定长剪切控制系统实验报告

目录第一章绪论 (2)1.1 课程设计的目的 (2)1.2 课程设计的要求 (2)第二章设计组成 (2)2.1 Sinamcis S120 (2)2.2 控制对象 (3)2.3 S120变频器的特点 (3)2.4 STARTER软件的控制原理及系统 (4)第三章设计内容 (6)3.1 STARTER软件的基本功能 (6)3.2 DCC的组成及基本功能 (6)3.3 设计思想 (7)3.4 设计图 (7)3.5 Trace圆盘位置 (8)四、结束语 (9)五、参考文献 (9)第一章绪论1.1 课程设计的目的橡胶、钢铁等都是以卷装形式运输，但使用时需切割成定长，本系统利用双圆盘模拟定长切割飞剪系统的工作过程1.2 课程设计的要求（1）PC机与S120变频器用以太网方式连接，设备工作电压为220V；（2）通过实验室模型模拟该系统，两个圆盘，1号圆盘旋转速度恒定，开关量触发后2号圆盘启动并开始追踪1号圆盘位置，二者保持同步状态旋转90度后2号圆盘停止运行；（3）由物理按钮控制2号圆盘启动，2号按钮触发一次，2号圆盘执行一次追踪；（4）追踪过程通过DCC编程实现；第二章设计组成2.1 Sinamcis S120①主要部件有：控制单元、电源模块、电机模块/功率模块、编码器信号转换模块、端扩展模块②：Drive_CliQ③所有模块之间通过 Drive_CliQ 网络通讯④多轴控制系统：2.2 控制对象旋转运动定位与同步两个圆盘，一大一小，前后放置2.3 S120变频器的特点S120 是西门子推出全新的集 V/F、矢量控制及伺服控制为一体的驱动控制系统，它不仅能控制普通的三相异步电动机，还能控制同步电机、扭矩电机和直线电机。

同时，S120 还具有模块化设计，可以提供高性能的单轴和双轴驱动，功率范围：0.12kw -4500kw，具有广泛的工业应用价值。

由于其具有很高的灵活性能，S120 可以完美的满足应用中日益增长的对驱动系统轴数量和性能的要求。

【三菱】利用编码器做定长切割展开全文如上图所示：假设编码器转一圈的的脉冲数位400个脉冲。

计长辊的周长为20cm.计长的长度可以触摸屏上设置，当前的长度需要在触摸屏上显示，达到设定长度后，停止送料电机进行切断。

如此重复工作。

程序示例注：本程序没有切割部分,具体切割步骤可视实际情况而定,灵活应用哦！使用M8002开机脉冲把已知系数传送到任意寄存器中。

即：计长棍一圈所需的脉冲数400传送至D0，计长棍的周长20CM传送至D2。

再把已知系数通过（FLT）整数转浮点数指令转换成浮点数（小数）。

即：把D0的数值转换成浮点数存放在D4，D2的数值转换成浮点数存放在D6。

再使用（DEDIV）浮点数除法运算求出一个脉冲所走的长度。

即：把周长D6的值除上一圈的脉冲数D4，结果存放至D8Y0的接通条件没有写，可以自由发挥，使用Y0常开触点的原因是：在设备运行的时候才开始计数。

注：当高速计数器的计数值达到设定值时，会继续计数。

使用（M8000）开机一直为ON的常开辅助触点，驱动32位传送指令（DMOV），把32位高速计数器的当前值传送给D20。

再使用整数转浮点数指令（FLT）把当前脉冲数转换成浮点数。

再使用浮点数乘法运算指令，把当前脉冲数（D22）和一个脉冲所走的距离（D8）相乘，得到当前实际距离（D24）.再使用浮点数转整数指令（INT）把当前距离（D24为浮点数）转换成整数存至D26。

触点比较指令为设定距离和当前距离做比较，比较成立接通一个M0，此M0可以为停止运行和切割卷材的信号，具体自由发挥。

此页面只做了我们需要用到的数值的显示，具体的请自由发挥。

来源：杨遇桥。

一、实验目的1. 了解剪切干涉的基本原理和实验方法。

2. 掌握使用剪切干涉仪进行测量和数据处理的方法。

3. 熟悉剪切干涉在材料力学、光学等领域中的应用。

二、实验原理剪切干涉实验是利用剪切干涉仪测量材料剪切变形的一种方法。

当材料受到剪切力作用时，材料内部产生剪切应变，从而引起光程差的变化，产生干涉现象。

通过观察干涉条纹的变化，可以计算出材料的剪切模量。

实验原理如下：1. 剪切干涉仪由光源、分光器、反射镜、剪切装置、光束合并器、探测器等组成。

2. 光源发出的光经过分光器分成两束光，一束光直接照射到反射镜上，另一束光通过剪切装置照射到反射镜上。

3. 两束光在反射镜上发生干涉，产生干涉条纹。

4. 通过调整剪切装置，改变光程差，观察干涉条纹的变化，从而计算出材料的剪切模量。

三、实验仪器与设备1. 光源：He-Ne激光器2. 分光器：半透半反镜3. 反射镜：平面镜4. 剪切装置：剪切干涉仪5. 光束合并器：分束器6. 探测器：光电探测器7. 计算机及数据采集系统四、实验步骤1. 将光源、分光器、反射镜、剪切装置、光束合并器、探测器等仪器连接好。

