定長剪切控制系統(tǒng)實驗報告

1、定長剪切控制系統(tǒng)實訓(xùn)報告班 級 ：電氣0741班指導(dǎo)老師 ：趙家才組 別 ：第一組小組成員 ：趙靜 蔣小龍 李娜 王樂提交日期 ：2009年12月6日南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目技術(shù)報告 前 言本實訓(xùn)主要是了解定長剪切系統(tǒng)組成，功能和應(yīng)用。自動剪切機主要由兩個系統(tǒng)組成：一、電氣控制系統(tǒng)，它主要由定位模塊和伺服放大器組成的定位控制單元、模擬量輸出模塊和變頻器組成的剪切調(diào)速單元、CC-Link和數(shù)字顯示板組成的計數(shù)單元和人機界面組成。二、機械系統(tǒng)，它主要由夾送機構(gòu)、出料機構(gòu)和剪切機構(gòu)組成。高精度、高動態(tài)響應(yīng)的控制系統(tǒng)，一般會考慮用伺服控制驅(qū)動器。這種驅(qū)動器是智能控制系統(tǒng)的一部分，它能夠?qū)崿F(xiàn)機動、靈活和

2、高效的驅(qū)動控制，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同類變頻系統(tǒng)。，它能保證生產(chǎn)系統(tǒng)在運行中具有很高的動態(tài)響應(yīng)。國內(nèi)外的快速高精度自動剪切設(shè)備大多采用這種智能化的控制系統(tǒng)。自動剪切裝置的整套系統(tǒng)具有運行速度快（剪切速度高達(dá)90塊/分鐘）、定位精度高（每塊誤差在0.15毫米以內(nèi)）、性價比高等優(yōu)點，具有極高的實用價值。南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目技術(shù)報告 目 錄 1自動剪切裝置簡介11自動剪切生產(chǎn)線模型示意圖 41.2 自動剪切機功能 42 自動剪切裝置整體方案設(shè)計2.1自動剪切裝置整體方案設(shè)計 52.2 定位剪切方案設(shè)計 52.3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 73程序設(shè)計 8 4自動剪切裝置控制流程圖 95觸摸屏設(shè)計 106. 控

3、制系統(tǒng)技術(shù)性能和特點 127.總結(jié) 138致謝 14 9.參考文獻 15南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目技術(shù)報告 1 自動剪切裝置簡介11自動剪切生產(chǎn)線模型示意圖自動剪切裝置主要由開卷機、校平輥、送料機構(gòu)（伺服定位系統(tǒng)）、剪切機、輸送裝置、收料裝置六部分組成，其中物料定尺剪切部分是整套裝置的關(guān)鍵。開卷機后再經(jīng)過校平輥，然后按照給定剪切長度要求定位后，剪切機將物料切成成品，最后經(jīng)皮帶送至收料裝置進行打包，自動剪切裝置示意圖如圖1所示。該裝置即可作為實訓(xùn)控制對象，它可用于剪切硬紙板、地板革、墻紙等質(zhì)地較軟的材料。又可用于工業(yè)生產(chǎn)中，通過改變切刀的材質(zhì)和剪切電機功率的大小，可以達(dá)到剪切不同材質(zhì)的物料的要求，

4、滿足生產(chǎn)需求。1.2 自動剪切機功能1.數(shù)碼管上實時顯示剪切物料的塊數(shù)。2.系統(tǒng)可以累積記錄本設(shè)備剪切物料的塊數(shù)，直到用戶清零。3.運行方式：（1） 自動運行： 用戶預(yù)先設(shè)定所需剪切物料的長度和塊數(shù)，確認(rèn)數(shù)據(jù)，啟動。系統(tǒng)自動開始工作，并在數(shù)碼管上實時顯示剪切物料的塊數(shù)。（2） 手動運行：手動操作也就是單步運行操作，適用于系統(tǒng)檢測，對部件進行逐個調(diào)試。，可用觸摸屏對其進行單步控制。4. 報警功能 （1） 物料過長報警（2） 物料過短報警（3） 無料報警（4） 物料斗已滿報警（5） 切刀空切報警（6） 按下啟動按鈕以后切刀與刀臺間長時間沒有相對位移報警（7） 物料從傳送帶上掉落報警2.1自動剪切裝

5、置整體方案設(shè)計電氣控制系統(tǒng)圖在本套自動剪切裝置的方案中，測長輥由三菱伺服定位控制系統(tǒng)控制的伺服電機控制，夾緊機構(gòu)由氣動系統(tǒng)代替了工業(yè)生產(chǎn)線上的液壓系統(tǒng)。剪切機的運行速度是由變頻器控制，三菱可編程控制器控制伺服電機與剪切電機高效地配合。校平機構(gòu)的壓力由人工手動調(diào)節(jié)，因為此處的壓力要求稍低于側(cè)長輥處，所以我們選擇手動調(diào)節(jié)。操作人員可通過三菱觸摸屏輸入所需剪切物料的長度與剪切的數(shù)量，設(shè)定完成后，啟動系統(tǒng)。由于變頻器輸出的干擾信號比較強，所以切刀側(cè)邊的接近開關(guān)選擇的是埋入式接近開關(guān)，使用埋入式接近開關(guān)可以有效地降低變頻電機的干擾，提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。裝置上有一個由CC-LINK系統(tǒng)組成的計數(shù)單元，該

