畢業(yè)設(shè)計論文--基于PLC的矯正剪板機系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計論文-基于PLC的矯正剪板機系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計 江 西 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計論文 基于PLC的矯正剪板機控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院電氣工程與自動化學(xué)院專 業(yè)電氣工程及其自動化專業(yè)班 級電氣081班學(xué) 號40號學(xué) 生藍文敏 指導(dǎo)教師吳銀鳳 職稱副教授指導(dǎo)教師余家榮 校外 職稱電氣工程師 時間2021年5月 摘 要 矯正剪板機是目前制造類企業(yè)中廣泛使用的設(shè)備適用于家用電器汽車集裝箱造船等金屬板料加工行業(yè)本生產(chǎn)線選用西門子S7-200系列PLC作為控制器使用MICROMASTER440變頻器驅(qū)動矯正機來矯正板料使用TD400C文本顯示器進行生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計時從硬件軟件上采取各種平安

2、措施充分保證人機平安控制系統(tǒng)自投入使用以來運行平穩(wěn)實踐證明該系統(tǒng)操作簡便性能可靠準(zhǔn)確性高完全滿足生產(chǎn)工藝的要求提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益關(guān)鍵詞語PLC變頻器剪板機文本顯示器液壓系統(tǒng)Abstract At presentlongitudinal and lateral shear automatic production line is widely used in manufacturing enterprisesit applies to household appliancesautomobilescontainershipbuilding and other metal processin

3、g industries The production line uses SIEMENSE series PLC as a controlleruses the SIEMENSE inverter MICROMASTER440 drive leveling machine to leveling materials uses text display as the monitor the production process The system security could be guaranteed efficiently by using multi-layered security

4、measure ensure the operators and machines securityEverything has gone well after the production line has put into operationpractice proves that the control system is running stablyfunction is reliableit meets the needs of production processand imroves the production efficiency and the economic effic

5、iencyKeyword PLC inverter shears digital-analog conversion hydraulic system 目 錄第一章 緒論111研究的背景和意義112國內(nèi)外研究現(xiàn)狀113本課題研究內(nèi)容3第二章 矯正剪板機生產(chǎn)線421 總體結(jié)構(gòu)422開卷矯正機構(gòu)623剪切機構(gòu)6231行程開關(guān)7232直線位移傳感器924液壓機構(gòu)9241剪板機液壓系統(tǒng)的工作原理9242溢流閥9243三位四通換向閥1125生產(chǎn)操作過程12第三章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計1431控制系統(tǒng)組成1432 邏輯控制框圖1433可編程控制器16331可編程控制器根本概念16332可編程控制器選型163

6、33可編程控制器地址分配17334 EM235模塊1934主操作臺2035矯正機系統(tǒng)控制22351矯正輥壓下電機電氣控制原理22352矯正機控制變頻調(diào)速23第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計2741STEP7-MicroWIN32編程軟件介紹2742 PLC程序設(shè)計28421 PLC控制液壓泵28422 PLC控制矯正機30423 PLC控制同步限幅31424矯正機速度31425矯正機工作輥位移3243文本顯示器參數(shù)的設(shè)定33第五章 系統(tǒng)調(diào)試3551硬件調(diào)試3552軟件調(diào)試3553系統(tǒng)試運行35附 錄37參考文獻44致 謝45第一章 緒論11研究的背景和意義工業(yè)技術(shù)的進步使生產(chǎn)制造業(yè)的開展呈現(xiàn)出三種明顯的

7、趨勢首先自動化水平越來越高生產(chǎn)設(shè)備從手工到機械直到自動化生產(chǎn)率大大提高生產(chǎn)節(jié)奏加快其次柔性化水平也越來越高隨著市場競爭的需要多品種小批量產(chǎn)品生產(chǎn)日益增多再次生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大專業(yè)分工越來越細(xì)生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)的高度自動化要求產(chǎn)品的質(zhì)量精度要求都越來越高在生產(chǎn)制造業(yè)中的金屬板材制造業(yè)都需要根據(jù)尺寸要求對板材進行切斷加工所以剪板機就成為各金屬板材制造業(yè)使用最為廣泛的板料剪斷設(shè)備其主要工作任務(wù)是對軋線上運動的軋件進行切頭切尾和定尺剪切在相同的硬件配置條件下自動化控制水平越高的剪切電氣系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中就越能獲得更好的效果更合理的利用能源資源其獲得的經(jīng)濟效益就越大相反剪切電氣系統(tǒng)設(shè)計上的失誤會給生產(chǎn)帶來巨

8、大的損失帶來生產(chǎn)本錢的增加因此金屬板材制造業(yè)對剪板機的各種先進技術(shù)便有了以綜合應(yīng)用方式謀求生產(chǎn)過程實現(xiàn)智能化高自動化高效能化的高標(biāo)準(zhǔn)要求這也反映了生產(chǎn)的高科技水平的開展方向本課題的目的在于設(shè)計一套專門針對銅料板材剪切的具有自動化水平的矯正剪板生產(chǎn)控制系統(tǒng)使其能夠更好的滿足板料加工的需求提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)本錢增強企業(yè)的國際競爭力12國內(nèi)外研究現(xiàn)狀矯正剪板自動生產(chǎn)線是對金屬卷料進行開卷矯正定尺剪切的組合加工設(shè)備自60年代以來剪板機已有較大的開展其每分鐘行程次數(shù)已從幾百次開展到3千次左右其噸位已從十噸開展到上百噸目前剪板機主要用在電子儀器儀表輕工汽車等行業(yè)中進行特大批量的沖壓生產(chǎn)圖2-1 板材矯正

