電器控制與可編程邏輯控制器課程設(shè)計(jì)自動剪板機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、題 號：課 程 設(shè) 計(jì)題 目自動剪板機(jī)PLC控制學(xué) 院專 業(yè)班 級組 長組 員指導(dǎo)教師年月日目錄引言11課題要求分析21.1剪板機(jī)簡介21.2 PLC的工作原理21.3制對象與控制要求分析32系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)42.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理42.2系統(tǒng)變量定義及分配表52.3系統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)52.4系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)63控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.1 控制程序設(shè)計(jì)思路73.2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容94 人機(jī)界面設(shè)計(jì)104.1 選用界面介紹104.2 畫面制作與設(shè)計(jì)115 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析135.1 系統(tǒng)調(diào)試步驟135.2 程序調(diào)試145.3實(shí)驗(yàn)室調(diào)試方案155

2、.4實(shí)驗(yàn)室調(diào)試記錄16結(jié)束語17參考文獻(xiàn)  18引言本題以工業(yè)用剪板機(jī)為對象探討了基于PLC的自動剪板機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)實(shí)際需要和市場的需求選擇了常規(guī)的可編程控制器PLC作為控制方案。 由于自動剪板機(jī)是一種可按加工要求將金屬板材剪開自動計(jì)數(shù)，并由送料車送到下一工序的順序控制設(shè)備。它要求其控制設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力，而PLC是近幾年發(fā)展起來的一種新型工業(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)的控制簡單、使用方使、抗干擾能力強(qiáng)，價格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用越來越廣泛。加之PLC以其

3、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、信息保護(hù)與恢復(fù)等措施進(jìn)一步提高了PLC的可靠性。本題采用了以工業(yè)順序控制過程中廣泛使用的可編程控制器PLC對自動剪板機(jī)進(jìn)行控制，通過對自動剪板機(jī)的工作原理的分析，提出總體設(shè)想，初步設(shè)計(jì)了電氣傳動部分的設(shè)計(jì)方案和PLC控制的程序流程圖。1課題要求分析1.1剪板機(jī)簡介（1） 剪板機(jī)應(yīng)用于許多金屬加工和薄板開料操作，在設(shè)計(jì)剪板機(jī)之前必須對幾個因素進(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。（2） 剪板機(jī)類型由許多因素決定，諸如剪板機(jī)可處理材料的長度、厚度和種類。剪板機(jī)可以按剪切形式及其驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行分類，有兩種結(jié)構(gòu)形式常

4、用于電動龍門剪床：閘式（也叫滑塊式）和擺式。（3） 閘式剪板機(jī)利用驅(qū)動系統(tǒng)操作那個動刀片向下移動到一定的位置，使動刀片在整個行程內(nèi)幾乎與定刀片保持平行。為了使到家片橫梁在互相移動的過程保持合適的狀態(tài)，閘式剪板機(jī)需要一個滑塊導(dǎo)向系統(tǒng)。擺式剪板機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中有一個用來操縱動刀片，使動刀片依附于滾珠軸承向下回轉(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程保持合適的姿勢。1.2 PLC的工作原理圖1 PLC工作原理流程圖（1） 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，又返回第一條，如此周而復(fù)始的不斷循環(huán)。PLC的掃描過程

5、如圖1所示。（2） 這個工作過程分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個階段。全過程掃描一次所需的時間成為掃描周期。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)視定時器等。（3） 通信操作服務(wù)階段，PLC與一些職能模塊通信，相應(yīng)程序器鍵入的名利，更新編輯器的顯示內(nèi)容。（4） 當(dāng)PLC處于停止?fàn)顟B(tài)時，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，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。1.3制對象與控制要求分析（1） 控制對象1. 壓鉗2. 剪刀3. 線圈控制要求分析剪板機(jī)的送料由電動機(jī)驅(qū)動，送料電動機(jī)由接觸器 KM 控制

