電氣控制課程設(shè)計(jì)---工廠電氣控制及plc技術(shù)

1、<p><b>　　學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　課程名稱：工廠電氣控制及PLC技術(shù)</p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)：

2、 </p><p>　　學(xué) 期： </p><p>　　目 錄</p><p>　　第1章. 自動(dòng)剪板機(jī)的工藝…………………………………………………5</p><p>　　1.1 自動(dòng)剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………6</p><p

3、>　　1.1.1 自動(dòng)剪板機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)……………………………………………………6</p><p>　　1.1.2 自動(dòng)剪板機(jī)的電氣結(jié)構(gòu)……………………………………………………6</p><p>　　1.2 自動(dòng)剪板機(jī)的工作原理及系統(tǒng)要求…………………………………………6</p><p>　　1.2.1 自動(dòng)剪板機(jī)的工作原理…………………………………………………

4、…6</p><p>　　1.2.2 自動(dòng)剪板機(jī)的電氣系統(tǒng)控制要求…………………………………………7</p><p>　　第2章 PLC簡(jiǎn)述與電氣控制…………………………………………………7</p><p>　　2.1 PLC的發(fā)展……………………………………………………………………8</p><p>　　2.2 PLC的構(gòu)成………………

5、……………………………………………………8</p><p>　　2.2.1 CPU的構(gòu)成…………………………………………………………………8</p><p>　　2.2.2 I/O模塊……………………………………………………………………9</p><p>　　2.2.3 電源模塊……………………………………………………………………9</p><

6、;p>　　第3章 自動(dòng)剪板機(jī)的PLC控制系統(tǒng)………………………………………9</p><p>　　3.1控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)………………………………………………………10</p><p>　　3.1.1選擇PLC的型號(hào)……………………………………………………………10</p><p>　　3.1.2選擇輸入元件和輸出元件…………………………………………………1

7、0</p><p>　　3.1.3設(shè)計(jì)PLC輸入/輸出回路……………………………………………………9</p><p>　　3.2設(shè)計(jì)主電路……………………………………………………………………11</p><p>　　3.3設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)控制電路………………………………………………………11</p><p>　　3.4設(shè)計(jì)壓緊裝置控制電路…………

8、……………………………………………12</p><p>　　3.5設(shè)計(jì)剪切裝置控制電路………………………………………………………12</p><p>　　3.6設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)程序……………………………………………………………12</p><p>　　結(jié)論 ………………………………………………………………………………13</p><p>　　結(jié)束

9、語(yǔ) ……………………………………………………………………………13</p><p>　　參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………14</p><p><b>　　前 言</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)的同時(shí),可以應(yīng)用微電子技術(shù)改造這些已有的通用設(shè)備,比如用數(shù)

10、顯、數(shù)控裝置改造通用設(shè)備,來(lái)提高單機(jī)自動(dòng)化程度;用可編程序控制器改造通用機(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>　　板材生產(chǎn)加工企業(yè)迫切需要高精度、高效率的生產(chǎn)設(shè)備。剪板機(jī)是板材加工企業(yè)的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備之一

11、，傳統(tǒng)的剪板機(jī)控制系統(tǒng)大多都是采用繼電器--接觸器控制，但此類控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，大量的硬件接線使系統(tǒng)的可靠性降低，同時(shí)也間接降低了設(shè)備的工作效率。隨著機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器PLC大量運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)中。若剪板機(jī)的控制系統(tǒng)采用PLC，不僅使控制系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單，而且控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，提高了生產(chǎn)效率。</p><p>　　該設(shè)計(jì)方案通過(guò)對(duì)剪板機(jī)的工作原理及其控制特點(diǎn)進(jìn)行分析，選用西門(mén)子小型PLC S7-200設(shè)

12、計(jì)剪板機(jī)的控制系統(tǒng)。從而將傳統(tǒng)的剪板機(jī)改造為全自動(dòng)剪板機(jī)，廣泛的應(yīng)用于板材加工系統(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)程按一定的順序控制精確度動(dòng)作。該方案綜合考慮了設(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,簡(jiǎn)單合理，可靠性高，有很好的實(shí)用性。 </p><p>　　基于PLC的全自動(dòng)剪板機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　課

