彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要彩鋼瓦常用建筑工地和民用的倉(cāng)庫(kù)等臨時(shí)建筑。彩鋼瓦是通過(guò)彩鋼壓瓦機(jī)軋制。本文設(shè)計(jì)了一種基于可編程控制器S7-200PLC的彩鋼壓瓦機(jī)的控制系統(tǒng)。當(dāng)彩鋼板輸送過(guò)來(lái)時(shí)，采用的光電編碼器檢測(cè)系統(tǒng)就會(huì)對(duì)彩鋼板的運(yùn)動(dòng)位移進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，當(dāng)記錄的數(shù)與設(shè)定值相同時(shí)就會(huì)啟動(dòng)液壓剪切系統(tǒng)來(lái)剪切彩鋼板；在料架和壓輥之間安裝光電開關(guān)來(lái)檢測(cè)有無(wú)料，有料正常工作，無(wú)料則報(bào)警停機(jī)；傳動(dòng)電機(jī)由變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速。本設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，具體介紹了彩鋼壓瓦機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，確定相關(guān)的電路參數(shù)，選擇各個(gè)元器件的型號(hào)，繪出系統(tǒng)的硬件接線圖，軟件的流程圖以及程序的清單。本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)，其剪切精度比較高，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，程序的運(yùn)行也比較穩(wěn)定，能夠提高生產(chǎn)效率，具有一定的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。關(guān)鍵詞：可編程控制器，光電編碼器，變頻調(diào)速，自動(dòng)控制，液壓剪切

ThecontrolsystemdesignofcolorsteeltilemoldingequipmentABSTRACTColorwattsisoftenusedinconstructionandcivilwarehouseandoftenplaces,itisproducedbycolorsteeltilepress.Inhere,wedesignacolorsteeltilemoldingequipmentcontrolsystemandtoachieve,andthiscontrolsystembasedonprogrammablecontrollerS7-200PLC.Whenthethinsteelplatecome,photoelectricencoderautomaticcountingthesizeofthesteel,ifthesizeisconsistentwiththesetvalue,thehydrauliccuttingsystemwillstartandshearthinsteelplate;photoelectricswitchtodetectwhetherthematerial,ifhasmaterial,toworkproperly,ifnomaterial,itwillalarm;thedrivemotortofrequencycontrolbytheinverter.Thedesignincludessystemdesign,systemhardwaredesign,systemsoftwaredesign,introductionthestructureandcompositionofthecolorsteeltilepresscontrolsystem.Determinetherelevantcircuitparameters,selectthecomponentsofthemodel,anddrawthewiringdiagramofthesystem’shardwareandsoftwareflowchartandalistofprocedures.Thedesignofthecoloredsteeltilemachineautomaticcontrolsystem,highcuttingprecision,thecontrolsystemissimple,easytooperateandrunstable,canimprovetheproductionefficiency,ithasacertainvalueandeconomicvalue.KEYWORDS:keywordsPLC,photoelectricencoder,frequencyspeed,Automaticcontrol,hydraulicshear目錄前言 1第1章緒論 21.1彩鋼壓瓦機(jī)發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì) 21.2設(shè)計(jì)的背景 31.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 31.4本章小結(jié) 4第2章彩鋼壓瓦機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 52.1彩鋼壓瓦機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理 52.2控制系統(tǒng)的功能要求 62.3方案論證 62.4本章小結(jié) 7第3章彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 83.1彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 83.2有無(wú)料檢測(cè) 83.2.1光電開關(guān)的工作原理 83.2.2光電開關(guān)的選型和使用 93.3彩鋼瓦剪切控制 103.3.1行程開關(guān)工作原理 103.3.2行程開關(guān)的選型和使用 103.4彩鋼瓦的長(zhǎng)度檢測(cè) 123.4.1光電編碼器工作原理 123.4.2光電編碼器的選擇和安裝 133.5電機(jī)控制 153.5.1變頻器工作原理 153.5.2變頻器的選型和使用 153.6控制PLC 173.6.1PLC的選擇 173.6.2PLC端口的分配 173.7電機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 183.8電源分配電路設(shè)計(jì) 193.9本章小結(jié) 20第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 214.1控制系統(tǒng)主流程 214.2控制系統(tǒng)功能模塊 224.2.1控制系統(tǒng)功能模塊框圖 224.2.2參數(shù)設(shè)置程序 234.2.3自動(dòng)控制程序 234.2.4手動(dòng)控制流程圖及程序 254.2.5液壓系統(tǒng)程序 264.3編程軟件的選擇 274.4本章小結(jié) 27結(jié)論 28謝辭 29參考文獻(xiàn) 30附錄 31外文資料翻譯 38FrequencyVariationSpeedControl 381ThePopularityandProspectofFrequencyVariationSpeedControl 382FrequencyVariationSpeedControlledMode 40變頻技術(shù) 441變頻技術(shù)的普及前景 442變頻調(diào)速控制方式 45前言彩鋼瓦常用建筑工地和民用的倉(cāng)庫(kù)等臨時(shí)建筑。隨著彩鋼瓦的普遍應(yīng)用，現(xiàn)在有許多的大型工礦的廠房、鋼結(jié)構(gòu)屋架、倉(cāng)庫(kù)和大設(shè)備，都使用了彩鋼瓦，有的還使用了琉璃式的彩鋼設(shè)備，使得我們的生活的建筑的外觀更加的整潔、漂亮，更加的豐富多彩。彩鋼瓦是通過(guò)彩鋼壓瓦機(jī)軋制。彩鋼壓瓦機(jī)的結(jié)構(gòu)合理，操作方便，功能齊全，鋼料經(jīng)過(guò)送料、壓型、切斷而成彩鋼瓦。彩鋼瓦機(jī)采用變頻調(diào)速、電腦控制，所以計(jì)量準(zhǔn)確。使用自動(dòng)化控制軟件，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的信息化管理。機(jī)組整體的控制系統(tǒng)采用高集成的網(wǎng)絡(luò)，使得其自動(dòng)化系統(tǒng)的性能更加優(yōu)越。設(shè)備可以單獨(dú)安裝和使用，但是需要人工進(jìn)行裝料。如果能夠安裝自動(dòng)化的裝料和卸料等裝置，來(lái)組成彩鋼瓦設(shè)備生產(chǎn)流水線，則可以自動(dòng)生產(chǎn)，完全不需要進(jìn)行人工操作。本文根據(jù)彩鋼壓瓦機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于S7-200PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、操作簡(jiǎn)捷、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的經(jīng)濟(jì)和使用價(jià)值。本文共分四章介紹了對(duì)彩鋼壓瓦機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。