基于PLC的全自动剪板机的控制系统设计论文

毕业设计论文名称：全自动剪板机的PLC控制系统设计

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全自動剪板機的PLC控制系統設計

可編程控制器是一種為工業機械控制所設計的專用電腦，在各種自動控制系統中有著廣泛的應用，他是在繼電器控制和電腦控制基礎上開發的產品，逐漸發展成為以微處理器為核心，把自動化技術、電腦技術，通信技術融為一體的新型工業自動控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只能進行邏輯控制，因而稱為可編程程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC。

隨著技術的發展，其控制功能不斷增強，可編程程式控制器還可以進行算術運算，模擬量控制、順序控制、定時、計數等，並通過數字，模擬的輸入、輸出控制各種類型的機械生產過程。

目前,我國機械製造業存在大量的通用設備,在發展現代機械自動化技術時,可以應用微電子技術改造這些已有通用設備,比如用數顯、數控裝置改造通用設備,提高單機自動化程度;用可編程序控制器改造通用機床、專用機床、組合機床及自動設備與半自動設備組成的生產線,這樣可以把電腦功能完備、編程靈活、適應性強的優點和繼電器控制簡單、抗干擾能力強、價格便宜等優點結合起來，這是一條低成本、高效益，符合我國國情的機械自動化術發展應用新途徑。

隨著可編程控制器技術的發展,傳統機械設備的控制櫃逐漸被新一代的智能化儀錶所代替,對於日益複雜的控制功能,傳統控制櫃顯得無能為力,而可編程控制器具有可編程序的特點,運行時可以根據要求,自動選擇控制演算法、適應性強、可編程控制器採用軟體代替

硬體的方法,可以簡化線路,使控制設備的性能價格比不斷提高,本設計的研究目的,在於探索在秸稈的自動切割中,應用可編程控制技術,實現秸稈切割的自動控制。

全自動剪板機系統廣泛的應用於農業中,秸稈長度的檢測，秸稈進料、壓緊、走刀、落料、長度調整等過程必須按一定的節拍控制精確度動作，而且不同長度、不同厚度、不同材料的秸稈,各動作行程、先後順序、刀具位置等要求都不一樣，對於這樣的控制要求,傳統控制櫃很難實現,綜合考慮設備的性能/價格比，顯示直觀性、外表美觀性、靈活性等諸方面因素,本設計採用可編程控制器，根據秸稈自動切割機對控制系統的要求進行方案設計。

1 剪板機工藝

剪板機應用於許多農業中對各種秸稈進行切割的操作，在設計之前必須對幾個因素進行考慮，包括剪板機的切割能力、產率增強選件和安全性。

剪板機類型由許多因素決定，諸如可處理材料的長度、厚度和種類。也可以按剪切形式及其驅動系統進行分類，有兩種結構形式常用於電動龍門剪床：閘式（也叫滑塊式）和擺式。

閘式剪板機利用驅動系統操縱動刀片向下移動到一定的位置，使動刀片在整個行程內幾乎與定刀片保持平行。為了使刀架片橫樑在相互移動的過程保持合適的狀態，閘式剪板機需要一個滑塊導向系統。擺式剪板機驅動系統中有一個用來操縱動刀片，使動刀片依附於滾柱軸承向下回轉。這種結構不再需要利用凹字形導向條或滑道使刀

片在切割過程保持合適的姿勢。在評價剪板機時需要考慮的一個因素是指定的工作需要多大的切割能力。

切割角（動刀片通過定刀片時的角度）是決定切割品質的重要因素。一般而言，剪切角越小，秸稈切割之後體積越小。如果落在切割機後面的零件比較短（小於4’(1.22m)），可能出現切割長度不均勻問題。切割角較小的切割機需要較大的動力。

剪板機依靠重要的標準部件和能夠增加生產率的選購件來增強產率，提高生產率可以表現為許多形式：節約人力，改進物料流動，提高精度，改善切割均勻長度並避免輔助操作，但最重要的是增強安全性。

1.1 系統的控制要求

據剪板機的工作特點,對控制系統提出控制要求如下:

1 上電後,檢測各工作機構的狀態,控制各工作機構處於初始位置。

2 進料,由控制系統控制進料機構將秸稈自動輸送到位。

3 定切割尺寸,採用伺服電機控制擋料器位置保證精確的剪切尺寸,其尺寸可是定值也可以設置為迴圈變動值。

4 壓緊和切割,待秸稈長度達到設定值後由主電動機帶動壓料器和切割刀具,先壓緊秸稈,然後剪斷秸稈。

5 送料車的運行,包括卸載後自動返回。

6 秸稈的尺寸設定、自動計數及每車秸稈數的預設定。

7 具備斷電保護和來電恢復功能。

8 能實現加工過程自動控制,加工參數顯示,系統檢測。

9 保證秸稈加工均勻、加工效率和安全可靠性。

10 具有良好的人機操作介面。

1.2 剪板機結構原理

剪板機是借於運動的上刀片和固定的下刀片,採用合理的刀片間隙,

對各種厚度的金屬板材施加剪切力,使板材按所需要的尺寸斷裂分離的設備，其結構及原理如圖1所示。

圖1 自動切割機原理圖

1.2.1 控制系統的結構

系統設置了7個限位開關，分別用於檢測各部分的工作狀態。其中，SQ1 檢測待切割秸稈是否被輸送到位。SQ2、SQ3 分別檢測壓塊B 的狀態，檢測壓塊是否壓緊已到位的秸稈；SQ4 檢測剪切刀A 的狀態；SQ7 為光電接近開關, 檢測秸稈是否被剪斷落入小車；SQ5 用於檢測小車是否到位；SQ6 用於判斷小車是否空載。送料機構E、壓塊B、切割刀A和送料小車分別由四臺電動機拖動。系統未動做時, 壓塊及切

割刀的限位開關SQ2、SQ3 和SQ4 均斷開, SQ1、SQ7也是斷開的。1.2.2 工作原理

當系統啟動時,輸入秸稈加工尺寸、加工長度等參數，按下自動開關，系統自動運行。

1 首先檢查限位開關SQ6 的狀態,若小車空載, 系統開始工作, 起

動送料小車。小車運行到位, 限位開關SQ5 閉合,小車停車。

2 起動送料機構E 帶動秸稈C 向右移動。當秸稈碰到行程開關SQ1 時, 送料停止同時制動器鬆開、電磁離合器結合，主電動機通過傳動機構工作。

3 壓塊電機啟動,使壓塊B 壓下, 壓塊上限開關SQ2 閉合。當壓塊到位, 秸稈壓緊時, 壓塊下限開關SQ3閉合。

4 切割刀電動機起動, 控制剪刀下落。此時,SQ4 閉合, 直到把秸稈剪斷, 秸稈落入小車。

5 當小車上的秸稈夠數時, 起動小車控制電動機, 帶動小車右行,

將切好的秸稈送至下一工序。

6 卸下後, 再起動小車左行, 重新返回切割機下, 開始下一車的工作迴圈。

秸稈的長度L 可根據需要進行調整, 每一車秸稈的數量可預先設定。

2 總體設計方案

傳統的控制方法是採用繼電器-接觸器控制，但控制系統較複雜,大量的接線使系統可靠性降低,也間接地降低了設備的工作效率。採用可編程控硬體制器較好地解決了這一問題。它是一種將電腦技，自