自动剪板机设计报告

课程设计

题目自动剪板机PLC控制

学院自动化学院

专业自动化卓越

班级自动化ZY1201

组长曾冠雄

组员朱鑫牛保群赵明陈李俊指导教师周新民

2015 年 5 月28 日

目录

引言 (1)

1课题要求分析 (2)

1.1剪板机简介 (2)

1.2 PLC的工作原理 (2)

1.3制对象与控制要求分析 (3)

2系统总体方案设计 (4)

2.1系统硬件配置及组成原理 (5)

2.2系统变量定义及分配表 (5)

2.3系统图纸设计 (6)

2.4系统可靠性设计 (7)

3控制系统设计 (8)

3.1控制程序设计思路 (8)

3.2创新设计内容 (11)

4人机界面设计 (11)

4.1选用界面介绍 (11)

4.2 画面制作与设计 (13)

5系统调试及结果分析 (15)

5.1 系统调试步骤 (15)

5.2程序调试 (16)

5.3实验室调试方案 (17)

5.4实验室调试记录 (19)

结束语 (20)

参考文献 (21)

引言

本题以工业用剪板机为对象探讨了基于PLC的自动剪板机的实现方案。根据实际需要和市场的需求选择了常规的可编程控制器PLC作为控制方案。

由于自动剪板机是一种可按加工要求将金属板材剪开自动计数，并由送料车送到下一工序的顺序控制设备。它要求其控制设备具有很强的抗干扰能力，而PLC是近几年发展起来的一种新型工业控制器，由于它把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广泛等优点与控制器系统的控制简单、使用方使、抗干扰能力强，价格便宜等优点结合起来，而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等特点，在工业过程控制中的应用越来越广泛。加之PLC以其在硬件设计中采用了屏蔽滤波光、电隔离等技术，在软件设计中采用了故障检测、信息保护与恢复等措施进一步提高了PLC的可靠性。本题采用了以工业顺序控制过程中广泛使用的可编程控制器PLC对自动剪板机进行控制，通过对自动剪板机的工作原理的分析，提出总体设想，初步设计了电气传动部分的设计方案和PLC控制的程序流程图。

1课题要求分析

1.1剪板机简介

（一）剪板机应用于许多金属加工和薄板开料操作，在设计剪板机之前必须对几个因素进行考虑，包括剪板机的剪切能力、产率增强选件和安全性。

（二）剪板机类型由许多因素决定，诸如剪板机可处理材料的长度、厚度和种类。剪板机可以按剪切形式及其驱动系统进行分类，有两种结构形式常用于电动龙门剪床：闸式（也叫滑块式）和摆式。

（三）闸式剪板机利用驱动系统操作那个动刀片向下移动到一定的位置，使动刀片在整个行程内几乎与定刀片保持平行。为了使到家片横梁在互相移动的过程保持合适的状态，闸式剪板机需要一个滑块导向系统。摆式剪板机驱动系统中有一个用来操纵动刀片，使动刀片依附于滚珠轴承向下回转。这种结构不再需要利用凹字形导向条或滑道使刀片在剪切过程保持合适的姿势。

1.2 PLC的工作原理

图1 PLC工作原理流程图

（一）PLC采用循环扫描工作方式，在PLC中，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符，又返回第一条，如此周而复始的不断循环。PLC的扫描过程如图1所示。

（二）这个工作过程分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。全过程扫描一次所需的时间成为扫描周期。内部处理阶段，PLC 检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。

（三）通信操作服务阶段，PLC与一些职能模块通信，相应程序器键入的名利，更新编辑器的显示内容。

（四）当PLC处于停止状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、到程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

1.3制对象与控制要求分析

（一）控制对象

1.压钳

2.剪刀

3.线圈

控制要求分析

剪板机的送料由电动机驱动，送料电动机由接触器KM 控制。压钳的下行和复位由液压电磁阀YV1 和YV3 控制，剪刀的下行和复位由液压电磁阀YV2 和YV4 控制。SQ1-SQ5 为限位开关。

图2 剪板机动作示意图

当压钳和剪刀在原位时（压钳在上限位SQ1，剪刀在上限位SQ2)，按下启动按钮，自动按以下顺序动作：电动机送料，板料右行，至SQ3停；压钳下行，至SQ4处将板料压紧；剪刀下行剪板；剪刀至SQ5处，剪刀上行复位，压钳1. 5秒后上行复位；至SQ1，SQ2回到原位；等待下次启动信号。

为保证传感器损坏情况下仍能应急工作，设置手动操作方式，即可用外部操作按钮和PLC控制各动作的执行。

2系统总体方案设计

2.1系统硬件配置及组成原理

本题目的设计为满足设计要求共分配有18个I/O点，输入13个，输出5个。鉴于实验条件，PLC 选台达DVP SX2。

▲电源；24V DC；

▲继电器输出或晶体管输出；

▲本机集成8输入6输出；共14个数字量I/O，可以扩展；

▲程序容量: 16k steps / 数据寄存器: 10k words；

▲高于同级PLC处理速度，LD: 0.54 μs，MOV: 3.4μs；

▲内建Mini USB，RS-232与RS-485通讯端口(主/从站)，兼容标准MODBUS ASCII/RTU通讯协议，支持DVP PLC Link；

▲提供长达半个月battery free万年历功能；

▲支持DVP-S系列左侧及右侧模块，提供用户多样模块选择性运动控制功能；▲ 4点高速脉冲输出: 2点100kHz，2点10kHz；

▲ 8点高速脉冲输入: 2点100kHz，6点10kHz；

▲支持双轴同动(直线插补与圆弧插补)。

系统硬件设计采用AutoCAD 绘制纸图纸含主电路图（含主电路、控制线路供电）、PLC 配置图、PLC IO 接线理图，共计3 张。

2.2系统变量定义及分配表

表1 PLC I/O 表