13、程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　工廠電氣課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完工廠電氣及PLC理論課程之后進(jìn)行的實(shí)踐性很強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，其主要目的是通過(guò)對(duì)某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　工廠電氣課程設(shè)計(jì)是對(duì)本課程及其相關(guān)課程所學(xué)內(nèi)容的綜合運(yùn)用。有助于學(xué)生復(fù)習(xí)、鞏固所學(xué)知識(shí)，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。

14、電氣設(shè)計(jì)必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計(jì)之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過(guò)程，在此過(guò)程中培養(yǎng)了學(xué)生從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)為主，要求獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)學(xué)生應(yīng)當(dāng)在以下幾個(gè)方面得到鍛煉:</p><p>　　熟悉電氣設(shè)備的名稱、用途、基本結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理以及工藝過(guò)程，能夠繪制電 氣原理圖。</p>

15、<p>　　了解電氣設(shè)備的拖動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作順序、各動(dòng)作要求和控制要求。</p><p>　　提高獨(dú)立工作能力與創(chuàng)造力，綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力。</p><p>　　提高查閱圖書(shū)資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書(shū)的能力。</p><p>　　提高工程繪圖的能力，書(shū)寫(xiě)技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力等。</p><p

16、>　　課程設(shè)計(jì)題目描述和要求</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：剪板機(jī)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　題目描述及要求：剪板機(jī)用于對(duì)板料進(jìn)行剪切。電氣系統(tǒng)由送料、定位夾緊、剪切3個(gè)部分組成。采用了5個(gè)限位開(kāi)關(guān)X1、X2、X3、X4、X5檢測(cè)各部分的工作狀態(tài)和一個(gè)控制按鈕X0控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止。送料機(jī)構(gòu)、壓板及剪切刀分別由3臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)。系統(tǒng)未動(dòng)作時(shí)，送料機(jī)構(gòu)、壓板、剪切刀的限位開(kāi)關(guān)

17、X1、X2、X3均處于斷開(kāi)狀態(tài)，限位開(kāi)關(guān)X4、X5處于閉合狀態(tài)。按下啟動(dòng)按鈕X0，送料機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，系統(tǒng)開(kāi)始自動(dòng)送料，當(dāng)板料前行碰到限位開(kāi)關(guān)X1使其閉合送料機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，送料停止。同時(shí)定位夾緊機(jī)構(gòu)電機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，壓鉗下行，限位開(kāi)關(guān)X4斷開(kāi)，壓鉗將板料壓緊時(shí)限位開(kāi)關(guān)X2閉合，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。剪切裝置電機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，剪刀下行，限位開(kāi)關(guān)X5斷開(kāi)，當(dāng)板料被剪斷時(shí)限位開(kāi)關(guān)X3閉合，剪切裝置和定位夾緊機(jī)構(gòu)電機(jī)同時(shí)反轉(zhuǎn)，剪刀和壓鉗同時(shí)上行，限位

18、開(kāi)關(guān)X2和X3斷開(kāi)，到達(dá)上限位X4、X5時(shí)電機(jī)同時(shí)停止。要求有單次控制方式（即按下啟動(dòng)按鈕完成一次剪切后停止）和自動(dòng)控制方式（即按下啟動(dòng)按鈕后反復(fù)執(zhí)行上述剪切過(guò)程）。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容</b></p><p>　　第1章. 全自動(dòng)剪板機(jī)工藝</p><p>　　剪板機(jī)應(yīng)用于許多金屬加工和薄板開(kāi)料操作，在設(shè)計(jì)剪板機(jī)之前