9、剪切機組工藝簡圖 主要技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求1來料種類黃銅軟態(tài)半硬態(tài)硬態(tài)2材料屈服極限600Mpa3材料抗拉極限700Mpa4來料尺寸規(guī)格最小厚度05 mm 最大厚度25mm 其中正常矯正厚度0815mm占80大于15mm的采用降速矯正措施最小寬度80mm 最寬度307mm5來料料卷尺寸內(nèi)徑250300mm最小外徑450mm最大外徑700mm6拉料料卷重量最小卷重150Kg最大卷重500Kg7剪切成品長度最小長度500mm最大長度2000mm8機組最大速度13mmin9矯正速度范圍013mmin10剪切頻次范圍25mm以下20 次min25mm以上10次min11成品剪切毛刺硬料5 軟料1012矯

10、正效果材料屈服極限600MPa時25原板不平度材料屈服極限200MPa時17原板不平度13開卷機主動開卷卷筒液壓漲縮壓輥液壓升降外表包覆高分子材料聚氨酯上料小車為地下式液壓驅(qū)動和垂直升降儲料臺為固定式14矯正機入口被動夾緊輥手動抬升直徑100×400mm外表包覆高分子材料聚氨酯彈簧壓緊15矯正機參數(shù)輥數(shù)17根四重輥布置輥徑50mm材質(zhì)12CrMnV輥身長度400mm工作輥圓柱度±001mm輥縫調(diào)整方式為整體擺動式輥系壓下精度005mm輥系水平度002mmm輥子平行度001mmm輥子清潔采用人工清潔出口處安裝出口被動夾緊輥手動抬升直徑100×400mm外表包覆高分子

11、材料聚氨酯彈簧壓緊16液壓剪入口夾送輥液壓升降液壓馬達驅(qū)動直徑100×400mm外表包覆高分子材料聚氨酯彈簧壓緊剪切時夾送輥停轉(zhuǎn)剪刃升起后夾送輥以快于矯正速度將帶坯送入剪切機此速度由操作者手動調(diào)整以消除活套內(nèi)儲料為準(zhǔn)17液壓剪切機剪切厚度056mm剪刃寬度675mm板材剪切寬度80360mm剪切長度2000mm由主體焊接機構(gòu)剪切機構(gòu)液壓系統(tǒng)液壓站電控控制系統(tǒng)及人工定尺等局部組成主體框架采用鋼結(jié)構(gòu)焊接確保整體剛度剪切機構(gòu)下刀片為固定式采用多個螺栓固定于主體框架上確保牢固剪切時不能移動上刀片為活動式由液壓桿推動或拉動上下運動實現(xiàn)往復(fù)剪切上下刀片側(cè)間隙可調(diào)上刀片活動導(dǎo)軌為滑塊式內(nèi)側(cè)襯有銅滑

12、塊間隙采用單個螺栓分別調(diào)整刀片進料口處安裝彈簧壓料裝置壓料裝置材料為鋼材與銅帶接觸部位襯軟質(zhì)材料以防劃傷帶材外表保證上下刀片剪切前壓住坯料剪切回程時及時返回液壓油缸易于拆卸維修完成上下往復(fù)運動機臺上安裝控制按鈕配備腳踏控制開關(guān)采用人工控制18收料平臺人工定尺安裝于剪板機出口收料平臺上所有與銅材接觸部位均有防劃傷措施22開卷矯正機構(gòu)在生產(chǎn)線中開卷矯正機構(gòu)用來對金屬板料進行開卷和矯正通過變頻器對矯正機進行變頻調(diào)速來矯正板料從而保證所剪切的板料的平整性開卷機是金屬板材矯正的專用設(shè)備由液壓缸進行驅(qū)動可實現(xiàn)中心位置控制用于矯正線鋼板不平整板可根據(jù)相關(guān)配置組成開卷矯正剪切生產(chǎn)線和其它板材制品生產(chǎn)線適用于機

13、械車輛金屬制品家用電器鋼構(gòu)裝飾等行業(yè)纖維 較短的局部按比例伸長以獲得一致的纖維長度它的實現(xiàn)是使材料在通過矯正機床時以較小的曲率半徑作循環(huán)往復(fù)的上下彎曲使較短的材料纖維拉長當(dāng)板料朝矯正機床出口方向運動時上下彎曲的幅度逐漸減小以消除在機床矯正入口處因劇烈的彎曲所引起的材料變形因本生產(chǎn)線剪切的板料偏厚且對各種板材厚度要求不一故該生產(chǎn)線采用相對簡單且經(jīng)濟實用的輥輪可調(diào)整的平行式矯正機選用17輥的矯正機輥輪為上8下9布置輥輪可調(diào)整平行式矯正機的上下兩排是互相平行的兩列工作輥上排工作輥可以上下移動此種矯正機主要用于中厚型板料的矯正開卷矯正機構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示全線自動運行時開卷機是一個被動機構(gòu)靠矯正

