摘要
本文根据实际工程自动化技术改造需要，完成了全自动剪板机智能控制系统的设计和调试。
说明书首先探讨了全自动剪板机智能控制系统的实现方案，根据实际需要，在常规的PLC控制和单片机控制中选择了以单片机为主的控制方案。
然后分析了单片机在自动控制系统的应用，对硬件电路中的主要环节：如输入输出接口的扩展、键盘和显示器电路、步进电机的驱动控制、继电器及CPU监控器X25045电路等给出设计思路和具体实现方法。对软件设计中的主要环节：如编程器仿真器环境、控制软件流程、主要功能模块实现方法、软件调试等进行了论述。
考虑到自动控制系统在实际工作环境中的可靠性和安全性，在硬件设计和软件编程中采取了抗干扰措施，如采用监控器芯片、设计检测工作状态程序等。
在设计自动控制系统的时侯，同时考虑今后技术改进和推广的需要，为系统的扩展留下了余地。
关键词：自动剪板机自动控制单片机系统硬件设计软件编程
Abstract
According to the requirement of improving actual engineering automatic technology, the exploitation and debugging of the intelligent controlling system on complete automation board shears were finished in this paper.
Firstly,the implement scheme of intelligent controlling system on complete automation board shears is discussed.according to the practical needs and requirement of clients,the SCM controller was chosen as main control scheme between the conventional PLC controller and SCM controller.
Secondly,the executing organ needed in the automatic controlling system is analysed and then thedesign of mechanical part,such as the organ of feeding,the organ of precise length set and the organ of charge and discharge, is also finished.
Finally, the application of SCM in the intelligent controlling system was analyzed. The designing idea and specific implement methods of the important section of hardware such as the expanding of I/O interface, the circuit of keyboard and display, the driving controller of step-by-step electric machinery, the circuit relya and CPU monitor were given. The main section of software such as the environment of programming editor and emulator, the flow chart of controller software, the implement methods of primary function module and the debugging of software wer discussed
Considering the reliability and security of intelligent controlling system in the practical working environment, anti-jamming measure was adopted,such as usisng the COMS chip and designing the program to inspect working state etc. After it was debugged, the practical effect is very good.
When designing the intelligent controlling system, the requirements of technology improvement and spread are also considered, which leaves the space for the extending of system.
Keywords: complete automation board shears automatic control SCM system hardware designing software programming
目录
摘要 (1)
Abstract (2)
第一章绪论 (1)
1.1 课题背景 (1)
1.2 课题研究目的与意义 (1)
1.3 低成本自动化概述 (2)
1.4 智能控制理论的发展及其应用现状 (3)
1.5 本课题的研究任务和工作 (5)
第二章系统方案分析 (7)
2.1 总体方案分析 (7)
2.2 控制系统实现的总体设想 (9)
第三章步进电机的单片机控制技术 (13)
3.1 概述 (13)
3.2 步进电机的选用 (13)
3.3 步进电机的驱动电路设计 (17)
3.4 步进电机的单片机控制 (19)
3.5 步进电机加减速控制查表法设计 (26)
第四章控制系统硬件电路设计 (35)
4.1 系统硬件电路的基本组成 (35)
4.2 系统硬件电路设计原则 (35)
4.3 AT89C51单片机芯片简介 (36)
4.4 控制系统扩展接口设计 (37)
4.5 主板硬件电路设计 (39)
4.6 输入电路设计 (43)
