定长剪切系统报告

项目技术报告

第五小组

班级：电气0731

课程名称：定长剪切系统

提交日期：2009年12月1日

目录

1．概述²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²2 2．自动剪切装置简介²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²² 3 3．自动剪切机机械机构设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²² 4 4．基于三菱工控产品的自动剪切装置的控制方案设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²² 8 5．软件设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²² 14 6. 控制系统技术性能和特点²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²² 21 7．设计总结²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²22 8．参考文献²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²23 9. 附录²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²27

1 概述

高精度、高动态响应的控制系统，一般会考虑用伺服控制驱动器。这种驱动器是智能控制系统的一部分，它能够实现机动、灵活和高效的驱动控制，其性能远远超过同类变频系统。它已经在全世界范围内被广泛应用，它能保证生产系统在运行中具有很高的动态响应。国内外的快速高精度自动剪切设备大多采用这种智能化的控制系统。

定位精度高、运行速度快的自动剪切机具有广泛的应用价值，以钢铁行业为例，无论是轧钢厂还是钢材配送单位都非常需要快速高精度自动剪切成套设备，不同厚度不同宽度的板材需要高效率地被切成统一的尺寸，直接送上家电或其它生产线，而无需再加工。衡量自动剪切设备性能的是自动化程度及定尺精度的高低，它们将直接影响企业生产效率及产品质量。板材剪切部分是整套设备的关键，板材剪切一般有定尺停剪和飞剪两种。定尺停剪精度高，但生产效率较低，飞剪效率高，但精度相对低些，一般用于较长板材的剪切。提高定尺停剪的效率和保证飞剪的精度成为科研人员研究的课题。

目前自动剪切进口设备运行速度快、定位精度较高，生产线由一台工控机作为上位机，通过总线的方式控制多台PLC，达到控制整条生产线的目的。但这种控制系统价格昂贵，不适合我们将它模型化后参赛。国内生产的同类生产线，采用单台PLC和伺服系统控制，自动化程度较高，价格相对较低，我们将生产线模型化后，采用三菱FA工控产品研发了基于三菱电机伺服控制系统的自动剪切生产线模型（以下简称为自动剪切装置）。自动剪切装置的研发目的：一方面是为了参加第三届“三菱电机自动化杯”大学生自动化科技创新及技能大赛，另一方面想将它用于学校工业自动化技术等相关专业的综合实训教学。自动剪切机主要由两个系统组成：一、电气控制系统，它主要由定位模块和伺服放大器组成的定位控制单元、模拟量输出模块和变频器组成的剪切调速单元、CC-Link和数字显示板组成的计数单元和人机界面组成。二、机械系统，它主要由夹送机构、出料机构和剪切机构组成。

经实验验证，自动剪切装置的整套系统具有运行速度快（剪切速度高达90块/分钟）、定位精度高（每块误差在±0.15毫米以内）、性价比高等优点，具有极高的实用价值。

2 自动剪切装置简介

2.1自动剪切生产线模型

图1 自动剪切生产线示意图

自动剪切装置主要由开卷机、校平辊、送料机构（伺服定位系统）、剪切机、输送装置、收料装置六部分组成，其中物料定尺剪切部分是整套装置的关键。开卷机后再经过校平辊，然后按照给定剪切长度要求定位后，剪切机将物料切成成品，最后经皮带送至收料装置进行打包，自动剪切装置示意图如图1所示。该装置即可作为实训控制对象，它可用于剪切硬纸板、地板革、墙纸等质地较软的材料。又可用于工业生产中，通过改变切刀的材质和剪切电机功率的大小，可以达到剪切不同材质的物料的要求，满足生产需求。

2.2 自动剪切机功能

1.数码管上实时显示剪切物料的块数。

2.系统可以累积记录本设备剪切物料的块数，直到用户清零。

3.运行方式：

（1）自动运行：用户预先设定所需剪切物料的长度和块数，确认数据，启动。系统自动开始工作，并在数码管上实时显示剪切物料的块数。

（2）手动运行：手动操作也就是单步运行操作，适用于系统检测，对部件进行逐个调试。，可用触摸屏对其进行单步控制。

4. 报警功能

（1）物料过长报警

（2）物料过短报警

（3）无料报警

（4）物料斗已满报警

（5）切刀空切报警

（6）按下启动按钮以后切刀与刀台间长时间没有相对位移报警

（7）物料从传送带上掉落报警

3自动剪切机机械机构设计

图2 自动剪切装置机构设计图

在我们进行方案讨论时，我们利用SolidWorks 3D绘图软件设计本套装置，如图2所示。我们把我们的设计思想用3D视图形象生动的表现出来，然后利用3D视图进行方案的讨论。

3.1、剪切机构方案设计

方案一连杆机构

在实际应用中，除了平面四杆机构的基本形式外，还有其他形式的平面四杆机构。这些机构虽然与基本形式的铰链四杆机构在外型和构造上不相同，但他们之间往往具有相同的相对运动特性。可以认为其他形式的平面四杆机构是由基本形式的铰链四杆机构演化而成的。工程上常见的演化形式有：滑块机构，偏心轮机构，导杆机构，摇块机构，定块机构。

当曲柄作连续转动时，滑块作往复移动，主动件可以是曲柄，也可以是滑块。曲柄滑块机构可以看成是由曲柄摇杆机构演化而成的。

行程：在曲柄滑块中，当曲柄转到与连杆成一条直线时，滑块的两极限位置之间的距离S称为滑块的行程。行程与曲柄长度R有如下关系：

S=2R