14、機的動力來帶動開卷機的卷動將卷料翻開23剪切機構(gòu)目前剪切系統(tǒng)中的剪切主要分為縱向剪切和橫向剪切兩種類型縱向剪切是從縱向?qū)Π辶线M行剪切即將板料分條橫向剪切是從橫向?qū)Π辶线M行剪切將板料剪成一定的長度根據(jù)刀片形狀的不同剪切機可分為平行式剪切機圓盤式剪切機和飛剪機等幾種類型平行式剪切機主要用于對板料進行橫向剪切圓盤式剪切機的刀片被加工成圓盤狀用于縱向剪切運動著的板料將板料縱向分條本設(shè)計系統(tǒng)采用連續(xù)送料往復(fù)式同步動態(tài)剪切方式往復(fù)式送料方式的刀具做直線往復(fù)運動采用連續(xù)送料剪切方式為同步動態(tài)剪切旋轉(zhuǎn)式送料方式的刀具做圓周式旋轉(zhuǎn)采用連續(xù)送料剪切方式為同步動態(tài)剪切往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式都是連續(xù)送料類型在剪切板料時的瞬間

15、刀具與材料是同步運行的因此是動態(tài)剪切也稱飛剪機 圖2-2 開卷矯正機構(gòu)的總體結(jié)構(gòu) 飛剪機用于橫向剪切運動著的板料在剪切過程中刀具隨著板料的運動同時將板料定長剪斷一般用來將板料剪切成一定的長度231行程開關(guān)行程開關(guān)位置開關(guān)又稱限位開關(guān)的一種是一種常用的小電流主令電器利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐返竭_一定的控制目的通常這類開關(guān)被用來限制機械運動的位置或行程使運動機械按一定位置或行程自動停止反向運動變速運動或自動往返運動等在實際生產(chǎn)中將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置當(dāng)裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時行程開關(guān)的觸點動作實現(xiàn)電路的切換因此行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件

16、的行程位置而切換電路的電器它的作用原理與按鈕類似行程開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械用以控制其行程進行終端限位保護行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式單輪旋轉(zhuǎn)式和雙輪式等旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)結(jié)構(gòu)見當(dāng)運動機械的擋鐵撞到行程開關(guān)的滾輪1時行程開關(guān)的杠桿2連同轉(zhuǎn)軸3凸輪4一起轉(zhuǎn)動凸輪將撞塊5壓下當(dāng)撞塊被壓至一定位置時便推動微動開關(guān)7動作使常閉觸頭斷開常開觸頭閉合當(dāng)滾輪上的擋鐵移走后復(fù)位彈簧8就使行程開關(guān)各部件恢復(fù)到原始位置1-滾輪2-杠桿3-轉(zhuǎn)軸4-凸輪5-撞塊6-調(diào)節(jié)螺釘7-微動開關(guān)8-復(fù)位彈簧旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)結(jié)構(gòu)圖直線位移傳感器的功能在于把直線機械位移量轉(zhuǎn)換成電信號為了到達這一效果通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的

17、固定部位通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻值傳感器滑軌連接穩(wěn)態(tài)直流電壓允許流過微安培的小電流滑片和始端之間的電壓與滑片移動的長度成正比將傳感器用作分壓器可最大限度降低對滑軌總阻值精確性的要求因為由溫度變化引起的阻值變化不會影響到測量結(jié)果4-20mA的LWF拉桿式位移傳感器剪板機按傳動方式不同分為機械傳動式和液壓傳動式剪板機液壓傳動系統(tǒng)原理圖如圖2-所示其原理換向閥6推向左位即左位接入系統(tǒng)此時活塞在壓力油的作用下向下運動對板料進行剪切加工當(dāng)加工完成后將閥6手柄推向右位即右位接入系統(tǒng)活塞向上運動即刀片上抬到了一定位置將閥6手柄推入中位這樣活塞就停留在此位置不動然后剪切第二次時重復(fù)上述操作一種液壓

18、壓力控制閥在液壓設(shè)備中主要起定壓溢流作用穩(wěn)壓系統(tǒng)卸荷和平安保護作用定壓溢流作用在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中定量泵提供的是恒定流量當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時會使流量需求減小此時溢流閥開啟使多余流量溢回油箱保證溢流閥進口壓力即泵出口壓力恒定閥口常隨壓力波動開啟油箱 粗過濾器 液壓泵 4溢流閥5-調(diào)速閥 6三位四通換向閥 7液壓缸 82-5 剪板機液壓傳動系統(tǒng)原理圖穩(wěn)壓作用溢流閥串聯(lián)在回油路上溢流閥產(chǎn)生背壓運動部件平穩(wěn)性增加系統(tǒng)卸荷作用在溢流閥的遙控口串接溢小流量的電磁閥當(dāng)電磁鐵通電時溢流閥的遙控口通油箱此時液壓泵卸荷平安保護作用系統(tǒng)正常工作時閥門關(guān)閉只有負(fù)載超過規(guī)定的極限系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力時開啟溢流進行過載保護