4.7 输出电路设计输出电路分为三部分： (45)
4.8 抗干扰电路设计 (47)
4.9 其它电路设计 (48)
第五章软件设计 (49)
5.1 汇编语言及编程环境简介 (49)
5.2 系统程序设计 (50)
5.3 X25045程序模块设计 (58)
5.4 软件抗干扰设计 (59)
第六章结论 (62)
参考文献 (64)
致谢 (65)
附录：英文技术资料及翻译 (66)
第一章绪论
1.1 课题背景
自动化技术是本世纪以来发展极其迅速和影响极大的科学技术之一。现代自动化技术是一种完全新型的生产力，是直接创造社会财富的重要手段，对人类的生产活动和物质文明起着巨大的推动作用。因此，受到世界各国的广泛重视和越来越多的应用。
机械自动化，主要指在机械制造业中应用自动化技术，实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程，加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准，不仅影响整个机械制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。因此，发展我国的机械制造业自动化技术，符合我国社会主义的基本原则，符合我国现代生产的发展规律。
发展我国的机械自动化技术.应实事求是，一切从我国的具体国情出发，走中国的机械自动化技术发展之路。当前，我国机械制造业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、应用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。在这种国情下，要把庞大的劳动力大军从机械制造业生产岗位上撤下来，投入巨额资金改造现有的大量落后设备和研制大量的现代自动化装备及控制装置，在科学技术水准和人员素质不太高的情况下采用先进的技术装备，都是不现实的。而大力发展低成本自动化技术，却是潜力大，前景广，投资省，见效快，可以收到事半功倍的经济效果，适合我国现阶段的发展需要和国情。
我国机械制造业存在大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，可以应用微电子技术改造这些已有通用设备。比如用数显、数控装置改造通用设备，提高单机自动化程度；用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及其自动设备与半自动设备组成的生产线，这样可以把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来。这是一条低成本、高效益、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。
1.2 课题研究目的与意义
以计算机为核心的自动化技术是我国工业重点发展的高科技领域之一。工业自动化技术是推动我国科技进步、推动国民经济发展的重要手段。不断采用最新的电子信息技术来装备和改造传统产业，是我国进行现代化建设的必由之路。
上世纪80年代后期，随着单片机技术的发展，传统机械设备的控制柜逐渐被新一
代的智能化仪表所代替。对于日益复杂的控制功能，传统控制柜显得无能为力，而单片机具有可编程序的特点，运行时可以根据要求，自动选择控制算法，适应性强；单片机采用以软件代替硬件的方法，可以简化线路，使仪器的性能价格比不断提高。本文的研究目的，在于探索在板材加工中，应用单片机控制技术，实现板材加工的自动控制。
在板材加工系统中，板料长度检测、板料进料、压紧、走刀、落料、长度调整等过程必须按一定的节拍一定的控制精确度动作。而且，不同长度、不同厚度、不同材料的扳材，各动作行程、先后顺序、刀具位置等要求都不一样。对于这样的控制要求，传统控制柜很难实现，采用PLC控制器价格又高，一些中小企业就采用人工控制，这不仅影响产品的质量，而且加工车间噪声大、粉尘多，操作人员的劳动条件十分恶劣。
随着现代控制理论的发展和计算机技术的广泛应用，机械加工过程采用计算机控制为加工过程的规范化、标准化创造了条件，同时也可以大大地改善操作人员的工作环境。设各自动化是提高生产效率，增强竞争能力的保证。更新和改造传统设备是设备实现现代化的两个重要途径。采用新的低成本自动化技术改造老设备，是提高企业经济效益的好办法。
1.3 低成本自动化概述
设备老化是制约技术创新的重要因素，应有目的，分层次地更新老设备，有重点地提高机械工业的装备技术等级，并根据国力，结合国情，逐渐地推进机械工业向技术密集产业方向发展，促使劳动生产率的提高。
低成本自动化(LCA Low Cost Automation)是为了适应中小企业实现综合自动化的低成本自动化技术，也就是充分利用现有设备的潜力，以较少的投入实现基础自动化或局部综合自动化，提高生产效率和企业的竞争能力。这项研究领域受到越来越多人的关注。
1.3.1 低成本自动化(LCA)主要特点
1)技术经济效益显著。产出投入比高。投资回收期短，一般在1-2年内即可全部回收投入的资金；
2)不要求对已有生产制造工艺过程做出重大改变，投资风险小;
3)实行LCA在企业中构成了弱联系的自动化独立岛，需要充分发挥职工的主观能动性；
4)能够采用“短，平，快”的高新技术实现LCA。它以高效、实用和可靠为目标，不需要处处追求最新的技术成就，应该做到“少花钱，多办事，办好事”。
1.3.2 低成本自动化系统的设计原则
通常进行系统设计既要系统先进自动化程度高，又要投入尽可能低。要解决这个基本矛盾，必须综合考虑多方面因素，在尽可能压低投资成本的前提下，按一定设计原则实施。
1)满足需要原则。即把满足用户对产品功能及自动化水平等要求作为设计的中心任务。
2)最小系统原则。即在考虑满足要求的前提下，用最简单的硬件、软件，最经济的方法构成系统，使系统的硬件及软件冗余功能最小。
3)可靠性原则。即在规定条件下和规定时问内无故障地完成某种功能的能力。
4)匹配性原则。要求系统各组成部分在功能和水平上尽可能接近一致，电平上相互匹配，以求功能得到充分利用。
5)标准化、系列化、通用化原则。对系统的元器件选择应尽可能使用标准化、系列化、通用化产品或己使用过的较成熟的组件或子系统。控制部分尽可能使用专用模块、系列化的控制器及总线模块。以求降低研制成本，缩短开发周期，增强抗干扰能力和改善维修条件等。