19、必須對(duì)幾個(gè)因素進(jìn)行考慮，包括剪板機(jī)的剪切能力、產(chǎn)率增強(qiáng)選件和安全性。</p><p>　　剪板機(jī)類型由許多因素決定，諸如剪板機(jī)可處理材料的長(zhǎng)度、厚度和種類。 剪板機(jī)可以按剪切形式及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分類，有兩種結(jié)構(gòu)形式常用于電動(dòng)龍門(mén)剪床：閘式（也叫滑塊式）和擺式。 </p><p>　　閘式剪板機(jī)利用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)操縱動(dòng)刀片向下移動(dòng)到一定的位置，使動(dòng)刀片在整個(gè)行程內(nèi)幾乎與定刀片保持平行。為了使刀架片

20、橫梁在相互移動(dòng)的過(guò)程保持合適的狀態(tài)，閘式剪板機(jī)需要一個(gè)滑塊導(dǎo)向系統(tǒng)。 擺式剪板機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中有一個(gè)用來(lái)操縱動(dòng)刀片，使動(dòng)刀片依附于滾柱軸承向下回轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)不再需要利用凹字形導(dǎo)向條或滑道使刀片在剪切過(guò)程保持合適的姿勢(shì)。 </p><p>　　在評(píng)價(jià)剪板機(jī)時(shí)需要考慮的一個(gè)因素是指定的工作需要多大的剪切能力。剪板機(jī)的規(guī)格數(shù)據(jù)幾乎都以低碳鋼和不銹鋼為剪切對(duì)象。為了把金屬加工廠對(duì)剪板機(jī)的要求同這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，必須根據(jù)剪板機(jī)

21、的能力核對(duì)工廠的材料規(guī)格。 </p><p>　　剪切角（動(dòng)刀片通過(guò)定刀片時(shí)的角度）是決定切口質(zhì)量的重要因素。一般而言，剪切角越小，切口質(zhì)量越好。如果落在剪板機(jī)后面的零件比較短（小于4’(1.22m)），可能出現(xiàn)俯曲、扭曲和拱起等切口質(zhì)量問(wèn)題。剪切角較小的剪板機(jī)需要較大的動(dòng)力。 </p><p>　　剪板機(jī)依靠重要的標(biāo)準(zhǔn)部件和能夠增加生產(chǎn)率的選購(gòu)件來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)率，提高生產(chǎn)

22、率可以表現(xiàn)為許多形式：節(jié)約人力，改進(jìn)物料流動(dòng)，提高精度，改善切口質(zhì)量并避免輔助操作，但最重要的是增強(qiáng)安全性。</p><p>　　1.1 自動(dòng)剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.1.1 自動(dòng)剪板機(jī)的機(jī)械結(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)剪切加工的設(shè)備。自動(dòng)剪板機(jī)由送料機(jī)構(gòu)、定位壓緊裝置、剪切裝置等機(jī)械結(jié)構(gòu)組

23、成。自動(dòng)剪板機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　1.1.2 自動(dòng)剪板機(jī)的電氣控制結(jié)構(gòu)</p><p>　　如上圖所示：系統(tǒng)設(shè)置了5個(gè)限位開(kāi)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、SQ4分別檢測(cè)壓鉗是否壓緊已到位的板料和壓鉗是否回到初始位置;SQ3、SQ5分別檢測(cè)剪切刀是否將板料剪斷和剪切刀是否回到初始位置。送料機(jī)構(gòu)、壓鉗和剪切刀分別由三

24、臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。停止按鈕SB1和啟動(dòng)按鈕SB2分別控制系統(tǒng)斷電和上電。系統(tǒng)未上電時(shí),SQ1、SQ2和SQ3處于斷開(kāi)狀態(tài), SQ4、SQ5處于閉合狀態(tài)。</p><p>　　1.2 自動(dòng)剪板機(jī)工作原理及系統(tǒng)要求</p><p>　　1.2.1 自動(dòng)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)，未按下自動(dòng)循環(huán)按鈕時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行單步加工；