第一章為緒論，主要介紹了設(shè)計(jì)的背景和設(shè)計(jì)的目的意義，以及設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和彩鋼壓瓦機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容進(jìn)行了介紹；第二章為系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，包括對(duì)控制系統(tǒng)的功能要求、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，對(duì)兩種方案進(jìn)行了論證和取舍；第三章為彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中有彩鋼瓦長(zhǎng)度檢測(cè)控制、有無(wú)料檢測(cè)、電機(jī)控制和彩鋼瓦截?cái)嗫刂疲€對(duì)電機(jī)的控制電路、電源的分配電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)；第四章是系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，介紹了整個(gè)控制系統(tǒng)的控制流程，并對(duì)控制系統(tǒng)的各功能模塊進(jìn)行了介紹和編程。本文在編寫的過(guò)程中參考了大量的文獻(xiàn)資料，并得到了指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)，但由于自己的水平有限，內(nèi)容難免會(huì)有錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)大家的批評(píng)指正。第1章緒論1.1彩鋼壓瓦機(jī)發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)壓瓦機(jī)的發(fā)展歷程既是一波三折的又是漫長(zhǎng)的。在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇及第一個(gè)五年計(jì)劃期間里，我國(guó)磚瓦機(jī)械制造業(yè)經(jīng)歷了從無(wú)到有，并且在最后得到了迅猛的發(fā)展。剛開始國(guó)家計(jì)劃對(duì)外引進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行仿造改制，并安排在礦山機(jī)械廠和建筑機(jī)械廠進(jìn)行生產(chǎn)。后來(lái)，一些彩鋼瓦廠在自己的車間和設(shè)備的基礎(chǔ)上，也開始了對(duì)彩鋼瓦設(shè)備和配件進(jìn)行生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的彩鋼瓦設(shè)備種類較少，而且技術(shù)比較落后，主要生產(chǎn)的有琉璃瓦設(shè)備普通型彩鋼機(jī)、單板機(jī)、小型輥壓機(jī)等。在這期間，因?yàn)榍疤K聯(lián)引進(jìn)的磚瓦機(jī)設(shè)備和輪窯焙燒技術(shù)，縣級(jí)以上的磚瓦企業(yè)開始了半機(jī)械化生產(chǎn)模式，我國(guó)的磚瓦機(jī)械制造技術(shù)和水平得到了很大的提高。在1965年到1985年的期間里，國(guó)家成立了專門的磚瓦研究所，而且在1966年吉林市磚瓦廠研制并成功生產(chǎn)出了粉煤灰產(chǎn)配比達(dá)到了百分之五十的燒結(jié)磚。在這個(gè)基礎(chǔ)上，1968年又在徐州吉祥的榮山磚廠和四川的磚瓦廠研制并成功生產(chǎn)出了煤矸石全內(nèi)燃燒結(jié)磚；在天津的長(zhǎng)征磚瓦廠研究出隧道窯一次碼燒生產(chǎn)工藝；在北京市南湖渠磚廠研究出小斷面一次碼燒工藝。而且在國(guó)家的投資下，又在南京的新寧磚瓦廠、西安的實(shí)驗(yàn)磚瓦廠、常熟的磚瓦廠成功建造了普通型多孔磚的生產(chǎn)線及空心磚的生產(chǎn)線。在無(wú)錫市的利農(nóng)磚瓦廠建造了空心磚制品的生產(chǎn)線。同時(shí)，在國(guó)家相關(guān)部門的組織下，在相關(guān)科研和設(shè)計(jì)單位的緊密配合下，建設(shè)了一大批生產(chǎn)磚瓦機(jī)械的企業(yè)，并且都成為了主干，生產(chǎn)出了年產(chǎn)量達(dá)到五六千萬(wàn)的真空擠磚機(jī)等產(chǎn)品。在這期間，我國(guó)磚瓦工業(yè)裝備的技術(shù)水平由30年代的一無(wú)所有達(dá)到了60年代的國(guó)際水平。在1985年至今的期間里，由于國(guó)家的改革開放，使得我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城鄉(xiāng)的基本建設(shè)開始了高速的發(fā)展。有了國(guó)家強(qiáng)有力的政策支撐，我國(guó)的磚瓦行業(yè)自身也在努力的在土地資源及能源的節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和資源的綜合利用上大力發(fā)展，以黏土、煤矸石、頁(yè)巖和粉煤灰為原料的燒結(jié)空心制品整套設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)也完全發(fā)展成熟。在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，我國(guó)的工藝技術(shù)水平大幅度的提高，其中全內(nèi)燃焙技術(shù)也達(dá)到了上世紀(jì)80到90年代的世界水平。現(xiàn)如今我國(guó)在彩鋼瓦設(shè)備的需求點(diǎn)主要是集中在中大型、重型的高端產(chǎn)品上。我國(guó)在金加和金切的進(jìn)口數(shù)量和金額上雖然都出現(xiàn)了下降，不過(guò)加工中心的增速依然是正的，這就顯示出我國(guó)對(duì)于高端機(jī)床的需求依舊是很大的。由于市場(chǎng)的需求，我國(guó)的機(jī)床企業(yè)在研發(fā)上努力提高，產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)也進(jìn)一步的優(yōu)化，彩鋼瓦設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也得到了很高的提升。彩鋼瓦壓型設(shè)備的行業(yè)是隨著磚瓦行業(yè)的發(fā)展而得到發(fā)展的，從無(wú)到有，從小至大，彩鋼行業(yè)實(shí)現(xiàn)了自主的升級(jí)以及技術(shù)的更新?lián)Q代，也開發(fā)出了很多的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，整個(gè)行業(yè)正朝著更好更高的目標(biāo)向前進(jìn)著。所以，未來(lái)在我國(guó)機(jī)床替代進(jìn)口的空間依然很大。1.2設(shè)計(jì)的背景彩鋼瓦壓型設(shè)備由放料、壓型、剪切組成。其組成部分包括：整機(jī)、PLC控制系統(tǒng)、自動(dòng)剪切系統(tǒng)和液壓泵站系統(tǒng)。該設(shè)備采用高水平的自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的信息化管理。整機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)用了高集成的網(wǎng)絡(luò)，使得自動(dòng)化系統(tǒng)的性能更加優(yōu)越。能夠生產(chǎn)出強(qiáng)度高、平整美觀、結(jié)實(shí)耐用的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用在民用和工業(yè)所用的建筑，包括廠房、車庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、影院、體育館和展覽館等。隨著彩鋼瓦成型設(shè)備在我國(guó)的發(fā)展和普及，現(xiàn)在有許多的工礦的廠房、鋼結(jié)構(gòu)的屋架、倉(cāng)庫(kù)和大型的設(shè)備都使用了彩鋼瓦，甚至有的也使用了琉璃式彩鋼設(shè)備，使得我們的生活建筑更加美觀和豐富多彩?；诖?，本文旨在設(shè)計(jì)一款操作簡(jiǎn)單，精準(zhǔn)度高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的彩鋼壓瓦機(jī)全自動(dòng)控制系統(tǒng)。1.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：首先進(jìn)行的是系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，在總體設(shè)計(jì)中提出本設(shè)計(jì)對(duì)控制系統(tǒng)的功能要求，以此來(lái)作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，接著進(jìn)行方案的分析，并對(duì)采用的方案二的彩鋼瓦成型控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和基本的工作原理進(jìn)行介紹；然后進(jìn)行的為彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中有彩鋼瓦長(zhǎng)度檢測(cè)控制、有無(wú)料檢測(cè)、電機(jī)控制和彩鋼瓦截?cái)嗫刂?，還對(duì)電機(jī)的控制電路、電源的分配電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)；最后進(jìn)行的是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，介紹了整個(gè)控制系統(tǒng)的控制流程，并對(duì)控制系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了介紹和編程。