6)先进性原则。在满足经济性能前提下，尽可能采用新的技术与方法，充分利用社会已取得的成果，如己发展成熟的新技术、新工艺及新的元器件等，使原有设备结构更加简单、功能更强、可靠性更高，体积重量更小更轻，操作与维修更加简便。
1.3.3 在我国发展低成本自动化的重要性
我国工业自动化总体水平不高。由于我国对设备折旧率的规定，设备更新较慢，Ｋ期以来在很多行业普遍存在着耗能大效率低等弊端。改革开放以后一些行业陆续引进了国外先进的生产线、新技术、新器件，使机械行业的面貌发生了巨大的变化。但是，对引进设备的消化吸收工作仍然做得不够，受财力因素的制约，只能不断引进必要的关键性设备，不可能全部依赖引进。这样，对正在使用的设备来说，如果它在生产原理方面与国外设备没有实质的不同，而设备的主体部件又比较耐用，那就可以充分利用已有设备、挖掘潜力，采用低成本自动化技术，在不停产或少停产的情况下，实施技术改造，达到少的投资，快的速度，高的效益。
上述设备在我国的机械行业恰恰是大量存在着的，用新的全套设备来取代，经济上不许可，企业中的技术力量也难于胜任。发展低成本自动化是促进技术改造的有利手段，具有很好的前景。
1.4 智能控制理论的发展及其应用现状
自从1932年奈魁斯特(Hnyquist)发表了有关反馈放大器的稳定性论文以来，控制
理论的发展已走过了60多年的历程，其中前30年是经典控制理论的成熟和发展阶段，后30年是现代控制理论的形成和发展阶段。经典控制理论主要研究的对象是单变量定常线性系统。到了60年代，经典控制理论已经成熟.同时由于计算机技术的成熟和发展，以及多输入一多输出线性系统的控制需要，促使控制理论由经典控制理论向现代控制理论过渡。
现代控制理论以庞特亚金的极大值原理、贝尔曼(Belman)的动态规划、卡尔曼(Kalman)的线性辨识和估计理论为基石，形成了以最优控制(二次型最优控制、HX控制等)、系统辨识和最优估计、自适应控制等为代表的现代控制理论分析和设计方法。系统分析的数学模型主要是状态空间描述法。然而，在现实生产实践中，许多复杂的生产过程不是连续的，而有些过程的控制目标本身难以定量研究，因此需要与数据处理方法、规则、经验相结合，才能取得满意的控制效果。智能控制是一门新兴的学科，它的发展得益于许多学科，其中包括人工智能、认知科学、现代自适应控制、最优控制、神经元网络、模糊逻辑、学习理论、生物控制和激励学习等。上述各学科均以不同侧面反映了智能控制的要求、理论利方法。1966年，J.M.Mendel首先提出将人工智能用于飞船控制系统的设计。1971年，著名学者K.S.FU(傅京逊)从发展学习控制的角度首次提出智能控制这一概念，它在文献中归纳了三种类型的智能控制系统。
1)人作为控制器的控制系统。由于人具有识别决策和控制等功能，因此对于不同的控制任务、不同的对象及环境情况，人作为控制器的控制系统具有自学习、自适应和自组织的功能，能自动采取不同的控制策略以适应不同的情况。
2)人机结合作为控制器的控制系统。在这样的系统中，机器完成那些连续进行的并需要快速计算的常规控制任务，人则完成任务分配、决策、监控等任务。
3)无人参与的自主控制系统。最典型的例子是自主机器人，这时的自主式控制器需要完成问题求解和规划、环境建模、传感信息分析和底层的反馈控制等任务。它实际上是一个多层的智能控制系统。
1985年8月，IEEE在美国纽约召开了第一届智能控制学术讨论会。来自美国各地的60位从事自动控制、人工智能和运筹学研究的专家学者参加了这次学术讨论会。会上集中讨论了智能控制原理和智能控制系统的结构。这次会议后不久，在IEEE控制系统学会内成立了IEEE智能控制专业委员会。1987年1月，在美国费城的第一次国际会议，来自美国、欧洲、日本、中国以及其他发展中国家的150位代表出席了这次学术盛会。提交大会报告和分组宣读的60多篇论文以及专题讨论显示出智能控制的长足发展；同时也说明了由于许多新技术问题的出现以及相关技术的发展，需要重新考虑控制领域和相近学科。这次会议是个里程碑，它表明智能控制作为一门独立学科，正式在国际上形成。
智能控制作为一门新兴学科，还没有形成一个统一的完整的理论体系。智能控制
研究所面临的晟迫切问题是：对于一个给定的系统如何进行系统的分析和设计。把复杂环境建模的严格数学方法研究同人工智能中的新兴学科分支“计算智能”的理论方法研究紧密地结合起来，有望导致新的智能控制体系结构的产生和发展；并预示这种研究将在“自上而下”和“自下而上”两个方向工作的交汇处取得突破性的进展，使智能控制系统的研究出现新的局面。综上所述，智能控制理论的研究领域相当广泛，且存在的问题也相当多。
智能在工业应用领域，意味着大量使用智能仪器(Intelligent Instrument)，通常是指含有各种形态的计算机并可以通过编程的方法实现其功能的仪器。嵌入到仪器中的计算机必定是微型计算机，故也把智能仪器称为微机化仪器。
就广义来说，智能控制是指能随外界环境变化自主选择正确行动的能力。人工智能的创始者之一，获得诺贝尔奖的西蒙指出：人工智能的研究目的是在于学会编制计算机程序来完成机智的行动，这包括解决问题、学习、推理和做出决定。在信息科学中，信息技术发展分为信息化，自动化、最优化和智能化四个层次。智能化包括理解、推断、判断与分析功能，它是数值、逻辑、和知识经验综合分析的结果：知识的表达和应用是智能化的标志。
从信息科学的智能概念来看，目前的智能仪器还处于智能化的低级阶段。但相对于传统仪器而言，这种仪器已能实现自动参数补偿、自动量程选择、自动校准。
1.5 本课题的研究任务和工作
本说明书的任务是结合钣金机械加工厂家的技术改造需要，在现有普通剪板机的基础上设计开发全自动剪板机控制系统，实现加工过程自动化，提高现代化水平。全自动控制器主要组成部分有单片微机、接口扩展电路、键盘输入显示电路、信号采集电路及输出驱动部分等组成。设计时根据功能需要选择控制精度高、灵活性适应性好、成本低的控制器。通过各种控制电路的优劣对比、分析计算确定合理的控制电路，选用适当的集成电路芯片和电子元件完成组装测试。在电路设计中注意抗干扰设计。
1、控制系统软件设计
通过编程，完成全自动生产过程的控制，实现数据显示、实时信号采集、计算分析及实时控制处理。编制好控制软件并进行软件的仿真调试和修改。
2、软硬件联调
由于实际情况与理论推导可能不一致，或者考虑问题不全面，难免出现故障和问题，需要认真分析与排除，在失败和不足中总结经验，改进系统设计。