19、使系統(tǒng)壓力不再增加通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高1020溢流閥一般有兩種結(jié)構(gòu)1直動型溢流閥2先導(dǎo)型溢流閥先導(dǎo)型溢流閥為先導(dǎo)型溢流閥壓力油自閥體4中部的進油口P進入并通過主閥芯6上的阻尼孔5進入主閥芯上腔在油閥蓋3上的通道a和錐閥座2上的小孔作用與錐閥1上當(dāng)進油口的壓力p1小于先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧9的調(diào)定值時先導(dǎo)閥關(guān)閉而且由于主閥芯上下兩側(cè)有效面積比AA2為1010上側(cè)稍大作用與主閥芯上的壓力差和主閥彈簧力均使主閥口閉緊不溢流當(dāng)進油壓力超過先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力時先導(dǎo)閥被翻開造成油口P井主閥芯阻尼孔5先導(dǎo)閥口主閥芯中心孔至閥體4下部出油口溢流口的流動阻尼孔處的流動損失使主閥芯上下腔中的油液產(chǎn)生一

20、個隨先導(dǎo)閥流量增加而增加的壓力差當(dāng)它在主閥芯上下作用面上產(chǎn)生的總壓力差足以克服主閥彈簧力主閥自重G和摩擦力Ff時主閥芯開啟此時進油口P與出油口溢流口直接相通造成溢流以保持系統(tǒng)壓力1-錐閥先導(dǎo)閥2-錐閥座 3-閥蓋 4-閥體 5-阻尼孔 6-主閥芯7-主閥座 8-主閥彈簧 9-調(diào)壓彈簧 10-調(diào)節(jié)螺釘 11-調(diào)節(jié)手輪圖2-6 先導(dǎo)型溢流閥主閥芯三個位置分別是正向反向和中位不同的系統(tǒng)對中位有不同的要求閥芯靠彈簧回位在閥體的兩端分別有兩個先導(dǎo)控制接口可以實現(xiàn)對主閥的遠程控制中位時PTAB互不想通如圖2-7所示 圖2-7 三位四通換向閥中位結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)K2給出先導(dǎo)壓力信號時主閥芯向左運動P和B接通同時A

21、和T接通回油如圖2-8所示 圖2-8 K2給出先導(dǎo)壓力的閥內(nèi)流通圖 當(dāng)K1給出先導(dǎo)壓力信號時主閥芯向右運動P和A接通同時B和T接通回油如圖2-9所示 圖2-9 K1給出先導(dǎo)壓力的閥內(nèi)流通圖25生產(chǎn)操作過程矯正剪板機設(shè)備布局如圖2-10所示1翻開電控柜上的電源總開關(guān)接通主操作臺上的電源開關(guān)啟動液壓系統(tǒng)的油泵此時主操作臺上的工作狀態(tài)為非聯(lián)開工作方式2抬起開卷機的液壓壓輥3使用上料小車把板料裝載進卷筒上4漲緊開卷機卷筒以至板料固定在卷筒上為止5圖3-1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖32 邏輯控制框圖邏輯控制框圖主要是設(shè)備初始上電后設(shè)備的運行情況判斷當(dāng)設(shè)備處于故障報警狀態(tài)時需要人工檢查設(shè)備或者設(shè)備沒有具備自動運行的

22、命令人工進行干預(yù)的條件 圖3-2為邏輯控制框圖當(dāng)系統(tǒng)處于報警或者為準(zhǔn)備好時系統(tǒng)給出報警信息如果系統(tǒng)處于準(zhǔn)備好狀態(tài)操作人員可對設(shè)備進行相應(yīng)的工藝流程的操作圖3-2 邏輯控制框圖33可編程控制器331可編程控制器根本概念 可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller它采用一類可編程的存儲器用于其內(nèi)部存儲程序執(zhí)行邏輯運算順序控制定時計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令并通過數(shù)字或模擬式輸入輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程可編程邏輯控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機其硬件結(jié)構(gòu)根本上與微型計算機相同根本構(gòu)成為電源中央處理單元 CPU 存儲器輸入輸出接口電路功能模塊通信模塊可編

23、程邏輯控制器具有以下鮮明的特點系統(tǒng)構(gòu)成靈活擴展容易以開關(guān)量控制為其特長也能進行連續(xù)過程的PID回路控制并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)如DDC和DCS等實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化使用方便編程簡單采用簡明的梯形圖邏輯圖或語句表等編程語言而無需計算機知識因此系統(tǒng)開發(fā)周期短現(xiàn)場調(diào)試容易另外可在線修改程序改變控制方案而不拆動硬件能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境抗干擾能力強可靠性強遠高于其他各種機型可編程邏輯控制器按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類按CPU字長分為1位4位8位16位32位64位等從應(yīng)用角度出發(fā)通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型整體型可編程邏輯控制器的IO點數(shù)固定因此用

24、戶選擇的余地較小用于小型控制系統(tǒng)模塊型可編程邏輯控制器提供多種IO卡件或插卡因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的IO點數(shù)功能擴展方便靈活一般用于大中型控制系統(tǒng)S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)各種場合中的檢測監(jiān)測及控制的自動化S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能因此S7-200系列具有極高的性能價格比CPU 226集成24輸入16輸出共40個數(shù)字量IO 點可連接7個擴展模塊最大擴展至248路數(shù)字量IO 點或35路模擬量IO 點13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間IO端子排可很容易地整體拆卸用于較高要求的控制系統(tǒng)具有更多的輸入輸出點更強的模塊擴展能力更快的運