6、。壓鉗的下行和復(fù)位由液壓電磁閥 YV1 和 YV3 控制，剪刀的下行和復(fù)位由液壓電磁閥 YV2 和 YV4 控制。SQ1-SQ5 為限位開關(guān)。圖2 剪板機(jī)動作示意圖當(dāng)壓鉗和剪刀在原位時（壓鉗在上限位SQ1，剪刀在上限位SQ2)，按下啟動按鈕，自動按以下順序動作：電動機(jī)送料，板料右行，至SQ3停；壓鉗下行，至SQ4處將板料壓緊；剪刀下行剪板；剪刀至SQ5處，剪刀上行復(fù)位，壓鉗1. 5秒后上行復(fù)位；至SQ1， SQ2回到原位；等待下次啟動信號。為保證傳感器損壞情況下仍能應(yīng)急工作，設(shè)置手動操作方式，即可用外部操作按鈕和 PLC控制各動作的執(zhí)行。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理本題目的設(shè)

7、計(jì)為滿足設(shè)計(jì)要求共分配有18個I/O點(diǎn)，輸入13個，輸出5個。鑒于實(shí)驗(yàn)條件，PLC 選臺達(dá) DVP SX2。 電源；24V DC； 繼電器輸出或晶體管輸出； 本機(jī)集成8輸入6輸出；共14個數(shù)字量I/O，可以擴(kuò)展； 程序容量: 16k steps / 數(shù)據(jù)寄存器: 10k words； 高于同級PLC處理速度，LD: 0.54 s，MOV: 3.4s； 內(nèi)建Mini USB，RS-232與RS-485通訊端口 (主/從站)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MODBUS ASCII/RTU通訊協(xié)議，支持DVP PLC Link； 提供長達(dá)半個月battery free萬年歷功能； 支持DVP-S系列左側(cè)及右側(cè)模

8、塊，提供用戶多樣模塊選擇性運(yùn)動控制功能； 4點(diǎn)高速脈沖輸出: 2點(diǎn)100kHz，2點(diǎn)10kHz； 8點(diǎn)高速脈沖輸入: 2點(diǎn)100kHz，6點(diǎn)10kHz； 支持雙軸同動 (直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ))。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用 AutoCAD 繪制紙圖紙含主電路圖（含主電路、控制線路供電）、PLC 配置圖、PLC IO 接線理圖，共計(jì) 3 張。2.2系統(tǒng)變量定義及分配表表1 PLC I/O 表2.3系統(tǒng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)圖3 主接線圖圖4 PLC配置圖圖5 PLC IO接線原理圖2.4系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)限位開關(guān)SQ1，SQ2，SQ3，SQ4，SQ5用來指示配料件已到達(dá)預(yù)定位置或者是壓鉗液壓閥，剪刀液壓閥的極限位置，準(zhǔn)備下一動

9、作。 總啟動按鈕X0：按動此按鈕，剪板機(jī)自動按照預(yù)定程序進(jìn)行。運(yùn)料電機(jī)控制開關(guān)X1：按著此按鈕，液壓電磁閥（YV1）閉合，壓鉗下行，和X3形成互鎖。運(yùn)料電機(jī)控制開關(guān)X2：按著此按鈕，液壓電磁閥（YV2）閉合，剪刀下行和X4形成互鎖。運(yùn)料電機(jī)控制開關(guān)X3：按著此按鈕，液壓電磁閥（YV3）閉合，壓鉗復(fù)位。運(yùn)料電機(jī)控制開關(guān)X4：按著此按鈕，液壓電磁閥（YV4）閉合，剪刀復(fù)位。運(yùn)料電機(jī)控制開關(guān)X5：按著此按鈕，運(yùn)料電機(jī)開始工作。手動模式啟動按鈕X6：按動此按鈕，手動模式啟動。 手動模式停止按鈕X7：用于使整個手動工作過程結(jié)束。 線圈（KM）Y0：作為輸出，線圈吸合時，電機(jī)

