jī)床、組合機(jī)床及自動(dòng)設(shè)備與半自動(dòng)設(shè)備組成的生產(chǎn)線,這

14、樣可以把計(jì)算機(jī)功能完備、編程靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，這是一條低成本、高效益，符合我國(guó)國(guó)情的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。</p><p>　　在我國(guó),國(guó)家政策對(duì)發(fā)展低成本自動(dòng)化的重要性等方面進(jìn)行了大力的支持,以工業(yè)用剪板機(jī)為對(duì)象，探討了全自動(dòng)剪板機(jī)智能控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)實(shí)際需要和市場(chǎng)的需求，在常規(guī)的可編程控制器（PLC）和單片機(jī)控制中，選擇了以可編程控制器

15、為主的控制方案。</p><p>　　自動(dòng)剪板機(jī)是一種可按加工要求，將金屬板材剪開、自動(dòng)計(jì)數(shù)、并由送料車送到下一工序的順序控制的設(shè)備,它要求其控制設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力。PLC是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制器,由于它把計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣泛等優(yōu)點(diǎn)與控制器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，在工業(yè)程控中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。加

16、之PLC以其在硬件設(shè)計(jì)中采用了屏蔽、濾波、光電隔離等技術(shù)，在軟件設(shè)計(jì)中采用了故障檢測(cè)、信息保護(hù)與恢復(fù)等措施，進(jìn)一步提高了PLC的可靠性。故本文采用了以工業(yè)順序控制過(guò)程中廣泛使用的可編程控制器（PLC）對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)進(jìn)行控制。通過(guò)對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)的工作原理的分析，提出總體設(shè)想，初步設(shè)計(jì)了電氣傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)方案和PLC控制的程序流程圖。</p><p>　　可編程控制器是一種為工業(yè)機(jī)械控制所設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，在各種自動(dòng)控制

17、系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，他是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，因而稱為可編程程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)簡(jiǎn)稱PLC。</p><p>　　隨著技術(shù)的發(fā)展，其控制功能不斷增強(qiáng)，可編程程控器還可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，模擬量控制、順序

18、控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等，并通過(guò)數(shù)字，模擬的輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　隨著可編程控制器技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的控制柜逐漸被新一代的智慧化儀表所代替,對(duì)于日益復(fù)雜的控制功能,傳統(tǒng)控制柜顯得無(wú)能為力,而可編程控制器具有可編程序的特點(diǎn),運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)要求,自動(dòng)選擇控制算法、適應(yīng)性強(qiáng)、可編程控制器采用軟件代替硬件的方法,可以簡(jiǎn)化線路,使控制設(shè)備的性能價(jià)格比不斷提高,本設(shè)計(jì)的研究目的,在于探索

19、在板材加工中,應(yīng)用可編程控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)板材加工的自動(dòng)控制。</p><p>　　全自動(dòng)剪板機(jī)廣泛的應(yīng)用于在板材加工系統(tǒng)中,板料長(zhǎng)度檢測(cè)，板料進(jìn)料、壓緊、走刀、落料、長(zhǎng)度調(diào)整等過(guò)程必須按一定的節(jié)拍控制精確度動(dòng)作，而且不同長(zhǎng)度、不同厚度、不同材料的板材,各動(dòng)作行程、先后順序、刀具位置等要求都不一樣，對(duì)于這樣的控制要求,傳統(tǒng)控制柜很難實(shí)現(xiàn),綜合考慮設(shè)備的性能/價(jià)格比，顯示直觀性、外表美觀性、靈活性等諸方面因素,本設(shè)計(jì)采

20、用可編程控制器，根據(jù)自動(dòng)剪板機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。 </p><p>　　1.2 系統(tǒng)的控制要求：</p><p>　　據(jù)剪板機(jī)的工作特點(diǎn),對(duì)控制系統(tǒng)提出控制要求如下:</p><p>　　1 上電后,檢測(cè)各工作機(jī)構(gòu)的狀態(tài),控制各工作機(jī)構(gòu)處于初始位置。</p><p>　　2 進(jìn)料,由控制系統(tǒng)控制進(jìn)料機(jī)構(gòu)將待剪板料自動(dòng)輸送