1.4本章小結(jié)本章主要提出了課題背景和目的意義，并介紹了國(guó)內(nèi)壓瓦機(jī)行業(yè)的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景，最后對(duì)后面的設(shè)計(jì)內(nèi)容作了概括性的合理規(guī)劃。第2章彩鋼壓瓦機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1彩鋼壓瓦機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理本設(shè)計(jì)彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)備組成如圖2-1所示：1、開卷機(jī)；2、光電開關(guān)；3、矯直輥；4、成型輥5、動(dòng)力輥；6、測(cè)量輥；7、電機(jī)；8、光電編碼器9、刀具；10，11、限位開關(guān)圖2-1彩鋼瓦成型設(shè)備結(jié)構(gòu)組成在圖2-1中，PLC完成開卷機(jī)、矯正輥和成型輥的同步傳送，料機(jī)有無(wú)料檢測(cè)，彩鋼板位移檢測(cè)，切刀控制，主電機(jī)的變頻調(diào)速等工作。本控制系統(tǒng)的基本工作原理是這樣的：剛開始的時(shí)候是手動(dòng)控制，人工運(yùn)料到料機(jī)，并將薄鋼板穿入矯直輥,然后手動(dòng)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)將料送到刀口。然后啟動(dòng)自動(dòng)控制按鈕，光電編碼器和計(jì)數(shù)器復(fù)位。此時(shí)光電開關(guān)2檢測(cè)到有料，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)控制狀態(tài)。通過(guò)變頻器的調(diào)速，來(lái)控制夾輥的轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂票′摪宓倪\(yùn)送速度。光電編碼器8通過(guò)檢測(cè)測(cè)量輥6轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)來(lái)計(jì)算彩鋼板運(yùn)動(dòng)位移，當(dāng)測(cè)量的位移達(dá)到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)液壓剪切系統(tǒng)，控制刀具下行剪切鋼板。當(dāng)料機(jī)上的鋼料用完時(shí)，光電開關(guān)2檢測(cè)后發(fā)送信號(hào)給控制系統(tǒng)，然后報(bào)警停機(jī)。2.2控制系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)需要滿足以下的控制要求：⑴控制系統(tǒng)分手動(dòng)擋和自動(dòng)擋。手動(dòng)檔時(shí)，用點(diǎn)動(dòng)的方式，人工完成鋼板穿帶，零位校準(zhǔn)。自動(dòng)檔時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成鋼板的成型、剪切工作。⑵自動(dòng)檢測(cè)料機(jī)上有無(wú)料。若有料，設(shè)備正常運(yùn)行；若無(wú)料，報(bào)警停機(jī)。⑶電機(jī)通過(guò)變頻器調(diào)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)速度的控制。⑷能夠?qū)Σ输撏哌M(jìn)行定長(zhǎng)剪切，通過(guò)觸摸屏設(shè)置剪切尺寸參數(shù)和數(shù)量參數(shù)，可根據(jù)不同需求改變其參數(shù)。⑸剪切精度要求在一定范圍內(nèi)，誤差不超過(guò)0.1mm。本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單的分為控制部分、輸入模塊和輸出模塊，其結(jié)構(gòu)組成和工作原理可以由下圖2-2的框圖表示:圖2-2系統(tǒng)方框圖2.3方案論證在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)了兩種方法對(duì)彩鋼板的位移進(jìn)行檢測(cè)，下面對(duì)這兩種方法進(jìn)行介紹并取舍：方案一:彩鋼瓦機(jī)對(duì)薄鋼板的剪切是定長(zhǎng)剪切，在彩鋼瓦機(jī)的刀具后面安裝一個(gè)接近開關(guān)，當(dāng)薄鋼板經(jīng)過(guò)輥并通過(guò)刀口到達(dá)之前預(yù)定的位置時(shí)，接近開關(guān)就會(huì)檢測(cè)到并發(fā)送信號(hào)給PLC，然后PLC又發(fā)送信號(hào)使機(jī)床停止，并啟動(dòng)液壓剪切系統(tǒng)將彩鋼剪切。如果薄鋼板超過(guò)了預(yù)定的位置，系統(tǒng)就會(huì)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到與預(yù)定值一致。改變接近開關(guān)與刀具的距離就能夠改變?cè)O(shè)定剪切板的尺寸。但是，不足之處就是，彩鋼必須只有到達(dá)預(yù)定位置和沒(méi)有到達(dá)預(yù)定位置這兩種粗略的狀態(tài)，控制系統(tǒng)不能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)際的尺寸和預(yù)先設(shè)定參數(shù)的差距值，因此使PLC控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)不好把握，容易造成較大的誤差。方案二：用旋轉(zhuǎn)光電編碼器來(lái)測(cè)量鋼板實(shí)際的尺寸，光電編碼器的安裝與輥同軸，根據(jù)輥的周長(zhǎng)和旋轉(zhuǎn)周數(shù)就能夠準(zhǔn)確方便的計(jì)算出鋼板所經(jīng)過(guò)的位移，再將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)以脈沖的形式發(fā)送給PLC進(jìn)行儲(chǔ)存和處理。當(dāng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)值一致時(shí)，PLC就會(huì)啟動(dòng)液壓剪切系統(tǒng)進(jìn)行剪切。通過(guò)觸摸屏改變?cè)O(shè)定的參數(shù)，就可以改變所剪港版的尺寸。本方案的優(yōu)點(diǎn)：在不掉電的情況下，繼電器可以準(zhǔn)確的記錄鋼板的尺寸參數(shù)，控制的精度比方案一要高。相對(duì)于方案一，方案二使用旋轉(zhuǎn)編碼器代替了接近開關(guān)，成本有所增加，編程也相對(duì)復(fù)雜，但是其控制精度要高很多，而且增加的成本也在可承受的范圍之內(nèi)，性價(jià)比很高，總體上方案二比方案一要好。綜上，本設(shè)計(jì)采用方案二。2.4本章小結(jié)本章主要介紹了彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的控制要求，對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了介紹和取舍，并根據(jù)要求設(shè)計(jì)出彩鋼瓦成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，標(biāo)出了此系統(tǒng)所涉及到的主要硬件設(shè)備，詳細(xì)介紹說(shuō)明了彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的工作原理及運(yùn)行過(guò)程。第3章彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容在本彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們需要設(shè)計(jì)的內(nèi)容有以下的幾個(gè)方面：有無(wú)料的檢測(cè)，彩鋼瓦長(zhǎng)度的檢測(cè)，彩鋼瓦剪切控制，電機(jī)的控制，控制PLC，電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)，電源分配電路的設(shè)計(jì)。3.2有無(wú)料檢測(cè)在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，需要對(duì)設(shè)備上的料（彩鋼板）進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到設(shè)備上有料，則系統(tǒng)正常工作；如果檢測(cè)到無(wú)料，則會(huì)報(bào)警停機(jī)。在這里，我們選擇光電開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)此控制要求。3.2.1光電開關(guān)的工作原理光電開關(guān)是工業(yè)生產(chǎn)中常用的傳感器，光電開關(guān)又叫光電傳感器，是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，原理是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的反射和遮擋，由同步的回路來(lái)選通電路，從而檢測(cè)被測(cè)物體的有無(wú)。光電開關(guān)將輸入的電流轉(zhuǎn)換成光信號(hào)在發(fā)射器上射出，然后接收器根據(jù)接收到的光線的有無(wú)或強(qiáng)弱對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。其原理圖如下圖3-1所示：圖3-1光電開關(guān)原理圖3.2.2光電開關(guān)的選型和使用本設(shè)計(jì)選用DC24V的對(duì)射型光電開關(guān)，選型歐姆龍E3JK-5M1。