25、行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)圖3-3 PLC總體電氣接線圖334 EM235模塊EM235是最常用的模擬量擴展模塊它實現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能對于某一模塊只能將輸入端同時設(shè)置為一種量程和格式即相同的輸入量程和分辨率EM235的常用技術(shù)參數(shù)如表3-4所示表3-4 EM235的常用技術(shù)參數(shù)模擬量輸入特性模擬量輸入點數(shù)4輸入范圍電壓單極性010V 05V 01V 0500mV 0100mV 050mV 電壓雙極性±10V ±5V ±25V ±1V ±500mV ±250mV ±

26、;100mV ±50mV ±25mV電流020mA數(shù)據(jù)字格式雙極性 全量程范圍-3200032000單極性 全量程范圍032000分辨率12位AD轉(zhuǎn)換器模擬量輸出特性模擬量輸出點數(shù)1信號范圍電壓輸出 ±10V 電流輸出020mA數(shù)據(jù)字格式電壓-3200032000電流032000分辨率電流電壓12位電流11位DIP開關(guān)SW6決定模擬量輸入的單雙極性當(dāng)SW6為ON時模擬量輸入為單極性輸入SW6為OFF時模擬量輸入為雙極性輸入SW4和SW5決定輸入模擬量的增益選擇而SW1SW2SW3共同決定了模擬量的衰減選擇本設(shè)計EM235模塊的DIP開關(guān)設(shè)置為100001即SW1和

27、SW6為ONSW2SW3SW4和SW5為OFF量程為0到20mA分辨率為5AEM235線路連接和DIP開關(guān)設(shè)置如圖3-4所示 圖3-4 EM235線路連接和DIP開關(guān)設(shè)置34主操作臺主操作臺負(fù)責(zé)全線操作的運行在文本顯示器上可設(shè)定和顯示參數(shù)以及故障信息等操作臺電氣配電線路原理如圖3-5所示主操作臺上的操作面板如圖3-6所示 圖3-5 操作臺電氣配電線路原理圖 圖3-6 主操作臺上的操作面板 各按鈕詳細(xì)功能如下卷筒 漲縮控制開卷機卷筒的漲縮壓輥 壓抬控制開卷機上方的壓輥正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)馬達 正反控制開卷機卷筒的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)對中 退進控制開卷機橫向進退調(diào)節(jié)板料入口位置矯正 手動自動手動可實現(xiàn)設(shè)備單獨運轉(zhuǎn)自動

28、可實現(xiàn)整機聯(lián)動矯正機啟停啟動關(guān)閉矯正機矯正機 正反控制矯正輥正反轉(zhuǎn)機組速度 加速減速控制矯正輥轉(zhuǎn)動速度入口左微調(diào)右微調(diào)調(diào)節(jié)入口的上下距離出口左微調(diào)右微調(diào)調(diào)節(jié)出口的上下距離快速升降整體調(diào)節(jié)上排矯正輥的位置故障復(fù)位對控制系統(tǒng)進行復(fù)位液壓泵啟停控制液壓泵的啟停急停切斷控制回路禁止輸出計數(shù)清零清零剪板數(shù)量的計數(shù)剪切控制剪切機刀具的剪切35矯正機系統(tǒng)控制351矯正輥壓下電機電氣控制原理本系統(tǒng)的矯正機由兩臺075KW的三相異步電動機分別控制矯正工作輥的出口和入口距離由圖3-7可知KM5控制入口矯正輥上升即控制矯正輥壓下電機1的正轉(zhuǎn)1KM5控制入口矯正下降KM6和1KM6分別控制出口矯正上升和出口矯正下降

29、圖3-7 矯正輥壓下電機電氣控制原理 352矯正機控制變頻調(diào)速本系統(tǒng)采用MICROMASTER440變頻器驅(qū)動矯正機來矯正變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作1MICROMASTER440系列變頻器MICROMASTER440是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列本系列有多種型號額定功率范圍從120210KW恒定轉(zhuǎn)矩CT控制方式或者可達250KW可變轉(zhuǎn)矩VT控制方式供用戶選用本變頻器由微處理器控制并采用具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管IGBT作為功率輸出器件因此它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的因而降低了電動機運行的噪聲全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供

30、了良好的保護MICROMASTER440 具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)它是給數(shù)量眾多的簡單的電動機控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動裝置由于 MICROMASTER440具有全面而完善的控制功能在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后它也可用于更高級的電動機控制系統(tǒng) MICROMASTER 440 既可用于單機驅(qū)動系統(tǒng)也可集成到自動化系統(tǒng)中2利用根本操作面BOP進行操作利用根本操作面BOP可以改變變頻器的各個參數(shù)為了利用BOP設(shè)定參數(shù)必須首先拆下狀態(tài)顯示屏 SDP 并裝上BOPBOP具有7段顯示的五位數(shù)字可以顯示參數(shù)的序號和數(shù)值報警和故障信息以及設(shè)定值和實際值參數(shù)的信息不能用BOP存儲表3-5 表示采用根本操作面板BOP操作時變