21、到位。</p><p>　　3 定剪切尺寸,采用伺服電機(jī)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(shè)置為循環(huán)變動(dòng)值。</p><p>　　4 壓緊和剪切,待剪板料長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定值后由主電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓料器和剪切刀具,先壓緊板料,然后剪斷板料。</p><p>　　5 送料車的運(yùn)行,包括卸載后自動(dòng)返回。</p><p>　　6 剪

22、切板料的尺寸設(shè)定、自動(dòng)計(jì)數(shù)及每車板料數(shù)的預(yù)設(shè)定。</p><p>　　7 具備斷電保護(hù)和來(lái)電恢復(fù)功能。</p><p>　　8 能實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)控制,加工參數(shù)顯示,系統(tǒng)檢測(cè)。</p><p>　　9 保證板料加工精度、加工效率和安全可靠性。</p><p>　　10 具有良好的人機(jī)操作接口。</p><p>　

23、　1.3 剪板機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　1.3.1 剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　自動(dòng)剪板機(jī)是一種精確控制板材加工尺寸,將大塊金屬板材進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)剪切加工,并由送料車運(yùn)送到下一工序的自動(dòng)化加工設(shè)備，其結(jié)構(gòu)及原理如圖1-1所示。 </p><p>

24、;　　圖1 -1 自動(dòng)剪板機(jī)原理圖</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)置了7個(gè)限位開關(guān)，分別用于檢測(cè)各部分的工作狀態(tài)。其中，SQ1 檢測(cè)待剪板料是否被輸送到位。SQ2、SQ3 分別檢測(cè)壓塊B 的狀態(tài)，檢測(cè)壓塊是否壓緊已到位的板料；SQ4 檢測(cè)剪切刀A 的狀態(tài)；SQ7 為光電接近開關(guān), 檢測(cè)板料是否被剪斷落入小車；SQ5 用于檢測(cè)小車是否到位；SQ6 用于判斷小車是否空載。送料機(jī)構(gòu)E、壓塊B、剪切刀A和送料小車分別由四臺(tái)電

25、動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。系統(tǒng)未動(dòng)做時(shí), 壓塊及剪切刀的限位開關(guān)SQ2、SQ3 和SQ4 均斷開, SQ1、SQ7也是斷開的。</p><p>　　1.3.2 剪板機(jī)工作原理</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),輸入板料加工尺寸、加工數(shù)量等參數(shù)，按下自動(dòng)開關(guān)，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。</p><p>　　1 首先檢查限位開關(guān)SQ6 的狀態(tài),若小車空載, 系統(tǒng)開始工作, 起動(dòng)送料小車。小車運(yùn)

26、行到位, 限位開關(guān)SQ5 閉合,小車停車。</p><p>　　2 起動(dòng)送料機(jī)構(gòu)E 帶動(dòng)板料C 向右移動(dòng)。當(dāng)板料碰到行程開關(guān)SQ1 時(shí), 送料停止同時(shí)制動(dòng)器松開、電磁離合器結(jié)合，主電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作。</p><p>　　3 壓塊電機(jī)啟動(dòng),使壓塊B 壓下, 壓塊上限開關(guān)SQ2 閉合。當(dāng)壓塊到位, 板料壓緊時(shí), 壓塊下限開關(guān)SQ3閉合。</p><p>　　4

27、 剪切刀電動(dòng)機(jī)起動(dòng), 控制剪刀下落。此時(shí),SQ4 閉合, 直到把板料剪斷, 板料落入小車。</p><p>　　5 當(dāng)小車上的板料夠數(shù)時(shí), 起動(dòng)小車控制電動(dòng)機(jī), 帶動(dòng)小車右行,將切好的板料送至下一工序。</p><p>　　6 卸下后, 再起動(dòng)小車左行, 重新返回剪板機(jī)下, 開始下一車的工作循環(huán)。</p><p>　　板料的長(zhǎng)度L 可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整, 每一車

28、板料的數(shù)量可預(yù)先設(shè)定。</p><p><b>　　2 總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　傳統(tǒng)的控制方法是采用繼電器-接觸器控制，但控制系統(tǒng)較復(fù)雜,大量的接線使系統(tǒng)可靠性降低,也間接地降低了設(shè)備的工作效率。采用可編程控硬件制器較好地解決了這一問(wèn)題。它是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備,不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量信號(hào)的邏輯控制,

29、還能實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備之間的通信。因此,將PLC應(yīng)用于該控制,完全能滿足技術(shù)要求，且具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.1 PLC簡(jiǎn)介</p><p>　　在此對(duì)PLC進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，在自動(dòng)化控制領(lǐng)域，PLC是一種重要的控制設(shè)備。目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化