25、按下自動(dòng)循環(huán)按鈕，則系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)加工。</p><p>　　系統(tǒng)上電后首先檢測(cè)各工作機(jī)構(gòu)的狀態(tài),使各工作機(jī)構(gòu)處于初始位置。</p><p>　　送料，控制系統(tǒng)控制送料機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，送料機(jī)構(gòu)帶動(dòng)板料向右移動(dòng)，當(dāng)板料碰到限位開(kāi)關(guān)SQ1時(shí),SQ1閉合，送料機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)停止，板料輸送到位。</p><p>　　壓鉗電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn),壓鉗下行,壓鉗上限開(kāi)關(guān)SQ4斷開(kāi)。當(dāng)壓鉗下行

26、到位,板料壓緊時(shí),壓鉗下限開(kāi)關(guān)SQ2閉合，壓鉗電動(dòng)機(jī)停止正轉(zhuǎn)。</p><p>　　剪切刀電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn), 剪刀下行，剪切刀上限開(kāi)關(guān)SQ5斷開(kāi)。當(dāng)剪切刀將板料剪斷時(shí)，剪切刀的下限開(kāi)關(guān)SQ3閉合,限位開(kāi)關(guān)SQ1斷開(kāi)，剪切刀電動(dòng)機(jī)停止正轉(zhuǎn)。</p><p>　　壓鉗電動(dòng)機(jī)和剪切刀電動(dòng)機(jī)同時(shí)反轉(zhuǎn)，SQ2、SQ3斷開(kāi)，壓鉗和剪切刀復(fù)位到初始位置，SQ4和SQ5閉合。</p><p&

27、gt;　　1.2.2 自動(dòng)剪板機(jī)電氣系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　根據(jù)剪板機(jī)的工作原理,對(duì)控制系統(tǒng)提出控制要求如下:</p><p>　　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>　　送料,由控制系統(tǒng)控制送料機(jī)構(gòu)將待剪板料自動(dòng)輸送到位。</p><p>　　定剪切尺寸,采用伺服電機(jī)控制擋料器位置保證精

28、確的剪切尺寸,其尺寸可以是定值也可以設(shè)置為循環(huán)變動(dòng)值。</p><p>　　板料壓緊,待剪板料長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定值后由壓塊電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓料器下行壓緊板料。</p><p>　　剪切板料 ，待板料壓緊后由主電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)剪切刀下行，板料被剪斷。</p><p>　　板料卸載后送料機(jī)構(gòu)，定位壓緊裝置，剪切裝置自動(dòng)返回。</p><p>　　按下停止按鈕后，剪

29、板機(jī)立即停止工作，松開(kāi)按鈕則繼續(xù)當(dāng)前工作。</p><p>　　具備斷電保護(hù)和過(guò)載保護(hù)功能。</p><p>　　保證板料加工精度、加工效率和安全可靠性。</p><p>　　第2章. PLC簡(jiǎn)述與電氣控制</p><p>　　傳統(tǒng)的電氣控制采用繼電器-接觸器，控制系統(tǒng)較復(fù)雜,大量的接線使系統(tǒng)可靠性降低,也間接的降低了設(shè)備的工作效率。隨著機(jī)械

30、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)大量采用可編程控制器PLC作為電氣控制系統(tǒng)，不僅使控制系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠，而且提高了設(shè)備的工作效率。</p><p>　　可編程控制器PLC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(kāi)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。因此,將PLC應(yīng)用于自動(dòng)剪板機(jī)的電氣控制系統(tǒng),完全能滿足技術(shù)要求，且具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠

31、、工藝參數(shù)修改方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。在此，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　　</p><p>　　2.1 PLC的發(fā)展歷程</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)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（通用汽車）公司提出取代繼

32、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 Controller（P

33、LC），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)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，

34、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。</p><p>　　PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、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(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。</p><p>　　2.2 PLC的構(gòu)成</p><p>　　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)

35、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、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。 2.2.1 CPU的構(gòu)成</p><p>　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用。CPU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

36、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。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。PLC采用循環(huán)掃描工作方式，掃描過(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。</p><p>　　2.2.2 I/O模塊</p><p>　　PLC與電氣回路的