31、頻器的工廠缺省設(shè)置表3-5 用BOP操作時缺省設(shè)置參數(shù)說明缺省值歐洲或北美地區(qū)P0100運行方式歐洲北美50HzkW 60Hzhp P0307功率電動機額定值kW Hp P0310電動機的額定功率50Hz 60Hz P0311電動機的額定速度1395 1680 rpm決定變量P1082最大電動機頻率50Hz 60Hz 在缺省設(shè)置時用BOP控制電動機的功能是被禁止的如果要用BOP進行控制參數(shù)P0700應(yīng)設(shè)置為1參數(shù)P1000也應(yīng)設(shè)置為1變頻器加上電源時也可以把BOP裝到變頻器上或從變頻器上將BOP拆卸下來如果BOP已經(jīng)設(shè)置為IOP0700 1BOP時變頻器驅(qū)動裝置將自動停車 根本操作面板上的按鍵

32、及其功能說明如表3-6所示表3-6 操作面板上的按鍵說明顯示按鈕功能功能的說明狀態(tài)顯示LCD顯示變頻器當(dāng)前的設(shè)定值起動變頻器按此鍵起動變頻器缺省值運行時此鍵是被封鎖的為了使此鍵的操作有效應(yīng)設(shè)定P0700 1停止變頻器OFF1按此鍵變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車缺省值運行時此鍵被封鎖為了允許此鍵操作應(yīng)設(shè)定 P0700 1OFF2按此鍵兩次或一次但時間較長電動機將在慣性作用下自由停車改變電動機的轉(zhuǎn)動方向按此鍵可以改變電動機的轉(zhuǎn)動方向電動機的反向用負(fù)號 表示或用閃爍的小數(shù)點表示缺省值運行時此鍵是被封鎖的為了使此鍵的操作有效應(yīng)設(shè)定P0700 1功能此鍵用于瀏覽輔助信息變頻器運行過程中在顯示任何一

33、個參數(shù)時按下此鍵并保持不動 2秒鐘將顯示以下參數(shù)值在變頻器運行中從任何一個參數(shù)開始1 直流回路電壓用 d 表示 單位V2 輸出電流A3 輸出頻率Hz4 輸出電壓用 o 表示 單位V5 由 P0005 選定的數(shù)值如果 P0005 選擇顯示上述參數(shù)中的任何一個34或 5這里將不再顯示連續(xù)屢次按下此鍵將輪流顯示以上參數(shù)跳轉(zhuǎn)功能在顯示任何一個參數(shù)rXXXX 或PXXXX時短時間按下此鍵將立即跳轉(zhuǎn)到r0000如果需要的話您可以接著修改其它的參數(shù)跳轉(zhuǎn)到 r0000后按此鍵將返回原來的顯示點訪問參數(shù)按此鍵即可訪問參數(shù)顯示按鈕功能功能的說明增加數(shù)值按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值減少數(shù)值按此鍵即可減少面板上

34、顯示的參數(shù)數(shù)值改變電動機的轉(zhuǎn)動方向按此鍵可以改變電動機的轉(zhuǎn)動方向電動機的反向用負(fù)號表示或用閃爍的小數(shù)點表示缺省值運行時此鍵是被封鎖的為了使此鍵的操作有效應(yīng)設(shè)定P0700 1用BOP可以修改和設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)是變頻器具有希望的特性選擇的參數(shù)號和設(shè)定的參數(shù)值在五位數(shù)字的LED上顯示其中rxxx表示只讀參數(shù)Pxxx表示設(shè)定的參數(shù)P100表示啟動快速調(diào)試被訪問后必須設(shè)0如果P3900大于0這一功能是自動完成的P004的功能是過濾參數(shù)變頻器有四個訪問級標(biāo)準(zhǔn)訪問級擴展級專家訪問級和維修級通常只用前兩個現(xiàn)以改變參數(shù)P0307的數(shù)值為例說明修改參數(shù)的步驟如表3-7 所示本設(shè)計的變頻電機參數(shù)如表3-8所示表3-7

35、修改參數(shù)電機額定功率P0307的步驟操作步驟顯示結(jié)果按訪問參數(shù)r0000按直到顯示出P0307P0307按進入?yún)?shù)數(shù)值訪問級0按或到達所需要的值185按確認(rèn)并存儲參數(shù)的數(shù)值P004表3-8 變頻電機參數(shù)設(shè)置參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P000311設(shè)用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P001001快速調(diào)試 P010000工作地區(qū)功率以KW表示頻率為50HzP0304230380電動機的額定電壓V參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P030532534電動機的額定電流A P0307075185電動機的額定功率KWP030800電動機額定功率因數(shù)由變頻器內(nèi)部計算電機的功率因數(shù) P03105050電動機額定頻率Hz P03110145

36、0電動機的額定1450rmin 3 變頻器電氣控制MM440變頻器有兩個模擬量輸入AN1AN1-和AN2AN2-有六個個數(shù)字量輸入DN1到DN6另外還有兩個模擬量輸出在本系統(tǒng)只需要一個速度給定信號的模擬量輸入由EM235模塊的模擬輸出給定和正向啟動停止故障復(fù)位正點和反點四個數(shù)字量輸入和電機電流反應(yīng)與電機速度反應(yīng)兩個模擬量輸出作為EM235模塊的模擬量輸入本系統(tǒng)所用的變頻電機的額定功率為185KW額定電流為34A在制動電阻的選型上根據(jù)公式3-1可計算出制動電阻 R UI 3-1U一般為710V-750V制動單元動作電壓各個廠家不太一樣這里選取735V考慮通過計算得出制動電阻選用27電氣接線如圖3