30、學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。以下對(duì)PLC的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用等基本知識(shí)做一簡(jiǎn)介?！　?lt;/p><p>　　圖2-1 PLC的工作原理</p><p>　　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(jié)束符后，又返回第一條，如此周而復(fù)始的不斷循環(huán)。PLC的掃描過(guò)程如圖2

31、。</p><p>　　這個(gè)工作過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。</p><p>　　內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器等。</p><p>　　同信操作服務(wù)階段，PLC與一些智能模塊通信，響應(yīng)程序器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。</p><

32、p>　　當(dāng)PLC處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)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。輸入處理又叫輸入采樣。在此階段，順序輸入所有端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在下一次掃描周期的輸

33、入處理階段才能被讀入信息。</p><p>　　程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點(diǎn)，也可以說(shuō)PLC是串行工作的，這和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)并行工作有質(zhì)的區(qū)別。PLC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問(wèn)題。</p><p>　　由于PLC采用掃描工作過(guò)程，所以在程序的執(zhí)行階段即使發(fā)

34、生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一個(gè)周期的輸入采樣階段才能改變。掃描周期是一個(gè)很重要的指針，小型PLC的掃描周期一般為十幾毫秒到幾十毫秒。PLC的掃描時(shí)間取決于I/O掃描速度和用戶程序的長(zhǎng)短，以及程序使用的指令類型。毫秒級(jí)的掃描時(shí)間對(duì)于一般工業(yè)設(shè)備通常是可以接受的，PLC的影響滯后是允許的，但是對(duì)某些I/O快速響應(yīng)的設(shè)備，則采取相應(yīng)的處理措施。如選用高速CPU，提高掃描速度，采用快速響應(yīng)模塊、高速記數(shù)模塊以及不同的

35、中斷處理等措施減少滯后時(shí)間。影響I/O滯后的主要原因：輸入濾波器的慣性，輸出繼電器接點(diǎn)的慣性，程序執(zhí)行的時(shí)間，程序設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)母郊佑绊懙取?lt;/p><p>　　我們?cè)诖瞬槐匾敿?xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，

36、它也是在控制器指揮下工作。</p><p>　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。</p><p>　　PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入緩存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。

37、I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。</p><p>　　開關(guān)量是指，只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號(hào)，模擬量是指，連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：</p><p>　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。</p><p>　　模擬

38、量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。</p><p>　　除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。</p><p>　　按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受到最大的底板或機(jī)架

39、槽數(shù)限制。</p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。</p><p>　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。

40、</p><p>　　編程設(shè)備，編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。</p><p>　　人機(jī)接口，最簡(jiǎn)單的人機(jī)接口是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)

41、算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)接口非常普及。</p><p>　　輸入輸出設(shè)備，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條形碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。</p><p>　　PLC的通信聯(lián)網(wǎng)，依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理資料。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點(diǎn)

42、說(shuō)法。</p><p>　　PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其它智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，PLC各廠家均有采用。</p><p>　　對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程(特別是中大規(guī)模控

43、制系統(tǒng))來(lái)講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化必須根據(jù)板材

44、自動(dòng)精確剪切加工的工作特點(diǎn)及動(dòng)作要求進(jìn)行設(shè)計(jì),因此本方案采用了可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)的控制，設(shè)計(jì)思想如圖3所示。 </p><p>　　圖2-2 總體設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖</p><p>　　3 自動(dòng)剪板機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) </p><p>　　3.1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)料機(jī)構(gòu)E</p&g

45、t;<p>　　用交流電機(jī)帶動(dòng)送料皮帶，傳送皮帶送料只向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，只要求電機(jī)向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)即可，輕負(fù)載小工率電動(dòng)機(jī)可直接起動(dòng)，用熔斷器和熱繼電器作短路、超載保護(hù)。使待剪板料自動(dòng)快速穩(wěn)定地輸送到剪切位置。</p><p>　　3.1.2 設(shè)計(jì)壓料機(jī)構(gòu)B</p><p>　　壓塊B的作用是壓緊板料，以利于剪切刀切斷板料，壓塊B又上升和下降兩種運(yùn)動(dòng)，要求帶動(dòng)壓塊的電動(dòng)機(jī)具有正