其由發(fā)射器和接收器組成，結(jié)構(gòu)上是兩者互相分離的，如果光束被中斷，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)信號(hào)的變化。其參數(shù)如下表3-1所示：表3-1光電開關(guān)E3JK-5M1參數(shù)檢測(cè)方式對(duì)射型連接方式導(dǎo)線引出式檢測(cè)距離5M輸出繼電器輸出狀態(tài)入光時(shí)ON遮光時(shí)ON行程開關(guān)在與PLC連接時(shí)，它的0V按鈕與PLC的輸入端COM連接，其輸出端和PLC的輸入端連接。當(dāng)光電開關(guān)的輸出為高電平的時(shí)候就表示有東西擋住了發(fā)射器發(fā)出的光線，其接收器就接受不到光線，說(shuō)明光電開關(guān)之間有物體存在。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，光電開關(guān)會(huì)一直檢測(cè)輥上的彩鋼板，如果檢測(cè)到?jīng)]有鋼板，就會(huì)發(fā)送信號(hào)給PLC，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出指令，使設(shè)備停機(jī)。光電開關(guān)工作示意圖如下圖3-2所示：圖3-2光電開關(guān)工作示意圖光電開關(guān)接收器與PLC的連接圖如下圖3-3所示：圖3-3光電開關(guān)與PLC連接3.3彩鋼瓦剪切控制在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，需要對(duì)液壓剪切系統(tǒng)的刀具進(jìn)行限位，確定刀具下切和上行的位置。如果不進(jìn)行限位的話，刀具就會(huì)下切過(guò)頭，或者上行過(guò)頭，直至撞擊停止，不僅會(huì)使刀具撞壞，還會(huì)對(duì)液壓剪切系統(tǒng)造成損壞，造成剪切的不準(zhǔn)確。在這里，我們使用行程開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)此控制要求。3.3.1行程開關(guān)工作原理行程開關(guān)是位置開關(guān)的一種，常被生產(chǎn)工廠用來(lái)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部位的行程以及對(duì)運(yùn)動(dòng)部位的限位保護(hù)。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部位碰撞到行程開關(guān)的觸頭時(shí)，觸頭就會(huì)發(fā)生動(dòng)作將控制電路接通或斷開，從而達(dá)到生產(chǎn)所需要的控制目的。此類開關(guān)還可以用來(lái)使機(jī)械在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中按一定的要求進(jìn)行停止、變速、反向運(yùn)動(dòng)等。3.3.2行程開關(guān)的選型和使用本設(shè)計(jì)選用LX19系列中的JLXK1-311，在彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中要用到的有兩個(gè)行程開關(guān)，分別用來(lái)檢測(cè)液壓剪切系統(tǒng)中刀具的上限位置和下限位置。其參數(shù)如下表3-2所示：表3-2行程開關(guān)JLXK1-311的參數(shù)動(dòng)作力≤20N超作行程≥2㎜動(dòng)作行程1～3㎜觸頭換接時(shí)間≤4ms額定電壓380AC，220DC額定電流2A結(jié)構(gòu)形式直動(dòng)防護(hù)式其安裝及液壓系統(tǒng)示意圖如下圖3-4所示：1、油箱，2、濾油器，3、液壓泵，4、8、單向閥，5、壓力表，6、溢流閥，7、換向閥，9、單向節(jié)流閥，10、液壓缸，11、12、行程開關(guān)SQ2、SQ3圖3-4液壓系統(tǒng)與行程開關(guān)安裝圖刀具上限位置開關(guān)將刀具目前的位置信息發(fā)送給PLC，告訴控制系統(tǒng)刀具是在原位還是已經(jīng)下行，如果是已經(jīng)下行，則是否下行到位。如果刀具下行已經(jīng)到位，則SQ3就會(huì)給PLC發(fā)送信息，表明鋼板已經(jīng)被剪切，然后刀具進(jìn)行復(fù)位，這時(shí)，SQ2就會(huì)發(fā)送復(fù)位位置的信號(hào)，如果復(fù)位沒(méi)有成功，系統(tǒng)則繼續(xù)停止不會(huì)開車。行程開關(guān)在與PLC連接時(shí)，行程開關(guān)的0V與PLC的COM端連接，輸出端與PLC的輸入端連接，其與PLC的連接圖如下圖3-5所示：圖3-5行程開關(guān)與PLC連接3.4彩鋼瓦的長(zhǎng)度檢測(cè)在生產(chǎn)中，我們需要根據(jù)用戶的不同需求生產(chǎn)不同長(zhǎng)度的彩鋼瓦。所以在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，需要對(duì)彩鋼瓦能夠進(jìn)行定長(zhǎng)剪切，而要實(shí)現(xiàn)彩鋼瓦的定長(zhǎng)剪切就需要在生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)彩鋼板進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，檢測(cè)其運(yùn)動(dòng)的位移。在這里，我們使用光電編碼器和高速計(jì)數(shù)器的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)此控制要求。3.4.1光電編碼器工作原理所謂的光電編碼器指的是一種能夠通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上機(jī)械的幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)或者數(shù)字量的傳感器。光電編碼器安裝在輥上，與輥同軸，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它會(huì)跟著輥一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)光電檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出脈沖信號(hào)，脈沖的個(gè)數(shù)和位移量有一定的比例關(guān)系，通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)就可以計(jì)算出相應(yīng)的位移，其公式為：(n1為脈沖個(gè)數(shù)，D為輥徑，n2為每周脈沖數(shù))。電機(jī)既正轉(zhuǎn)也反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)，反轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)。對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)向，我們可以增加一對(duì)發(fā)光和接收裝置并將這兩對(duì)發(fā)光的接受裝置錯(cuò)開光柵節(jié)距的1/4，脈沖序列A和脈沖序列B的相位差為90度，正轉(zhuǎn)時(shí)A在B前面，反轉(zhuǎn)則A在B后面。其示圖如下圖3-6所示：（a）正轉(zhuǎn)（b）反轉(zhuǎn)圖3-6區(qū)分旋轉(zhuǎn)方向的A、B兩組脈沖序列3.4.2光電編碼器的選擇和安裝光電編碼器的選擇能夠?qū)ο到y(tǒng)的整體性能起到至關(guān)重要的作用，因此需要謹(jǐn)慎的選擇。在本設(shè)計(jì)中我們選用歐姆龍型號(hào)為E6B2-CWZ6C2000P/R的光電旋轉(zhuǎn)編碼器。其參數(shù)如下表3-3所示：表3-3E6B2-CWZ6C2000P/R的參數(shù)外徑Ф40電源電壓DC5V～24V輸出形式PNP型開路輸出響應(yīng)最高頻率100KHZA、B相相差度數(shù)90度讀出方式接觸式脈沖數(shù)4000/周旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在輥上，在安裝的時(shí)候要與輥同軸，其安裝示意圖如下圖3-7所示：圖3-7光電編碼器安裝示意圖其與PLC連接方式方式如下圖3-8所示：圖3-8旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC連接光電編碼器在安裝時(shí)要注意的問(wèn)題有：旋轉(zhuǎn)編碼器在安裝的過(guò)程中要輕輕的推入被套軸，不能夠用錘子等物件敲擊，從而避免使編碼器受到損壞；安裝時(shí)應(yīng)該使用板彈簧，從而避免與旋轉(zhuǎn)編碼器的剛性連接；如果長(zhǎng)期使用后，需要檢查板彈簧相對(duì)于編碼器是否松動(dòng)以及固定編碼器的螺釘是否松動(dòng)，如果松動(dòng)，需要進(jìn)行加緊。旋轉(zhuǎn)編碼器在電氣連接時(shí)要注意的問(wèn)題:為了防止輸出電路的損壞，編碼器在接線時(shí)，它的輸出線之間不能有搭接現(xiàn)象；編碼器的接地線要盡量的粗點(diǎn)，一般直徑要大于3毫米；編碼器在配線時(shí)，它的電纜的選用應(yīng)該選用屏蔽電纜；為了保護(hù)編碼器，與其接在一起的各種設(shè)備不能有靜電，接地要良好；編碼器在使用時(shí)要避免在強(qiáng)電磁波環(huán)境中使用。