(完整版)基于PLC的板材切割机的毕业设计论文

天津冶金职业技术学院毕业设计板材切割控制系统系别电气系专业电气自动化班级电气10-4 学生姓名杜旋指导教师赵学庆2012年5月10日摘要在基于PLC的板材切割机控制系统设计中，首先设计了采用传统的继电器、时间继电器控制方式，但是由于控制系统接线复杂，接线比较多，系统的可靠性较低，维修维护费用大，并且在自动控制中，由于采用时间继电器定时控制切割时间，定时精度差，电机速度受电源波动影响大，因而切割误差较大。

从而设计了PLC控制系统，PLC是适用于现场运行的微机控制器，以其抗干抗能力强、编程简单，价格适中的优点，成为最终选择方案。

同时，为了提高电动机的工作效率，减少电能的损耗，在拖动电机部分，采用变频调速方式，它采用最新微机控制技术、电力电子(或称功率电子)技术和电机传动技术实现了工业交流电机的无级调速，使电动机的耗电量实现随负荷大小而变化，可节约大量的电能。

关键字：PLC控制；变频调速；板材切割目录摘要 ................................................................关键字 ..............................................................1 绪论 ............................................................ -2 板材切割机功能实现............................................... -2.1 通用板材切割机基本结构..................................... -2.2 板材切割机的控制要求....................................... -2.2.1 继电器控制逻辑控制要求............................... -2.2.2 PLC逻辑控制要求 ..................................... -3 板材切割机继电器逻辑设计......................................... -3.1 控制原理图................................................. -3.2 继电器控制原理............................................. -3.2.1 长锯控制............................................. -3.2.2 短距控制............................................. -4 PLC逻辑控制设计................................................. -4.1 PLC控制与继电器控制比较 ................................... -4.2 PLC的设计的背景.......................................... -4.3 PLC的选取................................................ -4.4 PLC逻辑设计方案图........................................ -4.5 程序设计梯形图（指令表见附录）............................ -5 牵引机构拖动电机变频器调速设计.................................. -5.1 变频器调速原理............................................ -5.2 变频调速手动控制的设计.................................... -5.2.1 手动控制接线方案.................................... -5.2.2 变频调速器的设定.................................... -5.2.3 变频调速器的监控.................................... -5.3 变频系统的干扰和抑制...................................... -5.3.1 外来干扰及抑制...................................... -5.3.2 变频器的接地与防雷.................................. -6 板材切割机的成品实现............................................ -6.1 切割机具体部件............................................ -6.2 切割机具体功能实现........................................ -6.3 成品板材切割机实现........................................ -6.4 板材切割机成品设计示意图.................................. - 参考文献 ......................................................... - 结束语 ........................................................... - 附录 ............................................................. -1 绪论在当今的工业领域中，板材切割是成品加工过程中最为重要的步骤。