2. 打开光源，调整光路，使激光束垂直照射到分光器上。

3. 将反射镜放置在剪切装置的入射光路上，调整反射镜角度，使反射光束与入射光束垂直。

4. 将剪切装置固定在实验台上，调整剪切装置的初始位置。

5. 打开探测器，调整光束合并器，使两束光在探测器上合并。

6. 观察干涉条纹，记录干涉条纹的形状和间距。

7. 调整剪切装置，改变光程差，观察干涉条纹的变化，记录新的干涉条纹形状和间距。

8. 重复步骤7，至少测量5组数据。

五、实验数据及处理1. 记录每组数据中干涉条纹的形状和间距。

2. 根据干涉条纹的形状和间距，计算出光程差的变化量ΔL。

3. 根据光程差的变化量ΔL和剪切装置的剪切变形量Δx，计算出剪切模量G。

六、实验结果与分析1. 根据实验数据，绘制剪切模量G与剪切变形量Δx的关系曲线。

PLC 与文本屏、编码器、变频器程序实例之一——可调定长自动裁切控制装置5.3.1可调定长自动裁切控制装置的系统构成电动机变频器皮带旋转编码器弹性连轴器气动裁切刀具输送带待裁切板材主轴气动控制装置电磁阀输送方向刀位检测开关图5-28 可调定长自动裁切控制装置系统配置示意图裁切机器由机体、传送带、气动裁切刀具等机械部件和变频器、电机、刀位检测开关、旋转编码器等电力拖动部件和长度检测部件构成。

机器工作原理简述：由变频器控制电机起停与速度，电机由皮带拖动机器主轴，主轴带动输送带，输送带将待裁切板材源源不断地输送至裁切刀具下；旋转编码器经弹性连轴器（可用软塑料管代用）与机器旋转主轴连接，对主轴的运行线距离进行脉冲计数，当设定长度（设定脉冲数）与编码器计数长度相等时，由PLC 输出下刀指令，变频器停止运行，输送带停止输送，下刀电磁阀动作，气动裁切刀具下行，对输送带上的板材进行裁切。

裁切过后，系统又自动启动运行。

系统设计要求：1）、板材输送速度可以调节。

采用变频器拖动电机满足此要求；2）、裁切长度可以设定，并可以监控，采用PLC 与文本屏相结合，满足此要求；3）、机器主轴的直径规格不一，与长度设置互有影响，应考虑此因素。

可用文本屏可对主轴数据（轴周长）修正；4）、选用旋转编码器的型号不同，脉冲计数值/周有别。

用文本屏可对旋转码器的脉冲计数值/周数据进行修正；5）、正常输送使用一个可调整的较高的输送速度，称为变频高速；而当输送长度接近于裁切长度时，输送带应进入低速运行阶段，称为变频低速（可为一固定速度），这样便于提高裁切精度和裁切质量。

低速输送距离（长度）可以根据现场操作运行情况，由文本屏设置；6）、下刀裁切时，输送带必须停止输送，裁切完毕后，输送带开始运行。

下刀裁切至重新运行，需有一个适宜的延时时间，如时间太短，刀具未升到原位，容易与板材相顶，损坏板材和刀具。

若时间过长，会导致本班产量降低。

这个下刀时间（实际为刀具复位时间）也可以由文本屏进行设置； 7、本班产量——裁切张数，可以在屏面上显示和监控。

第40卷 第19期 包 装 工 程2019年10月PACKAGING ENGINEERING ·205·收稿日期：2019-04-16作者简介：章峰（1995—），男，上海理工大学硕士生，主攻嵌入式系统开发与机电一体化技术。