6、計數(shù)單元不僅可以用于剪切物料的塊數(shù)計算還可用于報警，當(dāng)實際剪切塊數(shù)與設(shè)定值不相等時我們可以及時的進行參數(shù)的修正。2.2 定位剪切方案設(shè)計 定位剪切部分是自動剪切裝置的關(guān)鍵，定尺剪切是在材料停頓時刻進行的。也就是說，切刀刀口分離時，定長控制系統(tǒng)啟動，送料長度由PLC、伺服定位系統(tǒng)聯(lián)合進行控制，觸發(fā)開始后，整套系統(tǒng)直接以預(yù)設(shè)的加減速率、最高速度以及目標(biāo)長度為基本參數(shù)，計算出運轉(zhuǎn)速度曲線，直接驅(qū)動三菱伺服電機送料，當(dāng)輸送的長度到達(dá)規(guī)定長度時,伺服電機停下，物料停止運動，切刀刀口下行，將物料切斷，然后物料由傳輸裝置輸送到收料裝置。依次循環(huán)，自動地將物料切割成規(guī)定長度的成品。自動剪切裝置的機械部分由夾送

7、機構(gòu)和剪切機構(gòu)兩部分組成，夾送機構(gòu)由交流伺服電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，上下夾送輥的加緊力調(diào)至剛好壓緊物料，使物料在兩輥中按設(shè)定的速度無滑動滾動，完成送料和測長。剪切機構(gòu)由變頻減速電機帶動做連續(xù)上下運動，剪切的速度由PLC跟據(jù)每刀剪切的長度等條件算出。在控制方面,根據(jù)具體控制要求的不同，可分為兩種控制方式：位置半閉環(huán)控制在這種控制方式下，伺服電機上的反饋元件既是速度反饋元件又是位置反饋元件。根據(jù)設(shè)定的加速度、運行速度、減速度和長度，定位功能模塊自動的完成速度和位置的控制。這種控制方式雖然不能消除牽引輥打滑和機械傳動間隙產(chǎn)生的長度誤差。但是我們可以通過定位功能模塊用軟件修正這些系統(tǒng)性誤差，位置全閉環(huán)控制在位置

8、全閉環(huán)控制方式中，在測量輪上安裝了增量式光電編碼器，伺服電機上的編碼器作為速度反饋元件，測量輪上的編碼器作為位置反饋元件。這樣，伺服控制器可消除牽引輥打滑和機械傳動間隙產(chǎn)生的長度誤差。但安裝增量式光電編碼器機械結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜些。2.3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計自動剪切裝置的電器控制系統(tǒng)部分我們選擇的是三菱Q系列工控產(chǎn)品，主要包括Q00JCPU模塊、QD75P伺服定位摸塊、MR-J3-A伺服放大器、QJ61BT CC-LINK通訊模塊和AJ65SBTB1 和AJ65SBTB1-8D/T遠(yuǎn)程輸入輸出模塊、Q62DAN數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；人機界面采用三菱GOT1000觸摸屏；伺服送料系統(tǒng)采用三菱交流伺服電機和MR-

9、J3數(shù)字交流伺服驅(qū)動器與QD75P伺服定位摸塊組成的伺服定位控制系統(tǒng)；剪切機控制器采用三菱FR-A740系列變頻器。部分電氣原理圖和機械結(jié)構(gòu)圖 電源系統(tǒng)圖3程序設(shè)計部分程序解析1、判斷切刀是由上往下運動還是由下上往下運動。并在切刀從下往上運動的時候在到達(dá)x21的時候使m30閉合，到下一次到達(dá)x21的位置的時候斷開m30.2、用智能模塊寫指令修改定位長度和定位速度（PLC Ready從OFF到ON 有效）3、啟動指定軸的定位數(shù)據(jù)，其中1表示要啟動的軸的定位數(shù)據(jù)。U4表示定位模塊I/O口地址的高兩位地址。4自動剪切裝置控制流程圖開始 設(shè)定長度過長過短報警剪切塊數(shù)設(shè)定 確認(rèn)啟動傳輸電機 延時2S 剪