3、完成课题说明书
根据自动剪板机的工作原理及控制器的功能要求，论证自动剪板机控制系统的实现方案。说明控制系统构造及配套执行机构设计，分析单片机在智能控制过程中的应用，针对控制器硬件主要环节、控制信号采集和电机驱动控制及人机交互等，从设计思想、实现原理、调试方法等角度进行了必要阐述。结合操作要求，介绍控制器的软件实现过程。并针对控制器的运行环境，就现场抗干扰的对策进行具体分析，说明利用软件和硬件措施确保系统可靠运行。
第二章系统方案分析
目前，工业现场控制方法常用的有两种：一是采用可编程序逻辑控制器(PLC)系统；二是采用单片机控制系统。其性能比较如下：
PLC系统不需要附加硬件设计且软件编程简单，设计周期短，开发费用低。但是，PLC控制器价格高。工作速度比计算机慢，输出对输入的响应有滞后现象，对使用者文化水平有较高的要求。单片机控制系统需自行设计硬件电路，软件编程较PLC控制系统复杂很多，设计周期较长，开发费用高。但是单片机控制器成本低，去掉复制及开发成本。而且灵活性更好，功能强大，体积小，易于产品化。工业用单片机芯片本身是按工业测控环境要求设计的，它能够适应工业现场恶劣的环境，抗干扰能力强，所提供的接口丰富，指令系统强大，容易根据需要进行扩展构成各种规模的应用系统。
通过综合考虑设备的性能/价格比、显示直观性、外表美观性、灵活性等诸方面网素，本设计采用单片机控制系统。本章根据自动剪扳机对控制系统的要求进行设计方案分析。
2.1 总体方案分析
2.1.1 对控制系统的要求
根据剪板机的工作特点，对控制系统提出控制要求如下：
1)上电后，检测各工作机构的状态，控制各工作机构处于初始位置。
2)进料，由控制系统控制进料机构将待剪板料自动输送到位。
3)定剪切尺寸，采用伺服电机控制挡料器位置保证精确的剪切尺寸，其尺寸可以是定值也可以设置为循环变动值。
4)压紧和剪切.待剪板料长度达到设定值后由主电动机带动压料器和剪切刀具，先压紧板料.然后剪断板料。
5)挡料器让刀并移动到下一定长位置。
6)板料托架及旋转卸料。
7)送料车的运行，包括卸载后自动返回。
8)剪切板料的尺寸设定、自动计数及每车板料数的预设定。
9)具备断电保护和来电恢复功能。
10)实现加工过程自动控制，加工参数显示，系统检测和异常报警。
11)保证板料加工精度、加工效率和安全可靠性。
12)具有良好的人机操作界面。
2.1.2 机械系统的结构组成及工作原理图
自动剪板机是一种精确控制板材加工尺寸，将大块金属板材进行自动循环剪切加工，并由送料车运送到下一工序的自动化加工设备。
图2.1全自动剪板机结构组成及工作原理图
其工作流程及原理是：
1)开机后，输入板料加工尺寸、加工数量等参数，点击自动键，系统自动运行。
2)系统首先检查回零开关ST3状态，挡料器不在零位置则启动步进电机带动挡料器回零，挡料器在零位置则检查小车的状态开关ST5；若料车空载，就启动送料小车，使之左行到位，小车到位开关ST4闭合小车停机。
3)挡料器运动至加工尺寸位置。
4)启动进料机构，带动板料向右移动。
5)当板料碰到挡料器定长开关ST2时，送料停止，同时制动器松开、电磁离合器结台，主电动机通过传动机构使压料器压下，压料器压紧行程开关ST1闭合。
6)板利压紧触发步进电机带动挡料器让刀，完毕后主电动机带动剪刀下落剪断板料，接着电磁离合器断开主电动机传动，刀具和压料器在弹簧力作用下撤回，制动器制动。
7)卸料离合器结合，主电动机通过传动机构带动托架转动，剪切的板料滑入料车，卸料检测开关ST8闭合，卸料离合器松开。
8)步进电机带动挡料器运动到下次加工尺寸位置。
9)剪好的板料由压块下压次数来计数。当料车上板料没达到设定数时，系统自动循环加工，多次循环后，回零修正定长累积误差再返回。
10)当达到设定满车数量时，起动料车电动机带动料车右行，将板料送至下一工序位置即到位开关ST7闭合。
11)卸载后，再启动料车左行，返回到剪板机下，进入下一车的工作循环。
2.1.3 剪板机的主要技术参数：
设计对象是Q-11型机械式剪板机。
工作原理：交流电机通过皮带轮、减速齿轮、飞轮带动主轴，主轴装有两个曲柄连杆机构(偏心轮机构)并带动滑动刀架做上下往复运动，实现剪切刀剪断板料。其中为了实现对主轴带动偏心轮机构的控制采用了电磁离合器和制动器。其铭牌参数见表
2.1。
表2.1 Q-11型剪板机参数
2.2 控制系统实现的总体设想 全自动剪板机的控制系统
电气部分
软
件
部
分单片机最小系统电路伺服电机用其驱动电路交流电机及电磁离合器驱动电路工作状态检测电路5V,12V
等稳压电源电路机械部分自
动进
料
机
构挡料定长机构托料卸料机构小车送料装置
图2.2 总体方案设计简图
2.2.1 数控系统工作主电路
型号
Q-11 额定功率 3KW 剪切频率 32次/分 剪板厚度 3mm 板宽 1200mm 出厂日期 05年1月
图2.3 自动剪板机的主电路图
各机构的运动动力来自电机，根据控制的特点和经济性要求，采用交流电机来实现进料、小车送料、托架下料，采用伺服电机控制挡料器精确定长。为了实现对交流电机的控制采用图2.3所示主电路，其中KM1、KM2、KM3为中间继电器。KM1控制进料电机，KM2、KM3控制送料小车电机。M1为剪切主电机，M2为进料电机，M3为小车电机。因为本系统为经济性数控系统，所以伺服电机采用步进电机，采用开环控制。本控制系统需要完成对工作机构的控制情况如下：
1)进料控制，执行器件为进料电机，通过对进料电机的起停控制，实现进给机构输送板料，停止输送板料的控制。
2)刀具剪切控制执行器件为电磁离合器和电磁制动器。通过控制主电机传动路线中的电磁离合器，控制传动机构带动刀具完成向下剪切板料，撤回利用弹簧完成。为了防止惯性造成连续剪切需要控制制动器剪切一次制动一次。
3)托架转动卸料控制，执行器件为电磁离合器。通过控制电磁离台器，控制传动机构带动托架完成转动卸料，复位利用弹簧完成。
4)小车往返运动及停止控制执行器件为小车电机，通过控制小车电机的起停正反转，控制送料小车在剪扳机与下一工位往返送料。
5)挡料器定位控制执行机构为步进电机，通过对步进电机的运动步数和方向的控制，实现挡料器的前进和后退，完成板料剪切长度尺寸的定长功能。