46、反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，控制電路有聯(lián)鎖保護(hù)、用熔斷器和熱繼電器作短路、超載保護(hù)。</p><p>　　圖3-1 電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路</p><p>　　所謂聯(lián)鎖控制是指，凡是生產(chǎn)在線某些環(huán)節(jié)或一臺(tái)設(shè)備的某些部件之間具有相互制約或相互配合的控制均稱為聯(lián)鎖控制，聯(lián)鎖控制包括：自鎖控制、互鎖控制、正常工作與點(diǎn)動(dòng)的聯(lián)鎖控制、實(shí)現(xiàn)按順序工作時(shí)的控制。電機(jī)正反轉(zhuǎn)就需要互鎖控制。</p><p&g

47、t;　　3.1.3 剪切刀 </p><p>　　剪切刀有兩種運(yùn)動(dòng)，下行切斷板料，然后上升復(fù)位，帶動(dòng)剪切刀機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)也應(yīng)具有正反轉(zhuǎn)，用熔斷器和熱繼電器作短路、超載保護(hù)。</p><p>　　根據(jù)電機(jī)控制要求，其電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路圖如圖3-1所示，程序流程框圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序流程框圖</p><

48、;p>　　電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制PLC設(shè)計(jì)討論：</p><p>　　1）電力拖動(dòng)是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，采用繼電器-接觸器控制，都有自己的基本控制電路。采用PLC控制也應(yīng)該有自己的基本控制環(huán)節(jié)，為此而提出電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制PLC設(shè)計(jì)討論，尋找其較好的控制方案。</p><p>　　2）繼電器-接觸器電氣控制原理：</p><p>　　繼電器-接觸器電氣控制原理如圖3-3所示

49、。上、下兩圖比較，不管是電器組件、觸點(diǎn)數(shù)量、連接導(dǎo)線的數(shù)量都是一樣的，分別是5只、9個(gè)、13條。按鈕聯(lián)機(jī)也是6根，但上圖的按鈕和接觸器聯(lián)機(jī)較集中，從維修的角度看要比下圖優(yōu)越。</p><p><b>　　3）組件的代號(hào)意義</b></p><p>　　SB0——磨姑頭急停按鈕。5SB1、5SB2——正反轉(zhuǎn)啟/停按鈕。</p><p>　　5KM

50、1——正轉(zhuǎn)接觸器。5KM2——反轉(zhuǎn)接觸器。</p><p>　　其中的5KM1和5KM2要求選用帶機(jī)械聯(lián)鎖的交流接觸器。</p><p>　　圖3-3 繼電器-接觸器電氣控制原理</p><p><b>　　電器組件的工作情況</b></p><p>　　正轉(zhuǎn)啟動(dòng)——撳5SB1，5KM1得電動(dòng)作，其中一個(gè)觸點(diǎn)自鎖，另一

51、個(gè)觸點(diǎn)則用于互鎖，即斷開5KM2的線圈回路。</p><p>　　反轉(zhuǎn)啟動(dòng)——撳5SB2，首先是5KM1失電，其互鎖觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，才是5KM2得電動(dòng)作，其中一個(gè)觸點(diǎn)自鎖，另一個(gè)觸點(diǎn)則用于互鎖，即斷開5KM1的線圈回路。 </p><p>　　再次正轉(zhuǎn)啟動(dòng)——撳5SB1，首先是5KM2失電，其互鎖觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，才是5KM1得電動(dòng)作，其中一個(gè)觸點(diǎn)自鎖，另一個(gè)觸點(diǎn)則用于互鎖，即斷開5KM2的線圈

52、回路。</p><p>　　3.1.4 設(shè)計(jì)小車送料裝置</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)板料自動(dòng)輸送到下一工位并返回,可采用交流電通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸,驅(qū)動(dòng)行走輪來(lái)完成小車往返各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力來(lái)自電機(jī),根據(jù)控制的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性要求,用交流電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)料、小車送料、托架下料，采用伺服電機(jī)控制擋料器精確定長(zhǎng)。</p><p>　　伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/

53、V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器回饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)回饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。</p><p>　　交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。而且永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有：</p><p>　　1）無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。2）定子繞

54、組散熱比較方便。</p><p>　　3）慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。</p><p>　　4）適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。</p><p>　　伺服的額定速度比一般異步電機(jī)高的多，并且可以控制轉(zhuǎn)速和位移，而一般的變頻器只側(cè)重于轉(zhuǎn)速控制，適用于開環(huán)調(diào)速，而伺服可以做到精確定位，速度環(huán)控制響應(yīng)比變頻器加外圍速度控制更直接，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。</p><p