10、正轉(zhuǎn)，表示料件開始被運(yùn)送。 液壓電磁閥（YV1）Y1：作為輸出，閥閉合時，壓鉗下行。 液壓電磁閥（YV2）Y2：作為輸出，閥閉合時，剪刀下行。液壓電磁閥（YV3）Y3：作為輸出，閥閉合時，壓鉗復(fù)位。液壓電磁閥（YV4）Y4：作為輸出，閥閉合時，剪刀復(fù)位。3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 控制程序設(shè)計(jì)思路按下X0按鈕，剪板機(jī)自動按照預(yù)定程序進(jìn)行。如果傳感器都正常，則可以進(jìn)入自動模式。圖6 PLC初始化自動模式：電動機(jī)送料，板料右行，至SQ3停；壓鉗下行，至SQ4處將板料壓緊；剪刀下行剪板；剪刀至SQ5處，剪刀上行復(fù)位，壓鉗1. 5秒后上行復(fù)位；至SQ1， SQ2回到原位；等待下

11、次啟動信號。圖7 剪板機(jī)自動模式手動模式：可以用外部按鍵控制剪板機(jī)的運(yùn)作，電動式，方便操作。并且，設(shè)置有手動啟動按鈕，手動停止按鈕。當(dāng)傳感器正常情況下也可以啟動手動模式。圖8 剪板機(jī)手動模式3.2 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容本題有兩道小題，分別完成兩種不同的控制要求，原本選擇的是用兩個順序功能圖來完成的，后來經(jīng)過思考后，覺得可以把兩者結(jié)合在一個功能圖中，只需要在系統(tǒng)上電后，與第一小題形成選擇分支結(jié)構(gòu)即可，當(dāng)傳感器都正常時，選擇任意一種啟動按鈕，就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求，這樣一來，既節(jié)省了檢查的時間，也節(jié)省了課程設(shè)計(jì)的空間，后面的人機(jī)界面也只需要做一個就可以了，給書寫報(bào)告帶來很多方便，也體現(xiàn)了整個題

12、目的一體化。當(dāng)傳感器不正常時，自動程序不能啟動，就可以使用手動操作。4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)4.1 選用界面介紹 觸摸式可編程終端由顯示器和觸摸屏系統(tǒng)組成，俗稱觸摸屏(PT)，是一種用觸摸方式進(jìn)行人機(jī)交互的人機(jī)界面。觸摸屏是在顯示器屏幕上面加了一層具有檢測功能的透明薄膜。通過手指觸摸的方式進(jìn)行人機(jī)交互、檢測和接受信息。人機(jī)界面是新一代高科技可編程終端,專為PLC而設(shè)計(jì)的互動式工作站,具備與各品牌PLC連線監(jiān)控能力,適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用,可代替普通或工控計(jì)算機(jī)。其主要特點(diǎn)有:畫面容量大,可達(dá)255個畫面,畫面規(guī)劃簡單。ADP3全中文操作軟件,適用于Windows95/Windo

13、ws98環(huán)境,巨集指令豐富,編程簡單。交互性好,抗干擾能力強(qiáng),通信可靠性高。自動化程度高,操作簡單方便,故障率低,壽命長,維修量少。觸摸屏的特點(diǎn)：操作簡便：只需用手指輕觸屏幕上的有關(guān)指示按紐，便可進(jìn)入信息世界。界面友好：使用者既使沒有計(jì)算機(jī)的專業(yè)知識，根據(jù)屏幕上的信息、指令、也可進(jìn)行操作。信息豐富：存儲信息種類豐富，包括文字、聲音等。信息存儲量幾乎不受限制，任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息，都可納入多媒體系統(tǒng)。安全可靠：可長時間連續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，正常操作一般不會出現(xiàn)錯誤和死機(jī)，易與維護(hù)。觸摸屏系統(tǒng)工作原理: 觸摸屏系統(tǒng)一般包括觸摸屏控制器和觸摸檢測裝置。其中，觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上

14、接收觸摸位置信號，轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，發(fā)送給CPU，同時接收經(jīng)CPU計(jì)算、處理后發(fā)回的指令并加以執(zhí)行。觸摸檢測裝置是一種透明的薄膜，安裝在顯示器的前端并與顯示屏為一體，主要作用是檢測用戶的位置信息，并傳送給觸摸屏控制卡的CPU。這樣，當(dāng)用手指或其他物體觸摸觸摸屏?xí)r，所觸摸的位置會被檢測出來形成坐標(biāo)值。 在該立體倉庫中，每一臺PLC都連接有可編程終端，用來顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，或用來手動控制設(shè)備的運(yùn)行。4.2 畫面制作與設(shè)計(jì)（1） 功能對象分析本系統(tǒng)有13個輸入，5個輸出，都是位信號，因此對應(yīng)于本系統(tǒng)的功能對象為ON/OFF按鈕、位燈； 圖9 WPL已使用裝置批注全部完成后，美化界面即可。最