其中，1)、4)执行机构都可采用强电、开关量控制。因单片机控制器是低压直流输出，所以，我们使用了中间继电器作为控制器输出的第一级执行机构，通过继电器的触电控制大功率接触器的通断，从而控制交流电机的起停。2)、3)执行机构中的电磁离合器、制动器需要采用专用输出驱动控制电路。5)的执行器件步进电机采用专业厂生产的或自行设计的驱动控制电路来控制。
2.2.2 系统控制器硬件及软件总体设想
1、硬件部分
考虑到系统的可靠性及安装的方便性，控制器硬件的设计分为三部分：主板部分、输入显示部分及输出部分。
1)主板部分完成信息处理和信号传输。布置在主板上的部件有：单片机AT89C51、看门狗X25045、扩展接口芯片等。
?单片机AT89C51主要用于信号的采集、数据处理、控制信号的输出等，它是整个控制设备的核心。
?X25045芯片在本系统中承担两方面的工作，一是看门狗功能，在系统遇到干扰，程序跑飞时，对系统复位。二是其内部具有的512字节EEPROM，在断电后用于对关键数据进行保护，如：剪切次数、当前加工尺寸、各个工作机构当前状态等。
?输入输出接口扩展芯片，主要考虑到采集各个工作机构当前状态信息、接收键盘输入信号及输出显示信号和执行机构控制信号。
2)输入显示部分完成键盘信息输入和工作状态显示。布置在输入显示板上的部件有显示器、键盘、及操作面板等。采集工作状态数字量信号的电路另外做一块板。
?键盘在本系统中完成加工参数的输入及干预信号的输入，如：各种手动操作、加工尺寸数量的设定、加工方法的选定、急停等，通过对剪板机整个生产过程的分析按键需要18个，可使用薄膜开关矩阵键盘。
?显示器，本系统对显示功能要求不高，采用一般的LED八段码就能满足要求，需要显示八位数字。
3)输出部分完成控制信号的输出，驱动各执行元件控制元件工作。布置在输出板上的电路有：变压器电路、继电器驱动电路、步进电机驱动电路、电磁离台器电磁制动器驱动电路等电路。分别布置在多块电路板上。
?变压器用于将220V强电转换为24V、12V和5V弱电，为电磁离台器、继电器和单片机提供电源。
?中间继电器在本系统中主要用于实现强、弱电的隔离，即将单片机输出的弱电信号转换为强电信号，实现系统对交流接触器及电机的控制。
?交流接触器用于对强电回路进行控制，其触点接于电机回路中，线圈的控制信号来源于中间继电器的输出。
?步进电机驱动电路用于光电隔离功率放大，将弱电信号转换为强电信号实现对步进电机的驱动。
?电磁离合器在本系统中主要用于控制剪切压料和卸料机构动作，控制电路需要控制24V直流电对离合器电磁线圈通断电，使离台器结合脱离。电磁制动器控制电路与电磁离合器相同。
4)元器件的选用：
本控制系统使用到的主要元器件列于表2.2。
表2-2 主要元器件列表
序号名称型号功能
1 单片机AT89C51
2 接口扩展芯片（1）8155/8255/8279 接收键盘输入/输出显示
3 接口扩展芯片（2）74LS273/8155/8255 采集信号输出电机控制信号
4 LED数码管八段五联和三联的显示
5 看门狗芯片X25045 断电参数保护和程序复位
6 中间继电器JZC-33F 强弱电转换
7 按键开关矩阵键盘
8 光电耦合器TLP521
9 锁存器74LS373
10 变压器12V/5V/24V 输出
11 行程开关检测工作状态
2、软件部分
根据剪切板料的自动化过程，设计顺序动作控制程序。采用模块化结构进行设计。为了保证加工尺寸的精度，设计的程序必须能控制步进电机在加速减速过程中不失步不过冲。设计掉电保护程序保存工作状态信息和加工参数，以便恢复生产。设计意外急停功能及手动操作和单步调整程序。
2.2.3 系统控制器的电源
为了使系统能够可靠的工作，单片机的电源与外部控制通道的电源必须隔离。在这里，我们将外部220V交流电通过变压器变压后得5V、12V及24V交流电，再经整流、滤波、稳压得到5V、12V及24V直流电。其中5V为单片机供电，12V为继电器供电，24V 为电磁离合器和电磁制动器供电。步进电机的电源根据需要单独配置。
第三章 步进电机的单片机控制技术
3.1 概述
步进电机广泛用于各种自动控制系统中，作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一。随着微电子技术和计算机技术的发展，步进电机的需求与日俱增，应用范围也在不断扩大。步进电机的发展史可以追溯到1831年.当时其性能不是很好。到了本世纪初，西方各国蓬勃发展的造船业推动了步进电机的进一步发展。20世纪50年代晶体管技术的出现促使步进电机向小型化发展迈进了一步。数控机床的出现使步进电机的应用和发展进一步加深。80年代，由于廉价的微型机算汁以多功能的形式山现，使步进电机的控制性能更加灵活多样。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
3.2 步进电机的选用
3.2.1 步进电机的选择
步进电机选择需要遵循下述程序：
1、先选择要素。机械要素指负载转矩1T 和负载惯量1J 。时间要素指加速时间1t 和2t (即从1t 开始加速到2t )和运行时间ｔ。
2、确认脉冲频率。其依据是将物体移动到目标位置的时间。
脉冲频率＝360×转速(rpm)/(60×步距角)HZ (3.1)
3、计算需要的运行转矩。电动机带载运行所需的转矩为
a T T T +=1 (3.2) T —需要的运行转矩，kg.cm
1T —负载转矩，kg.cm
a T —惯性体的加速转矩，kg.cm
负载转矩由实测或估算得到，惯性体的加速转矩可按下式计算
加速时间
电动机希望的脉冲速率步距角驱动物的转动惯量???=18014.3807.9a T (3.3) 4、决定电动机的型号。根据己得到的脉冲速率和运行需求的转矩，从电动机产品的矩频特性曲线上选取2～3种可用的电动机。
5、验证。根据选中的电动机，结合转子惯量再次用需要的运行转矩公式验算。将计算值再次与矩频特性曲线对照，确定是否在该曲线内侧，直到确定一种电动机。
3.2.2 实际应用设计计算
具体到本控制系统的实际挡料器定位机构，步进电机工作的己知条件为：挡料器在导轨上的滑动部件总重量不到50kg ；脉冲当量δ为0.01mm(加工精度为0.02mm)；快进速度V=120mm/ｓ；丝杠导程mm l 40=。
初选电动机。拟选用90BYG450型混合式步进电机。该电机当运行在四相八拍励磁时其步距角为?=9.0b θ。 表3-1 步进电机参数和矩频特性 步进电机
相数 步距角 最大静转矩N*m 电流A 定位转矩 90BY450
4 ?8.1 3.5N*m 4 0.