55、>　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的控制，采用圖3-4所示主電路,控制對(duì)象為4臺(tái)電機(jī)和一個(gè)蜂鳴器。KM1~KM7為接觸器，KM1是緊急停止接觸器,KM2控制蜂鳴器,KM3~KM7分別控制送料、壓塊、剪切和小車電機(jī)。</p><p>　　FR1~FR5都采用熱敏電阻作為測(cè)量組件的熱繼電器,FR1、FR3的設(shè)定值取送料和剪切電機(jī)上限溫度的95%,當(dāng)?shù)竭_(dá)此溫度時(shí)進(jìn)行閃光報(bào)警。</p><p>　　該

56、控制系統(tǒng)需要完成對(duì)工作機(jī)構(gòu)的控制情況如下：</p><p>　　1）進(jìn)料控制,執(zhí)行器件為進(jìn)料電機(jī),通過(guò)對(duì)進(jìn)料電機(jī)的起?？刂?實(shí)現(xiàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)輸送板料，停止輸送板料的控制。</p><p>　　2）刀具剪切控制,執(zhí)行器件為電磁離合器和電磁制動(dòng)器。通過(guò)控制主電機(jī)傳動(dòng)路線中的電磁離合器,控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刀具完成向下剪切板料,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(dòng)器剪切一次制動(dòng)一次。&

57、lt;/p><p>　　3） 小車往返運(yùn)動(dòng)及停止控制,執(zhí)行器件為小車電機(jī),通過(guò)控制小車電機(jī)的起、停、正反轉(zhuǎn),控制送料小車在剪板機(jī)與下一工位往返送料。 </p><p>　　圖3-4 控制系統(tǒng)的主電路圖</p><p>　　其中,1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)都可采用光電、開關(guān)量控制。由于可編程控制器是低壓直流輸出,所以,我們使用中間繼電器作為控制器輸出的第1級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu),通過(guò)繼電器的觸電

58、控制大功率接觸器的通斷,從而控制交流電機(jī)的起、停。執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的電磁離合器、制動(dòng)器需要采用專用輸出驅(qū)動(dòng)控制電路。 </p><p>　　系統(tǒng)原來(lái)采用繼電器—接觸器控制,但控制系統(tǒng)較復(fù)雜,大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低, 也間接降低了設(shè)備的工作效率。采用可編程控制器較好地解決</p><p>　　了這一問(wèn)題, 它不僅減少了系統(tǒng)的硬件接線, 提高了工作可靠性, 而且在加工工藝改變時(shí), 只需修改程

59、序, 就可適應(yīng)新的加工要求, 大大提高了工作效率。</p><p>　　4.1 PLC控制器的選擇</p><p>　　4.2 PLC的發(fā)展歷程</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（

60、通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。</p><p>　　個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic 

61、Controller（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC。</p><p>　　PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工

62、業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。</p><p>　　上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量的能力、數(shù)字運(yùn)算的能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。</p><p>　　PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面

63、廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來(lái)，是無(wú)法取代的。</p><p>　　4.1.1 PLC的分類</p><p>　　PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存

64、、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 </p><p>　　4.1.2 CPU的構(gòu)成</p><p>　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定

65、的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。</p><p>　　進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路?！　PU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。</p&g

66、t;<p>　　存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及工作數(shù)據(jù)。PLC常用的存儲(chǔ)類型有RAM 、ROM、 EPROM、 EEPROM</p><p>　　在此設(shè)計(jì)中，采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列PLC系統(tǒng)作為主機(jī)。</p><p>　　德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，德國(guó)西門子公司S7系列PLC是可編程控制器市場(chǎng)上的領(lǐng)

67、軍者，它具有豐富的指令系統(tǒng)。在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。</p><p>　　西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要

68、求的PLC（如S7-400）等。</p><p>　　1．SIMATIC S7-200 PLC</p><p>　　S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。</p><p>　　S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU

69、可供選擇使用。</p><p>　　2．SIMATIC S7-300 PLC</p><p>　　S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟

70、件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和

71、修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過(guò)編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易</p><p>　　3． SIMATIC S7-400 PLC</p><p>　　S7-400 PLC是用于中、高檔性能范