10、切電機接近開關(guān)2接通伺服送料物料計數(shù)滿mamam滿否是 剪切刀停在下限位 否 是剪切電機停 延時5秒傳輸電機停 系統(tǒng)停止5觸摸屏設(shè)計本系統(tǒng)人機界面采用的是GT1575觸摸屏，它在本系統(tǒng)中起了非常重要的角色。GOT-1000是三菱公司新一代人機界面，它可以連接三菱伺服放大器，自由繪制參數(shù)等監(jiān)控畫面，還可以與溫度控制器、三菱變頻器CNC連接，GT15內(nèi)置了高速RS-232接口安裝RS232轉(zhuǎn)換模塊可以進行RS通行。GOT-1000在編輯畫面上提供了許多簡單易懂而又強大的功能，能夠使人輕松的選中所要編輯的畫面，快速的放置，不需要打開對話框就可以設(shè)定，可以簡單的更改部件，更改顏色從很大意義上減少了錯誤

11、，最突出的特點就是能夠快速簡單的在電腦上進行仿真是有些軟件所無法匹敵的。觸摸屏總共有5幅基本畫面和一幅初始化畫面組成，主要分兩大部分：一是正常的操作人員操作的主畫面，如圖12、圖13、圖14；二是設(shè)備維修、調(diào)試人員須口令才能進入的特殊功能畫面，它的參數(shù)改變直接影響設(shè)備的運行。運行狀態(tài)監(jiān)視畫面 設(shè)備檢查基本畫面 基本參數(shù)設(shè)置畫面用戶可以設(shè)定要剪切的物料長度和塊數(shù)，先按確認(rèn)鍵，再按開始鍵，系統(tǒng)就開始工作6.控制系統(tǒng)技術(shù)性能和特點本系統(tǒng)中最主要的部分就是伺服送料，它是保證系統(tǒng)精度的核心，伺服控制器的參數(shù)、數(shù)據(jù)設(shè)定比較復(fù)雜，基本參數(shù)主要是單位設(shè)定、脈沖數(shù)量、脈沖輸出模式、轉(zhuǎn)動方向、速度限制值、加減速時

12、間?；卦c參數(shù)主要是復(fù)歸的方式、方向、原點地址、速度。在人機界面的軟件設(shè)計中，把與伺服系統(tǒng)相關(guān)的定位數(shù)據(jù)參數(shù)直接編寫在觸摸屏畫面中，通過人機界面可顯示和修改PLC 數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)，這樣可以有效的對系統(tǒng)進行調(diào)整和改變。整個控制系統(tǒng)的技術(shù)性能和特點歸納為以下幾點： 系統(tǒng)采用PLC與人機界面相結(jié)合，操作直觀、方便，系統(tǒng)的布線更簡單。 系統(tǒng)采用定位模塊QD75P與MR-J3數(shù)字交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合，定位精度高（每塊誤差在0.15mm以內(nèi)），運行速度快（剪切速度高達(dá)90塊/分鐘） 系統(tǒng)采用CC-LINK遠(yuǎn)程通訊，使用了遠(yuǎn)程I/O模塊，實現(xiàn)剪切塊數(shù)的動態(tài)顯示。總 結(jié)我們通過幾天的實訓(xùn)了解了定長剪切系統(tǒng)

13、的組成，工作原理，及應(yīng)用范圍。它能快速送料和高精度的定位剪切。定位控制系統(tǒng)采用PLC定位模塊QD75P與MR-J3數(shù)字交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合，經(jīng)過嚴(yán)密的論證以及精確的參數(shù)計算，剪切精度完全達(dá)到設(shè)計要求（每塊誤差在0.15mm以內(nèi)）。利用三菱FR-A700變頻器和Q62DAN模擬量輸出模塊組成的變頻調(diào)速系統(tǒng)和定位控制系統(tǒng)配合流暢，能夠?qū)崿F(xiàn)高速剪切（剪切速度高達(dá)90塊/分鐘）。數(shù)碼管可以實時地顯示剪切物料的塊數(shù)，停剪后保持顯示狀態(tài)，直到用戶清零。致 謝短短的幾天實訓(xùn)結(jié)束了，但是我們在短暫的幾天里所學(xué)到的知識卻很多，在趙家才老師的悉心指導(dǎo)下，對定長剪切控制系統(tǒng)有的組成，功能，工作原理，以及用用范圍有了一定的了解，我們的動手能力有了很大程度的提高，同時無論是在機械結(jié)構(gòu)方面，還是在機電器件及應(yīng)用方面，我們的知識面也得到很好的拓展。在以后的學(xué)習(xí)和工作中我們會時刻記住趙老師的教導(dǎo)，對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，深入研究，把自己定的每一個課題都學(xué)懂，并能舉一反三，用于實際生活中。參考文獻1.現(xiàn)代調(diào)速控制系統(tǒng) 侯宗升 機械工業(yè)出版社4.FR-A700-CHT 使用手冊(應(yīng)用篇) 三菱電機自動化有限公司5.FR-A700-CHT 使用手冊