5 N*m 步进电机
转动惯量 空载自动频率 运行频率 90BYG450
2.3Kg/cm 2 1300步/s 20000步/s 步进电机
运行步距角 运行矩频特性(N*m/KHz) 90BYG450
0.9? 3.5/1 3.4/2 3.1/4 2.8/6 2.1/8 1.6/10 1.2/12
1、步进电机负载分析：
机构工作时步进电机的负载有摩擦负载和惯性负载两种。
(1)摩擦阻力。在挡料机构中，挡料滑台在导轨上为滑动摩擦，取其摩擦系数1.0=μ，则摩擦阻力N F 501.01050=??=阻(g=10m/2s )。
(2)等效转动惯量计算。根据类比法选用丝杠CMFZD20×4-2.5-C3/800其陡度0.8m(钢材)，直径0d ＝20mm ，则丝杠的转动惯量近似为
)(10998.0)(9984.0108028.724244kgm kgcm J s --?==???=步进电机90BYG450型转子的转动惯量为)(103.224kgm J m -?=
根据计算式
21212)()(41][k f n
j f k i m
i i k n n J n v m J ∑∑==+=π 式中i V 采用挡料器工作最快速度V=7.2m/min ，电机通过联轴器带动丝杠转动无中间传动回转零件，挡料器在导轨上的滑动部件总重量约50kg 即i M ＝50kg ，转速
m k n n =(电机)＝b V θ/(360×6)＝7200×0.9/(360×0.01)＝1800(r/min)则
结果等于3.50×410-(kg 2m )
(3)等效负载转矩(sm T )的计算。由于丝杠承受轴向载荷，又由于采取了一定的预紧措施，故丝杠会产生摩擦阻力矩。但由于滚珠丝杠效率高，其摩擦阻力矩相对于其它负载力矩小得多，故一般不予考虑。
(4)等效负载转矩［T ］。由下式计算
k j n j f k
i m i i k n n T n V F T //21][11?+?=∑∑==π (3.5)
式中i F —所受负载力(N)；i V —移动部件速度(m/min)；k n —为执行元件的转速(r/min)：j T —所受负载力矩(Nm)；j n —转动部件转速得 )
(03.01800/2.750210/21][m N n V F T k m ?=??=+??=π
π
挡摩 (5)启动惯性阻力矩(惯T )的计算。以快速启动工作速度计算，取启动加速时间为
s t 3.0=?(一般取0.1s ～1s 之间选取，为提高加工效率时间取0.3s)，由于电机转速)/(4.18860/1800260/2s r n w m m =?==ππ，取加速曲线为等加(减)速梯形曲线，故角加速度为
)/(6283.0/4.188/2s r w t m m ==?=ε
则)(22.06281050.3][4m N J T m m ?=??=?=-ε惯
(6)步进电机输出轴上总负载转矩的计算
)m 25.022.03.0][?++=+=N T T T m （惯ε
2、步进电机的匹配选择：
上述计算均未考虑机械系统的传动效率，考虑轴承丝杠导轨滑台实际情况选择机械传动总效率7.0=η，则
)(357.07.0/25.0/`m N T T ?===ηεε
为了避免计算上的误差引起步进电机失步，适当考虑安全系数。一般在1.2～2之间选取本例选取k=1.5，则步进电机的总负载转矩
f m m J J J ++??=224
1)1800/2.7(50][π
)(536.05.1357.0```m N KT T ?=?==εε
若选用上述电机，其最大)(5.3max m N T j ?=。在四相八拍驱动时，其步矩角为0.9°/step ，为保证带负载能正常加速和定位停止，电机的启动转矩q T 必须满足 ``εT T q ≥
由步进电机动态特性知启动转矩与步进电机的相数和通电方式有关，查Tq 与相数和通电方式关系表得89.0/max =j q T T 则)(12.389.05.3m N T q ?=?=，故选择适用(考虑了有现成的电机可用、电机工作频率高及大中型剪板机改造需要)。
3、滚动丝杠的校核：
由于丝杠是按类比法选用，故应进行校核。
(1)承载能力的校核。
校核公式 0max 3C p f f L Q w H >= (3.6) 式中：Q 一为轴向最大动载荷；
L —滚珠丝杠寿命系数单位6101?转L ＝60nT/610，T 为使用寿命时间取15000h n 丝杠转速;
w f —载荷系数取1.0(平稳有轻微冲击)；
w f —硬度系数取1.0(HRC 为58)：
0C —滚珠丝杠额定动载荷。
N p p 50max ==摩
则 )(587500.10.110/)150********(][36N Q =?????=
查有关滚珠丝杠额定载荷0C ＝26230N>Q 。
(2)压杆稳定性的校核。
max 22)/(p Kl EI f P k k ≥=π (3.7) 式中：k P —实际承受载荷的能力；
k f —压杆稳定支承系数双推一简支取k f =2；
E —钢的弹性模量Pa 8101.2?：
I —丝杠小径的截面惯性矩(cm d d I 75.1,32/141==π)：
K —压杆稳定安全系数，一般取2.5～4。
则max 52482105.1)80432/(75.11416.3101.21416.32P P k >>?=???????=
(3)刚度验算。
滚珠丝杠在工作负载和扭矩共同作用下，所引起的每一导程的变形量为： IE
Ml ES Pl L π2200+=? (3.8) 式中：0l —导程：P ＝摩P ＝100(N)；
E —钢的弹性模量5101.2?(MPa)；
S —丝杠的最小截面积(2cm )；
M —扭矩(Ncm),350max ==j T M (Ncm)；
I —丝杠小径的截面惯性矩(32/41d I π=)；
“＋”…用于拉伸时，“－”…用于压缩时。
在丝杠副精度标准中一般规定每一米弹性变形所允许的基本导程误差值。公式计算值小于允许值则合格。
刚度符合使用要求小于厂家提供的基本导程误差值0.75m μ。
经过校核，承载能力、压杆稳定性和刚度均合格。
3.3 步进电机的驱动电路设计