通信作者：蔡锦达（1963—），男，上海理工大学教授，硕导，主要研究方向为机械电子及自动化。

基于STM32的定长切割控制系统设计章峰，蔡锦达（上海理工大学，上海 200093）摘要：目的 设计基于STM32为控制核心的定长切割控制系统。

方法 介绍了该系统的工作原理、硬件设计、外部中断跟踪程序的实现以及HMI 人机界面的设计。

同时，针对刀架以高速返回时的平稳性问题，提出了基于Sigmoid 函数的S 型算法，并将返回时的主要参数代入该函数中进行MATLAB 仿真。

结果 经测试，该控制系统满足工作要求。

仿真结果表明，刀架返回时的频率曲线是连续平滑的。

结论 该控制系统采用STM32替代PLC ，成本低，功能稳定，实时性高，操作稳定，能够满足定长切割的精度要求。

关键词：定长切割；跟踪；STM32；触摸屏；Sigmoid中图分类号：TB486 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2019)19-0205-07 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2019.19.030Design of Fixed-Length Cutting Control System Based on STM32ZHANG Feng , CAI Jin-da(University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)ABSTRACT: The work aims to design a fixed-length cutting control system based on STM32 as the control core. The working principle, hardware design, realization of external interrupt tracking program and HMI design were introduced. In the meantime, aiming at the stationarity of tool holder when it returned at high speed, an S-type algorithm based on Sigmoid function was proposed, and the main parameters of tool holder during returning were substituted into the function for Matlab simulation. The test results showed that, the control system met the working requirements. The simulation results indicated that, the frequency curve was continuous and smooth when the tool holder returned. The control system adopting STM32 instead of PLC is featured by low cost, stable function, high real-time performance and stable operation, and can meet the precision requirements of fixed-length cutting.KEY WORDS: fixed-length cutting; tracking; STM32; touch screen; Sigmoid定长切割广泛应用于包装制造业，如制袋机、制管机、护角机等包装机械[1—5]。

75PP实验四 剪 切 试 验工程中使用的构件或零部件，除了受到拉伸和压缩的应力σ作用之外，还受到剪切应力τ的作用。

特别是那些由铆钉、销钉、螺栓联接的构件，见图3－14，其中联接螺栓等受到剪力的作用，它们的抗剪强度如何关系到构件的安全。

因此，工程设计时不仅要考虑材料的抗拉强度和抗压强度，还要考虑材料的抗剪强度b τ。

剪切试验就是为了测定材料的b τ而进行的一种试验。

1－铆钉；2－螺栓；3－销钉图3－14 承受剪切的铆钉、销钉、螺栓一、 试验目的（1） 测定低碳钢的抗剪强度。

（2） 观察破坏断口，分析破坏原因。

二、 仪器设备与工具（1）电子万能试验机WD －200B 或其他万能试验机、压力试验机。

（2）剪切试验座及压头。

（3）游标卡尺等。

三、 试验原理剪切试验有多种做法，图3－15~图3－18为其中常用的4种剪切试验原理图。

0A P bb =τ 0A Pb b =τ1－胶接材料；2－金属板图3－15 胶接材料拉伸剪切试验原理 图3－16 高分子材料压缩剪切试验原理7602A P b b =τ 0sin A P b b ατ= 图3－17 金属剪切试验原理 图3－18 岩石材料剪切试验原理本次试验采用图3－17的装置，受试材料为低碳钢。

四、 试验步骤（1） 测量试件受剪处直径，取平均值，计算0A 。

（2） 安装试件，把试件插入剪切块孔里，调节左右对称。

（3） 调整试验机横梁位置，选择适当量程。

（4） 加载试验，记下剪断时的最大荷载b P 。

五、 结果分析根据试验所测得的b P 及试件受剪处的平均直径0d ，计算b τ。

六、 讨论问题（1）比较低碳钢Q235号钢b σ和b τ之间的比值。

（2）观察低碳钢试件剪切断口，分析破坏原因。

比较低碳钢拉伸破坏断口与剪切破坏断口。

材料力学剪切实验报告一、实验目的本次实验旨在通过对材料的剪切实验，掌握材料力学中的剪切应力和剪切应变的概念，了解材料的剪切性能及其影响因素。

二、实验原理材料的剪切实验是指在材料上施加剪切力，使其发生剪切变形的实验。

在剪切实验中，材料受到的剪切力与剪切变形之间的关系可以用剪切应力和剪切应变来描述。

剪切应力是指单位面积上的剪切力，通常用符号τ表示，其计算公式为：τ=F/A其中，F为施加在材料上的剪切力，A为材料受力面积。

剪切应变是指材料在剪切变形下单位长度的变化量，通常用符号γ表示，其计算公式为：γ=ΔL/L其中，ΔL为材料在剪切变形下的长度变化量，L为材料原始长度。

三、实验步骤1. 准备实验材料：选择一块具有一定厚度的金属板材作为实验材料。

2. 制作剪切实验样品：将金属板材切割成一定大小的样品，样品的长度和宽度应该足够大，以保证实验的准确性。

3. 安装实验设备：将实验样品固定在剪切实验机上，调整实验机的参数，使其能够施加一定的剪切力。

4. 进行实验：在实验机上施加一定的剪切力，记录下材料受力面积和长度变化量，计算出剪切应力和剪切应变。

5. 处理实验数据：根据实验数据绘制剪切应力-剪切应变曲线，分析材料的剪切性能及其影响因素。

四、实验结果与分析通过实验，我们得到了金属板材在不同剪切力下的剪切应力和剪切应变数据，绘制出了剪切应力-剪切应变曲线。

根据曲线可以看出，随着剪切力的增加，金属板材的剪切应力也随之增加，但增长速度逐渐减缓。

同时，金属板材的剪切应变也随着剪切力的增加而增加，但增长速度也逐渐减缓。

通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 材料的剪切性能与材料的性质有关，不同材料的剪切性能不同。

2. 材料的厚度对其剪切性能有一定影响，厚度越大，剪切性能越好。

3. 材料的温度对其剪切性能也有一定影响，温度越高，剪切性能越差。

五、实验结论通过本次实验，我们掌握了材料力学中的剪切应力和剪切应变的概念，了解了材料的剪切性能及其影响因素。