3.5電機(jī)控制在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，在生產(chǎn)過(guò)程的手動(dòng)操作階段時(shí)，需要通過(guò)控制主電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來(lái)把料送至刀口，而且在生產(chǎn)的過(guò)程中也需要對(duì)輥的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)幅進(jìn)行控制。在這里，我們使用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)此控制要求。3.5.1變頻器工作原理變頻器是一種通過(guò)微電子技術(shù)和變頻技術(shù)來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的工作電源的頻率從而控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的電力控制設(shè)備。變頻器通過(guò)對(duì)電力半導(dǎo)體器件的通斷來(lái)把電壓和頻率固定不變的交流電變成電壓和頻率都可以調(diào)動(dòng)的交流電源?，F(xiàn)在一般用的變頻器基本上運(yùn)用的是交-直-交方式，它是先通過(guò)整流器把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可以控制的交流電源后提供給電動(dòng)機(jī)。3.5.2變頻器的選型和使用本彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是西門子的變頻器，其型號(hào)為：MICROMASTER440。其參數(shù)如下表3-4所示：表3-4西門子變頻器MM440參數(shù)電源電壓380～480VAC輸出頻率0～650HZ繼電器輸出3個(gè)30VDC/5A,可編程模擬輸入0～10VDC,0～20MaDC輸入頻率47～63HZ模擬輸出2個(gè)0～20mADC變頻器與電機(jī)和三相電的連接電路如下圖3-9所示：圖3-9變頻器電路圖電機(jī)傳動(dòng)示意圖如圖3-10所示：圖3-10電機(jī)傳動(dòng)示意圖3.6控制PLC3.6.1PLC的選擇西門子公司所生產(chǎn)的S7-200系列PLC是一種小型的PLC，它使用的是疊裝式的結(jié)構(gòu)，既擁有非常豐富的指令又有很強(qiáng)大的功能，而且它的結(jié)構(gòu)也很緊湊，可靠性很高，擴(kuò)展起來(lái)也比較方便，因此，這種型號(hào)的性價(jià)比比較高。通過(guò)對(duì)S7-200系列PLC的了解，再根據(jù)本設(shè)計(jì)的需求，我們選擇S7-200CPU226DC/DC/DC。其參數(shù)如下表3-5所示：表3-5S7-200CPU226相關(guān)參數(shù)輸入數(shù)24輸入輸出數(shù)16輸出高速計(jì)數(shù)器6個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器256位計(jì)數(shù)器總數(shù)256計(jì)數(shù)器電源電壓20.4～28.8VDC輸入電流150/1050mA，24VDC3.6.2PLC端口的分配本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的PLC的I/O點(diǎn)地址分配如下表3-6所示。本設(shè)計(jì)所選用的CPU型號(hào)為CPU226DC/DC/DC，它的電源接入既有直流電源又有交流電源，信號(hào)輸出也是既有直流電源又有交流電源，而且這些電源的等級(jí)也各不一樣，因此，我們?cè)谶x擇各個(gè)電源的時(shí)候要獨(dú)立分開，不能夠相互干擾。本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)所使用到的按鈕有兩種，一種是點(diǎn)動(dòng)式的按鈕，作用是對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行手動(dòng)的控制；還有一種是可以鎖存狀態(tài)的按鈕，即手動(dòng)/自動(dòng)按鈕。在本設(shè)計(jì)中有一點(diǎn)需要注意：因?yàn)樾枰獙?duì)光電旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)射的的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，所以就要用到PLC中的一個(gè)高速計(jì)數(shù)器。表3-6I/O口的地址分配3.7電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)主要包括兩方面，一方面是變頻器和電機(jī)的連接，一方面是刀具執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電氣連接，其電機(jī)的控制電路如下圖3-11所示。在圖3-11的電機(jī)電路中，使用的電源為三相市電輸入，為了對(duì)變頻器和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，就需要串聯(lián)兩個(gè)斷路器QF1和QF2。電動(dòng)機(jī)M1控制輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)M2負(fù)責(zé)給液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。在一般的情況之下，QF1和QF2是閉合的。斷路器A-QF1、B-QF1的額定電流應(yīng)大于電機(jī)的額定電流。主電機(jī)M1選用的是Y132S-6，額定功率3KW，額定電流6.8A；液壓泵電機(jī)選用的是Y132S2-2，額定功率7.5KW，額定電流15A。所以選擇的斷路器前者為C65N-C10A/1P,額定電流為10A；后者為GV2-ME20C，額定電流為20A。圖3-11主電路3.8電源分配電路設(shè)計(jì)在整個(gè)控制系統(tǒng)中，所有的設(shè)備和元器件使用的不會(huì)是相同的電源，比如，液壓泵電機(jī)使用的是三相市電，PLC輸入的是220V的交流電。所以，對(duì)這些元器件所使用的電源進(jìn)行合理的分配。電源分配電路如下圖3-12所示：圖3-12電源分配電路3.9本章小結(jié)本章主要進(jìn)行了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并介紹了PLC外圍設(shè)備的型號(hào)、工作原理、安裝的方法和使用使用的方法，例如變頻器、光電編碼器、行程開關(guān)和光電開關(guān)。同時(shí)，也對(duì)電機(jī)和配電的電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本章還對(duì)使用的PLC的進(jìn)行了選型和介紹，并進(jìn)行了輸入和輸出I/O口地址的分配。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)主流程本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)分兩部分，一部分為系統(tǒng)在手工的操作方式下的運(yùn)行，另一部分為系統(tǒng)在自動(dòng)的方式下的運(yùn)行。它的主流程如下面圖4-1所示：圖4-1主流程在上面的主流程圖中，先進(jìn)行初始化，接著讀觸摸屏的參數(shù)值，然后按下電源按鈕，就會(huì)使主電路接通，緊接著就會(huì)進(jìn)行工作方式的選擇，可以選擇手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式兩種。如果選擇了手動(dòng)的工作方式，因?yàn)樗倪\(yùn)行次數(shù)較少，所以每次執(zhí)行完成一次手動(dòng)子程序后都會(huì)直接再返回到工作方式的選擇。然后選擇自動(dòng)工作方式，自動(dòng)的子程序運(yùn)行起來(lái)比手動(dòng)的子程序復(fù)雜，每次執(zhí)行完成一次自動(dòng)子程序后，都會(huì)進(jìn)行以此判斷，如果經(jīng)過(guò)判斷工作方式?jīng)]有發(fā)生改變，那么就會(huì)直接返回到自動(dòng)的子程序；如果經(jīng)過(guò)判斷工作方式發(fā)生了改變，那么就會(huì)返回到工作方式的選擇。由上可知，在控制系統(tǒng)的主流程圖中一共有兩個(gè)主體，分別是手動(dòng)的控制流程和自動(dòng)的控制流程。由圖可知，系統(tǒng)進(jìn)入到自動(dòng)控制的子流程時(shí)，會(huì)先對(duì)設(shè)備上的鋼料進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)到無(wú)料，就會(huì)報(bào)警并返回到工作方式的選擇，然后選擇手動(dòng)進(jìn)行人工裝料；如果檢測(cè)到有料，就會(huì)啟動(dòng)變頻器，可以通過(guò)變頻器調(diào)整輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而控制彩鋼瓦的生產(chǎn)速度。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，就會(huì)通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送的脈沖信號(hào)的計(jì)算，計(jì)算出彩鋼板移動(dòng)的位移，如果達(dá)到設(shè)定值，那么就會(huì)發(fā)送沖壓信號(hào)，使刀具下切將彩鋼板剪切。