步进电机采用脉冲电源工作。其驱动方式有单电压驱动、双电压驱动、斩波驱动、细分驱动等多种，我们可以根据实际需要来选用。 VCC
R1R4R7R8R2R5RES1
OPTOISO1T3
NPN T1NPN T2NPN T4
NPN
D1
DIODE D2
DIODE
D4DIODE D3DIODE
R6
TF TRANS4
R3
VH 1
P1.0VL
图3.1 脉冲变压器式驱动电路
考虑设计制造成本及对驱动电路性能要求，此次设计采用高低压法驱动方式，高低压法驱动基本思路是：不论电动机工作的频率如何，在绕组通电的开始用高压供电，使绕组中的电流迅速上升，而后用低压来维持绕组中的电流。高低压驱动法是目前普遍应用的一种方法，高低压驱动电路又称双电压驱动电路，可以分为脉冲变压器
)
(05.0)(10501061.410395.032
/75.1101.224.03504/75.1101.24.050888482
28m cm L μπππ=?=?+?=??????+????=?--
毕业设计论文名称：全自动剪板机的PLC控制系统设计 专业班次： 姓名： 指导教师：
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
PLC剪板机课程设计 学生姓名：闫忠全 专业班级：09电气自动化2指导教师：闫运巧 完稿日期：2011/12/22
目录 摘要 (2) 一设计方案 (4) 1.设计任务 (4) 2.设计思路 (5) 3.设计流程 (5) 二硬件设计 (5) 1．选择PLC型号和I/O点数 (5) 2．I/O分配表 (6) 3．外部接线图 (6) 4．电气原理图 (7) 三软件设计 (8) 1．功能表图 (8) 2．梯形图 (10) 3．指令表图 (11) 四体会和收获 (12) 参考文献 (13)
PLC剪板机课程设计 摘要文章对我国发展低成本自动化的重要性等方面进行了研究。根据实际需要和市场的需求，在常规的可编程控制器（PLC）和单片机控制中，选择了以可编程控制器为主的控制方案。 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的设备。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、使用方便、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。 关键词：可编程控制器自动剪板机自动控制顺序控制
一设计方案 1.设计任务 如图所示，开始时压钳和剪刀在上限位，限位开关X0和X1为ON，板料的右端在压钳和剪刀交接处的下方。按下起动按钮X10，首先板料右行(Y0为ON)至限位开关X3动作，然后压钳下行(Y1为ON)；压紧板料后，压力继电器X4为ON，剪刀开始下行(Y2为ON)，剪断板料后，X2变为ON，压钳和剪刀同时上行(Y3和Y4为ON，Y1和Y2为OFF)，它们分别碰到限位开关X0和X1后，分别停止上行，均停止后，又开始下一周期的工作，剪完12块料后停止工作并停在初始状态。控制压钳下行和上行的液压缸的是双线圈电磁阀，本身有记忆功能。 图1-1 剪板机设计要求图
陕西科技技师学院课程设计课程名称：可编程控制原理 题目：秸秆的自动切割系统 专业班次：机电A91 姓名：于朝 指导教师：王一光
全自动切割机的PLC控制系统设计 摘要：文章对我国发展低成本自动化的重要性等方面进行了研究。以秸秆的自动切割为对象，探讨了PLC控制的秸秆自动切割系统的实现方案。根据实际需要和市场的需求，在常规的可编程控制器（PLC）和单片机控制中，选择了以可编程控制器为主的控制方案。 由于秸秆的自动切割系统是一种可按切割要求，将秸秆自动切割、并由送料车送到下一工序的顺序控制的设备。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、使用方便、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。 文章中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）对秸秆自动切割系统进行控制。通过对秸秆自动切割系统工作原理的分析，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。 关键词：可编程控制器；秸秆的切割；自动控制；顺序控制 可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，他是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC。 随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。 目前,我国机械制造业存在大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,可以应用微电子技术改造这些已有通用设备,比如用数显、数控装置改造通用设备,提高单机自动化程度;用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及自动设备与半自动设备组成的生产
机械原理课程设计剪板机设计说明书 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
机械原理课程设计说明书设计题目剪板机 成员 指导教师 2014年7月18日
前言 一．原始数据及设计要求 设计一剪板机械，主要功能是能将卷料展开并剪成一定长度的铁板，即将板料作定长度的间歇送进，在板料短暂的停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板剪断。设计要求：原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度为2000mm；每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一，铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的倍，；输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小。 剪板频率为30次/分钟。 二．项目组成员及分工 目录 一．选题意义 (1)