72、圍的可編程序控制器。</p><p>　　S7-400 PLC采用模塊化無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。</p><p><b>　　4． 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)</b></p>

73、<p>　　通訊網(wǎng)絡(luò)是自動(dòng)化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了從控制級(jí)一直到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的一致性通訊，“SIMATIC NET”是全部網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動(dòng)化站以及通過(guò)不同的級(jí)交換數(shù)據(jù)，有標(biāo)準(zhǔn)的接口并且相互之間完全兼容。</p><p>　　5． 人機(jī)界面（HMI）硬件 </p><p>　　HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和

74、事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過(guò)軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合PLC使用。</p><p>　　6． SIMATIC S7工業(yè)軟件</p><p&

75、gt;　　西門子的工業(yè)軟件分為三個(gè)不同的種類：</p><p>　?。?）編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護(hù)等控制所需的工具。STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的S7-200系列PLC

76、的編程、在線仿真軟件。</p><p>　　（2）基于PC的控制軟件 基于PC的控制系統(tǒng)WinAC允許使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為可編程序控制器（PLC）運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了Windows NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機(jī)或其它任何商用機(jī)。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計(jì)算機(jī)上作為視窗任務(wù)運(yùn)行。另一種是插槽PLC（在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè)PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC與

77、SIMATIC S7系列處理器完全兼容，其編程采用統(tǒng)一的SIMATIC編程工具（如STEP 7），編制的程序既可運(yùn)行在WinAC上，也可運(yùn)行在S7系列處理器上。</p><p>　?。?）人機(jī)界面軟件 人機(jī)界面軟件為用戶自動(dòng)化項(xiàng)目提供人機(jī)界面（HMI）或SCADA系統(tǒng)，支持大范圍的平臺(tái)。人機(jī)界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機(jī)器級(jí)的ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級(jí)的WinCC。</p><p&

78、gt;　　ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，從操作員面板到標(biāo)準(zhǔn)PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)PC和所有西門子HMI產(chǎn)品，ProTool/Pro不只是組態(tài)軟件，其運(yùn)行版也用于Windows平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　圖4-1 可編程控器輸入/

79、輸出電路的基本結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　。</b></p><p>　　4.2 I/O端子分配</p><p><b>　　1 輸入設(shè)備</b></p><p>　　限位開關(guān): SQ1, SQ2, SQ3,SQ4,SQ5, SQ6, SQ7</p><p>　　

80、系統(tǒng)的停止啟動(dòng)按鈕: SB1­, SB2</p><p><b>　　2 輸出設(shè)備</b></p><p>　　一塊板料剪切完成并落入小車時(shí), 光電檢測(cè)開關(guān)SQ7合一次,計(jì)數(shù)器作減1計(jì) </p><p>　　數(shù)。本設(shè)計(jì)中假設(shè)小車可最多載40塊板料。</p><p>　　KM1控制送料機(jī)構(gòu)電機(jī)的接觸器；KM

81、2、KM2ˊ控制壓塊電機(jī)的接觸器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，控制壓塊壓緊和放松板料；KM3、KM3ˊ分別控制剪切電機(jī)的接觸器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，控制剪切刀上下運(yùn)行；KM4和KM4ˊ控制送料小車電機(jī)的接觸器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn),從而控制小車的左行和右行。HL1為小車空載指示,根據(jù)需要, 還可增設(shè)其它信號(hào)指示。其輸入輸出端子分配如圖4-2所示。 </p><p>　　圖4-2 自動(dòng)剪板機(jī)PLC控制系統(tǒng)I/O端子分配圖<

82、;/p><p>　　把現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)輸入設(shè)備按編號(hào)接在PLC的輸入端子上，相應(yīng)的輸出設(shè)備接在輸出端子上(SB1,SB2是按鈕，其他是開關(guān))（輸入輸出端應(yīng)是M與L而非com）。其端子的對(duì)應(yīng)輸入輸出輸入為：</p><p>　　表1 I/O地址分配表 </p><p>　　4.2.3系統(tǒng)的軟件</p><p>　　PLC有可控硅、二極管、繼電器

83、三種輸出方式，此為繼電器輸出。</p><p>　　SB1­—I0.0 SB2—I0.1 SQ1—I0.2 SQ2—I0.3 SQ3—I0.4 SQ4—I0.5</p><p>　　SQ5—I0.6 SQ6—I0.7 SQ7—I1.0 SQ1.0—I1.1</p><p><b>　　輸出：</b><