4.2控制系統(tǒng)功能模塊控制系統(tǒng)功能模塊框圖圖4-2控制系統(tǒng)功能模塊框圖4.2.2參數(shù)設(shè)置程序在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，我們需要對(duì)剪切的彩鋼瓦長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)置，而且在剪切之前，電機(jī)會(huì)通過(guò)高速和降速階段來(lái)將彩鋼板送到設(shè)定的長(zhǎng)度參數(shù)位置，對(duì)高速點(diǎn)和降速點(diǎn)也需要進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。參數(shù)設(shè)置的程序如下圖4-3所示：圖4-3參數(shù)設(shè)置程序4.2.3自動(dòng)控制程序在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，手動(dòng)控制結(jié)束后就會(huì)進(jìn)入自動(dòng)控制階段。在自動(dòng)控制階段，依次會(huì)完成高速計(jì)數(shù)器的復(fù)位，檢測(cè)有無(wú)料，變頻器通過(guò)高低速來(lái)使彩鋼板運(yùn)動(dòng)到設(shè)定的剪切長(zhǎng)度位置，然后發(fā)送沖壓信息，刀具下切，最后刀具恢復(fù)。自動(dòng)控制程序如下圖4-4所示：圖4-4自動(dòng)控制程序4.2.4手動(dòng)控制流程圖及程序相比于上面的主流程圖來(lái)說(shuō)，手動(dòng)控制的子流程是比較簡(jiǎn)單的，分別用到兩個(gè)按鈕來(lái)控制主電機(jī)的前進(jìn)和停止，使控制系統(tǒng)在進(jìn)入到自動(dòng)運(yùn)行的方式之前能夠人工的使彩鋼板穿過(guò)各個(gè)輥一直到達(dá)刀具的位置。其手動(dòng)控制的流程圖如下圖4-5所示。在手動(dòng)控制流程圖4-2中，在手動(dòng)的方式下所用到的兩個(gè)按鈕SB3和SB4全部都是點(diǎn)動(dòng)式的按鈕，這兩個(gè)按鈕分別控制的是主電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。只要將相應(yīng)的按鈕按下，PLC就會(huì)根據(jù)編寫出的程序的指令來(lái)控制相應(yīng)的輸出端的通斷情況，從而控制變頻器所發(fā)脈沖的方向輸出以及頻率輸出，并依此來(lái)達(dá)到對(duì)輥的前進(jìn)和后退的控制。圖4-5手動(dòng)控制流程在一般的控制系統(tǒng)中，對(duì)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制需要用到接觸器的連鎖。但是，在此彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對(duì)主電機(jī)的控制是通過(guò)變頻器進(jìn)行的，通過(guò)變頻器來(lái)控制主電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、高速、中速、低速，所以在手動(dòng)控制階段，對(duì)主電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制是通過(guò)變頻器的，不用進(jìn)行互鎖。手動(dòng)控制的程序如下圖4-6所示：圖4-6手動(dòng)控制程序4.2.5液壓系統(tǒng)程序在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，我們需要對(duì)液壓系統(tǒng)的啟停和刀具的上行、下切進(jìn)行控制，其中既有手動(dòng)方式，又有自動(dòng)方式。本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)控制程序如下圖4-7所示：圖4-7液壓系統(tǒng)程序4.3編程軟件的選擇本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的程序的編寫選用西門子的STEP7-Micro/WIN編程軟件。此軟件是西門子基于Windows專門為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)開發(fā)的應(yīng)用軟件。此軟件的特點(diǎn)：功能非常強(qiáng)大，而且界面也比較友好，使用起來(lái)非常方便。使用這個(gè)軟件用戶不僅能夠?qū)LC應(yīng)用程序進(jìn)行編寫，而且還能夠?qū)λ幊绦蜻M(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)試來(lái)驗(yàn)證編寫的程序是否正確。所以說(shuō)，STEP7-Micro/WIN編程軟件對(duì)于使用S7-200系列PLC的用戶來(lái)說(shuō)是一種極好的編程軟件。4.4本章小結(jié)本章主要是對(duì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，首先對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的主流程進(jìn)行了介紹，然后通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)功能模塊的介紹，分別對(duì)參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)控制、自動(dòng)控制、液壓系統(tǒng)控制進(jìn)行了說(shuō)明并編寫了程序，最后對(duì)編程所使用的軟件進(jìn)行了選擇和介紹。結(jié)論本彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了預(yù)期的目的。當(dāng)彩鋼板輸送過(guò)來(lái)時(shí)，采用的光電編碼器檢測(cè)系統(tǒng)就會(huì)對(duì)彩鋼板的運(yùn)動(dòng)位移進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，當(dāng)記錄的數(shù)與設(shè)定值相同時(shí)就會(huì)啟動(dòng)液壓剪切系統(tǒng)來(lái)剪切彩鋼板；在料架和壓輥之間安裝光電開關(guān)來(lái)檢測(cè)有無(wú)料，有料正常工作，無(wú)料則報(bào)警停機(jī)；傳動(dòng)電機(jī)由變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速。此系統(tǒng)基于西門子S7-200系列PLC，選用CPU226，結(jié)合了變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器，對(duì)所用到的各種設(shè)備及元器件進(jìn)行了合理的選型和布置，并通過(guò)STEP7-Micro/WIN編程軟件進(jìn)行了程序的編寫。相對(duì)于交流伺服系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，運(yùn)用PLC和變頻器配合對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制的性能稍微有點(diǎn)差距，但是對(duì)于本設(shè)計(jì)所要求的控制范圍，采用PLC與變頻器結(jié)合的性價(jià)比較高。此控制系統(tǒng)的缺陷是沒(méi)有使用觸摸屏，參數(shù)的設(shè)置是在程序中直接設(shè)置的，在生產(chǎn)不同長(zhǎng)度彩鋼瓦的時(shí)候，需要將程序內(nèi)設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行改變，沒(méi)有使用觸摸屏方便。雖然在彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中參考了大量的文獻(xiàn)資料，并得到了指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)，但由于自己的水平有限，內(nèi)容難免會(huì)有錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)大家的批評(píng)指正。謝辭在三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我得到了指導(dǎo)老師馬利民的悉心指導(dǎo)。在資料的查找，設(shè)計(jì)的步驟和論文的編寫方面，馬利民老師都給我提供了許多的幫助，并提出了寶貴的意見。每當(dāng)在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)錯(cuò)誤和疑問(wèn)時(shí)，馬老師都會(huì)指出，并耐心的給我解釋和更正。馬老師嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度以及對(duì)我的嚴(yán)格要求使我受益匪淺，在這里，向尊敬的馬老師表示衷心的感謝。同時(shí)，也要感謝這段時(shí)間給予我?guī)椭椭С值耐瑢W(xué)。最后，也感謝在百忙之中對(duì)我的論文進(jìn)行評(píng)審的各位評(píng)審老師，感謝大家對(duì)我的論文提出的寶貴意見！參考文獻(xiàn)桂興春,林艾光.液壓與氣壓傳動(dòng).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2011姜繼海.液壓與氣壓傳動(dòng).北京:高等教育出版社,2002曹玉平,閻祥安.液壓傳動(dòng)與控制.天津:天津大學(xué)出版社,2004林敏.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及工程應(yīng)用.