37、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，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出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)，輸出則模塊相反。I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入（DI），開(kāi)關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。</p><p>　　2.2.3 電源模塊　　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

38、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>　　第3章.自動(dòng)剪板機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，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)。本方案綜合考慮了自動(dòng)剪板機(jī)加工原理，加工設(shè)備的性能，采用了可編程控制器PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)的控制，設(shè)計(jì)思想如下圖所示：&l

39、t;/p><p>　　總 體 設(shè) 計(jì) 方 案 簡(jiǎn) 圖</p><p>　　系統(tǒng)控制要求：按下啟動(dòng)按鈕，剪板機(jī)自動(dòng)循環(huán)加工：送料-壓緊-剪切；按下停止按鈕剪板機(jī)立即停止工作，松開(kāi)停止按鈕則繼續(xù)停止前的動(dòng)作。PLC作為控制系統(tǒng)的核心，其輸入/輸出信號(hào)均為開(kāi)關(guān)量。</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1 選擇P

40、LC的型號(hào)</p><p>　　通過(guò)系統(tǒng)分析可知：剪板機(jī)控制系統(tǒng)共需要7個(gè)輸入信號(hào)，分別為：停止按鈕SB1、起動(dòng)按鈕SB2、板料到位檢測(cè)開(kāi)關(guān)SQ1、壓鉗下限開(kāi)關(guān)SQ2、壓鉗上限開(kāi)關(guān)SQ4、剪刀下限開(kāi)關(guān)SQ3、剪刀上限開(kāi)關(guān)SQ5。系統(tǒng)共需要6個(gè)輸出信號(hào)，分別為：中間繼電器KA、送料控制KM1、壓鉗下行控制KM2、剪刀下行控制KM4、壓鉗上升控制KM3、剪刀上升控制KM5。共計(jì)7個(gè)輸入點(diǎn)和5個(gè)輸出點(diǎn)。</p&g

41、t;<p>　　確定了輸入/輸出點(diǎn)數(shù)以后，接著進(jìn)行PLC的選型。由于以上輸入/輸出信號(hào)全部為開(kāi)關(guān)量。點(diǎn)數(shù)也不多，且控制不復(fù)雜。因此PLC采用西門(mén)子S7-200系列的CPU222(8I/6O),由于輸入點(diǎn)變化頻率不高，所以選用了繼電器輸出型。</p><p>　　3.1.2 選擇輸入元件和輸出元件</p><p>　　輸入/輸出元件選用一般的電氣元件，可根據(jù)需要靈活選用。對(duì)于接

42、觸器的選型，為了方便PLC的輸出接線，統(tǒng)一選用線圈額定電壓為交流220V的接觸器。另外根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，分別選用綠色按鈕和紅色按鈕作為啟動(dòng)和停止按鈕。</p><p>　　3.1.3設(shè)計(jì)PLC輸入/輸出回路</p><p><b>　　分配I/O點(diǎn)</b></p><p>　　選擇好PLC的輸入/輸出元件后，畫(huà)出如下I/O端子分配表。</

43、p><p>　　PLC輸入/輸出回路設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)上述硬件選型I/O地址分配，畫(huà)出剪板機(jī)控制系統(tǒng)的PLC外部硬件接線圖。（見(jiàn)附圖：PLC硬件接線圖）</p><p>　　PLC的輸入回路中，信號(hào)電源由外部24V穩(wěn)壓電源提供，所有輸入公共端M短接后接入直流電源DC24V的負(fù)極。所有輸入元件的一端接相應(yīng)的PLC的輸入點(diǎn)，另一端接到直流電源DC24V的正極。&

44、lt;/p><p>　　PLC采用繼電器輸出，每個(gè)輸出點(diǎn)額定控制容量為AC250V、2A。因此可用輸出點(diǎn)直接控制接觸器線圈。采用交流220V電源作為PLC的輸出回路的電源，分別向輸出回路的各負(fù)載供電。輸出回路所有公共端L短接后接入交流電源一端。KM2和KM3以及KM4和KM5接觸器線圈支路中，設(shè)計(jì)了硬件互鎖電路，以防止誤操作故障。</p><p><b>　　3.2設(shè)計(jì)主電路<