也是保证成品质量的重要工序。

利用先进的现代切割技术，不但可以保证产品的质量，提高劳动生产率，同时也使得企业产品的制造成本大幅度下降，缩短了产品生产周期。

随着新产品、新工艺、新技术的广泛运用，智能化精密切割将成为切割行业今后发展的趋势。

传统的板材切割机采用继电器、时间继电器控制方式，但控制系统接线复杂，接线比较多，系统的可靠性较低，维修维护费用大。

最主要的问题是在自动控制中，由于采用时间继电器定时控制切割时间，定时精度差，电机速度受电源波动影响大，因而切割误差较大，降低成品率，增加抛磨难度。

PLC是适用于现场运行的微机控制器，抗干抗能力强、编程简单，价格适中，非常适合用于石材加工机械。

板材切割机是一种应用广泛的民用机械，其主要用于一是对建筑材料切割，如：钢材，石材，瓷砖，水泥板等；二是在家具（木材）行业对于木板和合成板的切割。

因为板材切割机多用于切割木质板材﹑石材﹑金属等。

在切割方面，又因为不同的材质，不同的厚度，以及要求切割的切割方式形态各异，如果使用完全的人工操作，不但很费时间，同时也浪费人力。

最重要的是在切割的过程中会产生大量的木质碎末﹑石质灰尘﹑金属粉尘，对切割机的操作人员以及附近的人员的身体，特别是呼吸道﹑肺部有着极大的伤害。

所以如果能够实现对于板材切割的PLC自动控制，操作人员就不用时时刻刻守在机器旁边了，不但节省了大量的人力和时间，更能够极大的减少切割过程对于人体的伤害。

当今社会，电动机的应用极为广泛，其消耗的电能约占工业电耗的65％，故合理有效地使用电动机，提高电动机的工作效率使其节能运行十分重要。

目前我国交流电动机传动大多为非调速型，耗能惊人，如改成调速运行，使电动机的耗电量实现随负荷大小而变化，则可节约大量的能源。

调速运行的方式很多，其中变频调速优于以往任何一种交流调速方式(调压调速、变极调速、串级调速、滑差电机调速等)，是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广的高新技术。

它采用最新微机控制技术、电力电子(或称功率电子)技术和电机传动技术实现了工业交流电机的无级调速。

在国外尤其是在日、美、德、英等工业发达国家获得了广泛应用，是自动化电力拖动的发展方向。

所以选择本题的目的就是：一方面是为了加深学习变频器调速的应用和PLC控制的应用；另一方面就是为了研究如何让民用机械更好的实现自动控制和实现碳的减排工作。

意义就在于对板材切割机实现基于PLC控制的自动控制，增强生产能力，最重要的就是减少生产过程对人体的伤害和实现能源的节约。

2 板材切割机功能实现2.1通用板材切割机基本结构自20世纪70年代以来，板材切割机凭借其结构紧凑、工作平稳、操纵轻便灵活、安装维修方便等特点，在钢材，石材，瓷砖，木板等加工中得到了广泛应用。

主要用于小型板材加工厂、板材市场、板材经销商、现场加工及建筑单位现场施工，目的是把前道工序加工好的板材切割成所需规格的成品板材。

特别是近几年来，随着国内广场道路建设以及买房装修的飞速发展，板材切割机被更广泛地用于各种广场石、地板石、墙壁石、家具装潢的成品加工，由于其现场操作性强，加工质量好，效率高而得到板材加工企业、施工企业的青睐。

通过对常用板材切割机功能进行分析，本设计得出通用板材切割机基本构成如下：1）板材切割机的基本功能是切割，多采用电动机拖动锯盘或者砂轮，对板材进行切割，此部分即为板材切割机的切割机构。

2）在对板材切割时，切割机构需要行进与后退完成对与板材的切割工作，这里的切割机构的移动就需要拖动电机与牵引部分的参与，此部分即为板材切割机的牵引机构。

3）在对板材进行切割前，需要对板材进行固定，使板材在切割过程中不至于移动，所以板材切割机就需要一个压紧机制，所以就有了压紧机构。

根据以上板材切割机的基本构成，本设计在此基础上加以实现与改进，实现以下过程：放上板材——板材压紧——启动主轴切割机构——牵引机构拖动切割机构进行行进完成对板材的切割——切割机构返回——切割机构停止运转——松开切割好的板材。

根据以上过程，板材切割机结构简图如图2.1、图2.2。

图2.1 通用板材切割机结构简图1图2.2 通用板材切割机结构简图22.2板材切割机的控制要求根据图2.1和图2.2，为了实现对于此板材切割机的工作过程，设计了继电器逻辑控制和基于PLC控制，控制要求如下：2.2.1 继电器控制逻辑控制要求切割机构主轴电动机采用直接启动方式，在启动前，要求用于压料的压缩空气的压力足够，否则不允许主轴启动。

只有当主轴启动完成后，并且物料被可靠压紧后，才可以启动锯料行进。

每次锯料前采用手动物料压紧操作，然后再开锯料行进，当电磁阀得电时，气缸柱塞下压，完成物料固定；电磁阀失电时，气缸柱塞升起，将物料松开。