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2012林敏.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及系統(tǒng).北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,1999王毅,張?jiān)缧?過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007宋淑彩,劉建臣.AutoCAD2008實(shí)用教程.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2009李方園.西門子S7系列PLC電氣控制精解.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008劉華波.西門子S7-200PLC編程及應(yīng)用案例精選.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè).西門子(中國(guó))有限公司龔仲華.S7-200系列PLC應(yīng)用技術(shù).北京:人民郵電出版社,2011王瑾,孫艷萍.變頻調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012趙燕.傳感器原理及應(yīng)用.北京:北京大學(xué)出版社,2010吳建平.傳感器原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009附錄附錄A程序外文資料翻譯FrequencyVariationSpeedControl1ThePopularityandProspectofFrequencyVariationSpeedControlTheelectricalmachineryexchangefrequencyconversionvelocitymodulationtechnologyistheelectricitysaving,theimprovementtechnicalprocessimprovestheproductqualityandtheimprovementenvironment,theimpetustechnologyadvancementonemainmethodnowThefrequencyconversionvelocitymodulationbyitsoutstandingvelocitymodulationandthebrakingquality,thehighefficiency,thehighpowerfactorandtheelectricitysavingeffect,thewidespreadapplicablescopeandothermanymeritsbythedomesticgrandfatherwasthoughtmosthasthedevelopmentfuturevelocitymodulationway.Theelectricaltransmissioncontrolsystemusuallybytheelectricmotor,thecontroldeviceandtheinformationinstalls3partstobecomposed,theelectricaltransmissionrelatesusestheelectricmotorbytosavetheelectricalenergyandtocontrolthemachineryreasonablytheoperatingcondition,therealizationelectricalenergy-mechanicalenergytransformation,achieves,thehighproduction,thelowconsumptiongoalhighquality.Theelectricaltransmissiondividesintodoesnotmodulatevelocityandmodulatesvelocitytwobigkinds,thevelocitymodulationisdividedtheexchangetomodulatevelocityandtodirectcurrentmodulatesvelocitytwoways.ThevariablespeedmotordirectlydoesnotsupplypowerbytheelectricalnetworkButthemachinerywhichdoesnotmodulatevelocityalongwithelectricpowerelectronictechnologydevelopmentthiskindoforiginalmanuscriptmoreandmoremanychangestothevelocitymodulationtransmissionbytosavetheelectricalenergy.Theimprovementproductquality,enhancestheoutputThereforethevelocitymodulationtransmissionisanimportantprofession,alreadyobtainedthecountrytotake,atpresenthadcertainscale.Inthisrecent10years,thefrequencyconversiontechnologyapplicationhastheverybigdevelopmentinourcountry,andobtainedthegoodeffecttobepossibletosay,thefrequencyconversiontechnologyhasacceptedforthemajorityusers,buthadnoalternativebuttopointout,ourcountryinfrequencyconversiontechnologyapplicationaspect,withdevelopedcountrylevelShangYouverybigdisparity.Atpresent,theACmotorsweareusingnowusefrequencyvariationspeedcontrolonlyabout6%,butthedevelopedcountryis60%~70%,Japanonairblower,waterpumpfrequencyconversionvelocitymodulationuserateis10%,butourcountryislessthan0.01%,InJapanair-conditionerusingfrequencyvariationtechniquerateis70%,butourcountry'sonlythenjuststartedEmbarksfromthisreality,frequencyconversiontechnologyremainhavetheverybigdevelopmentspace,weshouldcompletethepromotedapplicationworkdoggedly.Andwiththeconstantdevelopmentofcontroltechniqueandcontrolavenue,frequencyvariationspeedcontrolledhasdevelopedthevectorcontrolledfrequencyvariationvelocitymodulation,bycontrollingtheACmotorinsideactforshuntDCmotorfieldcopers’flux,toenhancethepermanenttorqueoutputscopeandstaticanddynamiccharacter,maketheACmotorfrequencyvariationspeedcontrolledsystemsuperiortoDCmotorvoltagevariationspeedcontrolledsystem.Forsimplifyingthecontrolsystem,reducingthefaultrate,therehasdevelopedavectorcontrolledfrequencyvariationspeedcontrolwithoutspeedsensorwhichbasedonthevectorcontrolledfrequencyvariationspeedcontrol.Insomeapplicationwhichhavelowrequire,vectorcontrolledfrequencyvariationspeedcontrolwithoutspeedsensorcouldcompletelycomparewiththevectorcontrolledfrequencyvariationspeedcontrolthathavespeedsensor.Thevectorcontrolhastheepoch-makingsignificancetotheACcurrentmotorvelocitymodulation.Frequencyvariationspeedcontrolisthebestwayinthemotorspeedmodulation,itistheperfectgearinthecompany’stechnicalreformandproductrenewal,itistheessentialcompositionintheindustrialautomaticsystem,itistheassumptionofrealizingtheautomaticofproductproceedandmanagement,itisalsothepreconditioninthedevelopmentofinformationization.Inourcountry’straditionalestate,usingtheDCmotorspeedcontrolactuationaccountabout85%~90%inthespeedcontrolledsystem,buttheACspeedcontrolledsystemaccountabout10%~15%.Lowefficiency,badquality,largecost,highfaultratehavealreadybeenthebottleneckthatrestrainthedevelopmentofthecompany.So,wemustpromotetheadvancedACfrequencyvariationspeedcontroltechniquepositively,armsthetraditionalindustrywiththeadvancedequipment,promoteafurtherdevelopmentintheautomation,theindustrializationandtheinformationization.2FrequencyVariationSpeedControlledModeThealternatingfrequencyconversionvelocitymodulationtechniqueobtainedtherapiddevelopmentin20thcentury.Thisisrelatedwithsomecrucialtechnicalwhichgainunprecedentedprogress,theyareMotorvectorcontroltechnique,directtorquecontroltechnique,PWMtechnique,Entirenumericalcontroltechniqueandself-settingtechniquewhichbasedonmicrocomputerandlargescaleintegratedcircuit,andsoon.⑴VectorControlTechniqueVectortransformationcontroltechniqueisaonekindofnewcontrolthoughtandcontroltheorywhichposedbySIEMENSCO.in1971.Itisrealizingthestatorcurrentexcitationcomponentandthetorquecomponentsolutionlotusrootbyrotormagneticfielddirectiondetection,andvectortransformation,achievedthegoalthatseparatelycontrolthemotorfluxlinkageandtheelectriccurrent,asaresult,obtainfinelystatic,dynamicperformance.Untilnow,thevectorcontroltechniquehasobtainedtheconsiderabledevelopment,andalsoobtainedthewidespreadapplication.⑵VectorControlwithoutVelocityGeneratorTechniqueVectorcontrolwithoutvelocitygeneratortechniqueabolishtheproblemsthattheenvironmentcompatibility、installandmaintenancebringon,reducethecost,enhancethesystemreliability,atthesametime,unionvectorcontrol,hasthefineperformanceofvectorcontrol.Thespeedestimatemethodinvectorcontroltechniquewithoutvelocitygenerator,besidesbasismathematicalmodelcomputationelectricmotorrotationalspeed,atpresentthemoreappliedarethemodeltoreferauto-adaptedmethodandexpandstheKalmanfilteringlaw.Inaddition,entireUygurrotormagneticfluxsight,toothovertoneelectricpotential,suchasthistheoryandsoon,alsoappearanceinthevectorcontrolwithoutvelocitygeneratortechnique.Since1983proposedthevectorcontrolwithoutvelocitygeneratortechniquecontrolstrategy,receivestheacademiccirclesandtheindustrialfieldcontinuouslyhighlyfocusedallthetime.HitachicompanyandSichuanelectricalmachineryandsoonhadpublishedtheresearchresultsseparatelyin1987,andhadpromotedtheproductoneafteranother.Atpresent,vectorcontrolwithoutvelocitygeneratortechniqueinfrequencyconvertercontrollinginthevelocitymodulationscopeisabout1:50,someindividualmerchanthas1:75orevenhigherproduct.⑶DirectTorqueControlTechniqueIn1985,Germany'sM.Depen-blockproposesthedirecttorquecontroltechnique（DTC）forthefirsttime，Thedirecttorquecontroltechniqueanalyzesthemotormathematicalmodeldirectlyunderthestatorcoordinatesystem.Usesthestatormagneticfielddirectiondetectionbutnottoneedthesolutionlotusrootelectriccurrent，directlycontroltheelectricmotorfluxlinkageandtorque,enablethetorquetoobtainthefastresponse,inordertoobtainthehighlyeffectivecontrolperformance.Directtorquecontroltechniqueisanotherkindofnew、highperformancealternatingfrequencyconversionvelocitymodulationtechniqueaftervectorcontroltechniqueinthenearly10years,thiskindofcontroltechniqueisinsensitivetotheelectricalmachineryparameter,notinfluencebytherotorparameter,easyandfeasible,ithasthebroaddevelopmentandtheapplicationprospect.⑷PWMControlTechniqueIn1964,Germany'sA.Schonungandsomepeopletooktheleadtoproposethepulse-durationmodulationfrequencyconversionthought,openedtherecentdevelopmentdomainforthemodernalternatingvelocitymodulationsystem.ThePWMcontroltechniquecontrolstheinversionoutputalternatingfundamentalwavevoltagepeak-to-peakvaluebychangingtherectanglepulsewidth,controlsitsoutputfrequencythroughchangingthemodulationcycle,inordertocarryontheoutputvoltagepeak-to-peakvalueandthefrequencycontrolontheinversionatthesametime.ThePWMtechniquesimplifiedtheinversionstructure,candistinctlychangetheoutputwaveshapeofthefrequencyconverter,reducestheovertonelossofelectricmotor,andreducesthetorquepulsation,atthesametimeenhancestheperformanceofdynamicresponsesystem.ThePWMtechniquealsomayuseintherectifiercontrollingcanrealizetheinputcurrentwhichapproachesthesineextremely.Andmaycausetheelectricalnetworkpowerfactoris1.ThePWMrectifierthusiscalled“thegreenconverter”.Atpresent,PWMtechniquehasbecomethemostwidespreadcontroltechniqueappliedinthefrequencyconverter.TheunceasinglyvelocitymodulationperformanceofalternatingcurrentmotorisasaresultofthePWMtechniqueunceasingprogressenhancementintheverygreatdegree.AtpresentthewidelyappliesistheoptimizesPWMlawwhichdevelopingbasedontheregularsamplingPWMfoundation,thatisThriceHarmonicSuperposetheory