37、-8所示 圖3-8 變頻器電路接線圖第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計41STEP7-MicroWIN32編程軟件介紹STEP7-MicroWIN32編程軟件可在個人計算機上提供西門子S7-200系列PLC的編程環(huán)境有梯形圖 LAD 語句表 STL 和功能塊圖 FBD 三種程序編輯器供用戶選擇可以實現(xiàn)程序的輸入編輯檢索功能也可以在線作系統(tǒng)監(jiān)控及故障檢測可方便地實現(xiàn)程序的上載及下載圖4-1是STEP7-MicroWIN32的編程界面 圖4-1 STEP7- MicroWIN32的編程界面 界面一般可以分成以下幾個區(qū)標(biāo)題欄菜單條包含8個主菜單項工具條快捷按鈕引導(dǎo)條快捷操作窗口指令樹快捷操作窗口輸出窗口狀態(tài)條和

38、用戶窗口可同時或分別翻開5個用戶窗口STEP7是專門為S7-200設(shè)計的在個人計算機Windows操作系統(tǒng)下的編程軟件該標(biāo)準(zhǔn)軟件功能強大建立和管理工程對硬件和通訊作組態(tài)和參數(shù)賦值管理符號創(chuàng)立程序下載程序到可編程控制器測試自動化系統(tǒng)診斷設(shè)備故障STEP7軟件的用戶接口是基于當(dāng)前最新水平的人機控制工程設(shè)計簡單易學(xué)用戶能輕松使用STEP7 用戶提供了三種編程語言STL 語句表 FBD 功能圖 LADDER 梯形圖語言 其中梯形圖語言與繼電器電路圖極為相似其表達式是在繼電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器繼電器梯形圖根底上演變而來的他們的根本思想是一致的只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別便于工廠熟悉繼電器控制

39、系統(tǒng)的非專業(yè)技術(shù)人員掌握必須指出的是PLC梯形圖使用方便修改靈活這是傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的硬件接線所無法比較的功能塊圖和梯形圖語言守右合國際電工委員會可編程控制器標(biāo)準(zhǔn) IEC1131-3 具有一定的通用性另外用戶可以在這三乖語言中隨意切換便于不同類型的用戶使用STEP7還給用戶提供了豐富的指令集可以對非常復(fù)雜的功能的進行編程其中為梯形圖語言就提供了一百多條指令包括浮點數(shù)運算指令程序控制指令跳轉(zhuǎn)指令等42 PLC程序設(shè)計421 PLC控制液壓泵I23為急停按鈕工作時為閉合狀態(tài)如遇緊急狀況按下I23終止設(shè)備運轉(zhuǎn)I02為液壓泵啟停按鈕Q03為液壓泵啟停及指示按下I02遞增計數(shù)器C0計數(shù)為1常開

40、觸點C0閉合Q03得電液壓泵啟動Q00為溢流閥目的是防止液壓泵啟動時壓力過大溢流閥此時作為卸荷閥使用I02后面必須接一個上升沿觸發(fā)指令否那么假設(shè)I02閉合時間過長Q03得電常開觸點Q03閉合那么遞增計數(shù)器C0復(fù)位這時常開觸點C0斷開液壓泵無法正常啟動PLC控制液壓泵的程序如下LD I02EUAN Q03A I23LD I02ON I23EUA Q03CTU C0 1LD C0 Q03TON T37 20TOF T38 20LD T38AN T37 Q00液壓泵啟動后可以實現(xiàn)板材的剪切I21為剪切按鈕Q02為液壓剪刀翻開Q01為液壓剪刀剪切I25為剪切上限位由液壓剪刀上的行程開關(guān)控制I20為剪切

41、數(shù)量計數(shù)清零閉合I21液壓剪刀翻開07秒后液壓剪刀向下剪切同時液壓剪刀關(guān)閉使液壓剪刀回到初始位置時不會再向下剪切需要再按下剪切按鈕才能進行動作行程開關(guān)時刻記錄著剪刀的位置當(dāng)液壓剪刀向下剪切完成后剪刀到達預(yù)定的位置I25閉合液壓剪刀剪切復(fù)位剪刀回到初始位置同時遞增計數(shù)器C4計數(shù)加1隨后更新剪切數(shù)量存儲到VW516單元通過TD400C文本顯示器顯示出來液壓剪的程序如下LD I21EUS Q02 1LD Q02TON T46 7LD T46EUR Q02 1S Q01 1LD I25R Q01 1LD I25EULD I20CTU C4 1LD SM00MOVW C4 VW516422 PLC控制矯

42、正機矯正機上排矯正輥可上下移動位移傳感器可以實時測得矯正輥的位置利用它可以限制上排矯正輥的最高位置和最低位置范圍是-4135矯正入口快升I10為矯正快升I11為矯正快降Q05為入口壓下降Q04為入口壓下升當(dāng)上排矯正輥在135以下比較指令閉合按下矯正快升按鈕矯正機上排矯正輥上升矯正入口微調(diào)升按下矯正入口微調(diào)升按鈕I04中間繼電器M100常開觸點閉合上排矯正輥上升但由于有接通延時定時器T40的控制矯正輥上升時間只有05S這樣便實現(xiàn)了微調(diào)PLC控制矯正機的程序如下 矯平入口快升 微調(diào)升LDR VD500 1350A I23A SM00LPSLD I10AN I11AN M62LD M100AN M1