45、/b></p><p>　　由自動(dòng)剪板機(jī)的工作原理可知：送料機(jī)構(gòu)、壓緊裝置、剪切裝各需要一臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)。其中送料機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)只需正轉(zhuǎn)，壓緊裝置和剪切裝置電動(dòng)機(jī)需要實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。用熔斷器和熱繼電器進(jìn)行短路和過(guò)載保護(hù)。(主電路圖見(jiàn)附圖:主電路圖）</p><p>　　3.3設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)控制電路</p><p>　　用交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)送料皮帶，傳送皮帶送料只向一個(gè)方向

46、運(yùn)動(dòng)，只要求電機(jī)向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)即可，選用輕載小功率電動(dòng)機(jī)，可直接起動(dòng)。用熔斷器和熱繼電器作短路、過(guò)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。（送料機(jī)構(gòu)控制電路圖見(jiàn)附圖：系統(tǒng)控制電路圖）</p><p>　　3.4 設(shè)計(jì)壓緊裝置控制電路</p><p>　　壓鉗的作用是壓緊板料，以利于剪切刀切斷板料，壓鉗有下行和上升兩種運(yùn)動(dòng)，要求帶動(dòng)壓鉗的電動(dòng)機(jī)具有正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。選用小功率電機(jī)，可以直

47、接起動(dòng)?？刂齐娐酚新?lián)鎖保護(hù)，用熔斷器和熱繼電器作短路、過(guò)載保護(hù)。（壓緊裝置控制電路圖見(jiàn)附圖：系統(tǒng)控制電路圖）</p><p>　　3.5 設(shè)計(jì)剪切裝置控制電路</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)剪切刀裝置的電動(dòng)機(jī)也應(yīng)具有正反轉(zhuǎn)。選用小功率電機(jī)，可以直接起動(dòng)?？刂齐娐酚新?lián)鎖保護(hù)，用熔斷器和熱繼電器作短路、過(guò)載保護(hù)。（剪切裝置控制電路圖見(jiàn)附圖：系統(tǒng)控制電路

48、圖）</p><p>　　3.6 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　控制系統(tǒng)程序見(jiàn)如下梯形圖：</p><p><b>　　結(jié)論</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，

49、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(kāi)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

50、擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單，控制精度高的特點(diǎn)。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　兩周的電氣控制課程設(shè)計(jì)在緊張而又繁忙中結(jié)束了，這次課程設(shè)計(jì)讓我對(duì)PLC技術(shù)又有了更深的認(rèn)識(shí)。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中需要我們運(yùn)用多學(xué)科的理論、知識(shí)與技能，分析和解決工程問(wèn)題。</p><p>　　剛開(kāi)始準(zhǔn)備著手做課程設(shè)計(jì)時(shí)還是懷著好奇的心理積極性還是

51、很高的。但是由于第一次做電氣控制的課程設(shè)計(jì)，缺乏這方面的經(jīng)驗(yàn)，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了各種各樣的困難，通過(guò)查閱相關(guān)資料和老師的悉心指導(dǎo)，不斷改進(jìn)，最終做完了本次課程設(shè)計(jì)。雖然課程設(shè)計(jì)如期完成，但我知道本課程設(shè)計(jì)中仍存在一些問(wèn)題需要解決，希望得到老師的指正。通過(guò)本次電氣控制課程設(shè)計(jì)，我懂得了在今后的實(shí)際工作中，需要不斷的學(xué)習(xí)，查閱各種資料，綜合運(yùn)用各科理論知識(shí)才能更好的解決實(shí)際問(wèn)題。</p><p>　　再次感謝本次

52、課程設(shè)計(jì)中一路耐心指導(dǎo)的老師，謝謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.阮有德.《電工技能考核指導(dǎo)（中級(jí)電工）》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　2.廖常初.《PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　3.史國(guó)生.《電氣控制與可編程控制器技術(shù)》.