15、后得到下面的界面。界面一設(shè)置權(quán)限，密碼為12345678，輸入正確密碼，才可以進(jìn)入操作界面。進(jìn)入后可以按退出鍵，失去權(quán)限，回到界面一。在界面二時，按一下啟動開關(guān)，即可運(yùn)行程序，可以清楚看到限位開關(guān)狀態(tài)，自動剪板機(jī)運(yùn)行狀況。圖10 DOP鍵入密碼界面圖11 DOP控制模擬界面5 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 系統(tǒng)調(diào)試步驟做好人機(jī)界面后，要與PC連接調(diào)試。（1） 選擇 選項(xiàng)/設(shè)定模塊參數(shù)來設(shè)定通訊格式，在此選擇COM1 RS-232。（2） 執(zhí)行WPL Soft軟件，至設(shè)定/通訊設(shè)定，傳輸方式選擇DirectLink，代表傳輸方式是以USB為傳輸方式；站號設(shè)定為

16、1。設(shè)定完成按下確定離開，此時即可在線監(jiān)控PLC或者下載PLC程序。監(jiān)控PLC或者下載PLC程序時，人機(jī)畫面依然可操作。（3）   在線監(jiān)控如下圖所示：圖12 在線監(jiān)控界面（4） 程序下載如下所示：圖13 程序下載界面5.2 程序調(diào)試通過線上模式仿真外部的限位開關(guān)的狀態(tài)由手動輸入，開始時SQ1，SQ2手動置ON，當(dāng)離開某個位置或到達(dá)某個位置時，限位開關(guān)置Off/ON 。圖14 調(diào)試初始化5.3實(shí)驗(yàn)室調(diào)試方案根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試方案。采用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備（PLC、觸摸屏 TP）演示、驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。采用硬件按鈕/硬件輸出指示燈（至少各一個）和 TP 中的軟

17、元件，搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制功能的要求；設(shè)計(jì)出 TP 畫面及其功能，擬定測試步驟和記錄表，并在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)階段填寫測試記錄，在模擬的系統(tǒng)中證明控制功能的正確實(shí)現(xiàn)。表2 調(diào)試IO表我們使用M1M5代替了SQ1SQ5,M0代替了總啟動開關(guān)；這些可以在觸摸屏上操作。輸出我們使用Y0Y5，觸摸屏上圖標(biāo)可以顯示各部分運(yùn)動狀態(tài)。圖15 調(diào)試PLCIO配置圖5.4實(shí)驗(yàn)室調(diào)試記錄（1） 各圖標(biāo)顯示是否正常（待定）（2） 輸出狀態(tài)記錄（待定）結(jié)束語短短課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，經(jīng)過整個設(shè)計(jì)過程，這次設(shè)計(jì)使我學(xué)到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識和不足，比如最基本的PL

18、C的選型。通過到圖書館及上網(wǎng)搜索資料，我進(jìn)一步的了解了該領(lǐng)域的好多知識。通過理論分析與實(shí)踐的反復(fù)進(jìn)行和論證，許多問題都有了較好的解決方案。 PLC應(yīng)用技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課，可PLC編程控制器技術(shù)在當(dāng)今社會發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強(qiáng)大的新型PLC、各種特殊模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強(qiáng)有力的工具。所以我更加珍惜這次設(shè)計(jì)。 軟件的部分，依次實(shí)現(xiàn)了PLC流程圖、梯形圖的控制方式。實(shí)訓(xùn)的同時可以對基本的Offic軟件的操作有了一定的熟悉。通過這次課設(shè)使我更加看到了自己的不足，我認(rèn)識到不管做什么事都需要大膽假設(shè)，小心求證，絕不能想當(dāng)然的猜測。而且通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論