43、01OLDALDAN Q05 Q04LPPLPSA I04EUS M100 1LRDA M100TON T40 5LPPA T40R M100 1 矯平出口快升 微調(diào)升LDR VD504 1350A I23A SM00LPSLD I10AN I11AN M60LD M102AN M103OLDALDAN Q07 Q06LPPLPSA I06EUS M102 1LRDA M102TON T42 5LPPA T42R M102 1LD SM00MOVR VD504 VD1326AENO-R VD500 VD1326AENOLPSAR VD1326 40LPSA I10 M60LPPA I11 M6

44、1LPPAR -40 VD1326LPSA I10 M62LPPA I11 M63424矯正機速度T44和T45的組合產(chǎn)生簡單的頻率為02秒的數(shù)據(jù)采集的功能VW1300存儲單元存儲矯正機的速度VW524是最終在文本顯示器上顯示數(shù)據(jù)的存儲單元I06為矯正加速I07為矯正減速AQW0是EM235模塊的模擬量輸出作為變頻器的矯正變頻給定速度信號VD1302VD1306VD1314VD1318和VD1322是數(shù)據(jù)運算過程中的中間變量程序中的13是矯正機速度的最大速度具體程序如下LD SM00LPSMOVW VW1300 AQW0AENOCALL SBR0LRDITD VW1300 VD1302AENO

45、DTR VD1302 VD1306LRDMOVR VD1306 VD1310AENOR 395 VD1310AENOMOVR VD1310 VD1314AENOR 320000 VD1314AENOMOVR VD1314 VD1318R 130 VD1318LPPROUND VD1318 VD1322AENODTI VD1322 VW524425矯正機工作輥位移本設(shè)計的矯直機出入口各有一個位移傳感器VW1510存儲單元存儲出口位移經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量VD1700VD1704VD 1708VD1712和VD1716是中間變量因為模擬信號的標(biāo)準(zhǔn)電信號是420mA所以位移0150mm對應(yīng)420mA經(jīng)

46、AD轉(zhuǎn)換后我們的到的數(shù)值是640032000即A0 -5Am 145D0 6400Dm 32000以S為位移量VW1510為PLC模擬量采樣值代入公式4-1可以得出出口實際的位移的數(shù)值S VW1510-6400×Am -A0 Dm -D0 -5 MOVW AIW0 VW1506LPPLPSMOVW VW1506 VW1600AENO-I 6400 VW1600AENOITD VW1600 VD1604AENODTR VD1604 VD1608LRDMOVR VD1608 VD1612AENOR 1500 VD1612AENOMOVR VD1612 VD1616R 256000 VD1

47、616LPPMOVR VD1616 VD1664-R 500 VD166443文本顯示器參數(shù)的設(shè)定文本顯示器又名終端顯示器是一種單純以文字呈現(xiàn)的人機互動系統(tǒng)通過文本顯示器將把我們所需要控制的內(nèi)容編寫成相應(yīng)的程序最終在文本顯示器的界面上顯示出來這樣不但大大提高了操作的方便性而且能夠顯著提高我們的工作效率總程序TITLE 程序注釋Network 1 液壓泵啟停 網(wǎng)絡(luò)注釋LD I02EUAN Q03A I23LD I02ON I23EUA Q03CTU C0 1Network 2 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題 網(wǎng)絡(luò)注釋LD C0 Q03TON T37 20TOF T38 20Network 3 LD T38AN T37

48、 Q00Network 4 矯平啟停 網(wǎng)絡(luò)注釋LD I03EUAN M210A I23LD I03ON I23EUA M210CTU C1 1Network 5 LD C1LPSA T47 Q11LRD M210LPPA M210TON T47 1Network 6 矯平正反點LDN Q11A I23LPSA I14AN I15 Q12LPPA I15AN I14 Q13Network 7 液壓剪LD I21EUS Q02 1Network 8 LD Q02TON T46 7Network 9 LD T46EUR Q02 1S Q01 1Network 10 LD I25R Q01 1Netw

49、ork 11 LD I25EULD I20CTU C4 1Network 12 LD SM00MOVW C4 VW516Network 13 故障LDN I24AN SM05 Q10Network 14 矯平入口快升 微調(diào)升LDR VD500 1350A I23A SM00LPSLD I10AN I11AN M62LD M100AN M101OLDALDAN Q05 Q04LPPLPSA I04EUS M100 1LRDA M100TON T40 5LPPA T40R M100 1Network 15 矯平出口快升 微調(diào)升LDR VD504 1350A I23A SM00LPSLD I10AN

50、 I11AN M60LD M102AN M103OLDALDAN Q07 Q06LPPLPSA I06EUS M102 1LRDA M102TON T42 5LPPA T42R M102 1Network 16 矯平入口快降 微調(diào)降LDR VD500 -40A I23A SM00LPSLD I11AN M61AN I10LD M101AN M100OLDALDAN Q04 Q05LPPLPSA I05EUS M101 1LRDA M101TON T41 5LPPA T41R M101 1Network 17 矯平出口快降 微調(diào)降LDR VD504 -40A I23A SM00LPSLD I11AN M63AN I10LD M103AN M102OLDALDAN Q06 Q07LPPLPSA I07EUS M103 1LRDA M103TON T43 5LPPA T4