84、;/p><p>　　KM1—Q0.0 KM2—Q0.1 KM2ˊ—Q0.2 KM3—Q0.3 KM3ˊ—Q0.4</p><p>　　KM4—Q0.5 KM4ˊ—Q0.6 HL1—Q0.7</p><p><b>　　4.3系統(tǒng)的軟件</b></p><p>　　分析可知，本系統(tǒng)是一個(gè)多任務(wù)步的順序控

85、制系統(tǒng)，運(yùn)用模塊化程序結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便等優(yōu)點(diǎn)。利用PLC移位寄存器的移位功能，可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)順序控制，使每一步嚴(yán)格按順序動(dòng)作。計(jì)數(shù)器對(duì)每車板料進(jìn)行計(jì)數(shù)，其值由用戶根據(jù)需要設(shè)定。</p><p>　　4.4 系統(tǒng)的流程圖</p><p>　　控制系統(tǒng)的流程順序如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3 控制系統(tǒng)的流程圖</p>&l

86、t;p><b>　　4.5系統(tǒng)的梯形圖</b></p><p>　?。ú捎胹7-200編程）</p><p><b>　　1 系統(tǒng)的梯形圖</b></p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)的梯形圖</p><p>　　圖4-2 程序仿真圖</p><p><b&g

87、t;　　4 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　自動(dòng)剪板機(jī)是一種精確控制板材加工尺寸,將大塊金屬板材進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)剪切加工,并由送料車運(yùn)送到下一工序的自動(dòng)化加工設(shè)備，其整個(gè)工藝過(guò)程很符合順序控制的要求，所以，在控制過(guò)程中，采用可編程控制器對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)進(jìn)行控制。</p><p>　　可編程控制器是一種將計(jì)算機(jī)技，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備,不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)

88、開關(guān)量信號(hào)的邏輯控制,還能實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備之間的通信。它較好地解決了采用繼電器-接觸器控制，控制系統(tǒng)較復(fù)雜,大量的接線使系統(tǒng)可靠性降低,也間接地降低了設(shè)備的工作效率這一問(wèn)題。因此,將PLC應(yīng)用于該控制, 具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單，控制精度高的特點(diǎn)。在控制的過(guò)程中，剪板機(jī)剪板的個(gè)數(shù)可根據(jù)工藝參數(shù)方便的修改 ，而且利用光電接近開關(guān)檢測(cè)板料狀態(tài)非常準(zhǔn)確。</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)針對(duì)

89、自動(dòng)剪板機(jī)的設(shè)計(jì)，在老師的輔導(dǎo)之下，除了大體的程序設(shè)計(jì)外，細(xì)節(jié)一樣不可或缺，過(guò)載保護(hù)，報(bào)警，模式選擇，循環(huán)選擇等等，都必須加入才是一個(gè)完整的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)短短的幾周時(shí)間，我所設(shè)計(jì)的剪切機(jī)我認(rèn)為是不能完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的，但是至少是比較完善的設(shè)計(jì)，從手自動(dòng)選擇開始，然后循環(huán)模式選擇，再添加了機(jī)器報(bào)警和過(guò)載保護(hù)來(lái)有效的防治機(jī)器在運(yùn)作時(shí)的故障損傷。這些都是對(duì)我將來(lái)的設(shè)計(jì)大有幫助的內(nèi)容，我認(rèn)為在將來(lái)?yè)碛谐渥阍O(shè)計(jì)時(shí)間和校對(duì)時(shí)間的我，應(yīng)該有能力將設(shè)計(jì)完善?？?/p>

90、以說(shuō)這次的設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 林明星 電氣控制及可編程序控制器 北京機(jī)械工業(yè)出版社；2004</p><p>　　[2] 李道霖 電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（西門子系列）電子工業(yè)出版社2009</p><p>　　[3] 葛志凱

91、 電氣控制與PLC技術(shù)及實(shí)訓(xùn) 科學(xué)出版社；2010</p><p>　　[4] 吳 麗 電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù) （北京）機(jī)械工業(yè)出版社 2008</p><p>　　[5] 黃 凈 電氣控制及可編程序控制器 （北京）機(jī)械工業(yè)出版社 2004</p><p>　　[6] 中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng)文庫(kù)中心 2009.3&