二．原理分析 (2) 三.设计方案及选择 (3) 设计方案分析 (3) 设计方案选择 (3) (3) (5) 四.选用机构的尺寸设计 (7) 机构自由度计算 (7) 间歇传动轮系的直径与转速的确定 (7) (7) (7) 剪断传动机构的尺寸确定 (9) (9) (10) 五．选定机构的运动分析 (14) 位移分析 (14) 速度分析 (14)
加速度分析 (16) 机构运动循环 图 (18) 六．心得体会 (19) 七．参考文献 (22) 八．附录 (23)
一．选题意义 剪板机常用来剪裁直线边缘的板料毛坯。剪切能保证被剪板料剪切表面的直线性和平行度要求，并减少板材扭曲，以获得高质量的工件。板金行业的下料剪切工具，广泛适用于机械工业，治金工业，等各种机械行业，主要作用就是用于金属剪切在使用金属板材较多的工业部门，都需要根据尺寸要求对板材进行切断加工，所以剪板机就成为各工业部门使用最为广泛的板料剪断设备。 二．原理分析 剪板机分为送料机构，剪断机构，卸料机构三个部分，由一台电动机为机器提供动力。送料机构可以应用两个夹紧的皮带轮将卷状的板料加为直板。而剪断机构可以利用齿轮传动与杆件的联合传动带动刀具剪切钢板，并通过齿轮的变传动比使刀具达到规定的剪切频率。卸料机构则只需要皮带轮将剪切完成的铁板送之规定地点即可。 三．设计方案与选择 设计方案分析 铁板作间歇送进的机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构的选择： ⑴、如何夹持和输送铁板，并使停歇时保持铁板的待剪位
机械专业毕业设计大全 1.组合镗床设计 2.三面铣组合机床液压系统和控制系统 设计 3.铣削组合机床及主轴组件设计 4.螺旋蜗杆式空气压缩机 5.铣边机组合机床设计 6.铣削组合机床及其主轴组件设计 7.机械手腕部设计 8.CK6132数控车床总体及进给驱动部件 设计 9.普通钻床改为自动化钻床设计 10.C A6140普通车床床头1轴轴承座夹具 设计 11.S X-ZY-250型塑料注射成型机液压系 统设计 12.龙门式起重机总体设计及金属结构设 计 13.桥式起重机小车运行机构设计 14.堆取料机皮带机设计 15.电机车的气制动设计 16.Q Y40型汽车起重机液压系统的设计 17.Z Q--100型转杆动力钳背钳设计 18.花生去壳机设计 19.带位移电反馈的二级电液比例节流阀 设计 20.皮带运输机PLC电气控制系统设计21.齿轮滚刀的齿形误差检测设计 22.齿轮类零件参数化数控编程原型系统 开发 23.青饲料切割机的设计 24.立轴式破碎机的设计 25.搅拌摩擦焊焊接工装设计 26.1.0t普通座式焊接变位机工装设计 27.巷道式自动化立体车库升降部分设计 28.巷道堆垛类自动化立体车库设计 29.茶树修剪机的设计 30.板材送进夹钳装置设计 31.外圆磨床设计 32.大模数蜗杆铣刀专用机床设计 33.300×3型钢轧钢机设计 34.高效二次风选粉机设计 35.鼓形齿联轴器的设计 36.5自由度焊接机器人总体及大臂与腰 部设计 37.薄板定尺机构的设计 38.桥式起重机副起升机构设计 39.液压潜孔钻机动力头回转机构设计 40.J Z—I型校直机设计 41.龙门起重机设计 42.运送铝活塞铸造毛坯机械手设计
目录 1.机械课程设计任务书 (2) 2.机构设计方案的设计和拟定 (3) 3.机械系统的运动循环图 (6) 4.传动机构的设计 (7) 5.执行机构的设计 (10) 6.机构的连接 (14) 7.算法原理简要说明 (15) 8.机构的运动仿真 (16) 9. 结果分析 (19) 10.课程设计的感想 (20) 11.参考资料 (20)
1.机械课程设计（C）任务书 一、设计题目 设计剪板机的铁板输送机构和剪断机构。 剪板机是将卷料展开兵剪成一定长度铁板的机构，即将板料作定长度的间歇送进，在板料短暂的停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板间断。 二、技术参数和技术设计要求 （1）原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度为L=1900或2000或2200mm（设计时任选一种）。 （2）每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一。建议铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率。 （3）输送机构运转应平稳，震动和冲击应尽量小（即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变）。 三、设计任务 （1）进行铁板输送机构和剪断机构的选型； （2）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图； （3）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案； （4）机械运动方案的评定和选择； （5）对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算； （6）进行上机编程分析，检验设计方案； （7）画出机械运动方案简图、运动循环图和传动方案图； （8）完成设计计算说明书一份。 四、工作计划与进度安排 本课程设计总时间为2周（共10天），进度安排如下： 教学院长：指导教师：2011年11月25日
液压闸式剪板机的设计 摘要：近年来工业告诉的发展，在这过程中剪板机起到了举足轻重的作用，在通过分析现状和实地考察的前提下，选择了优势比较大的闸式剪板机作为设计对象，在设计中通过各种剪板机的性能、实用性、经济的对比体现它的优点，完成了三维设计，平面图设计，剪切力计算，强度、刚度校核，最终设计出完成的剪板机。 关键词：液压闸式、剪板机、刀架、刀间间隙、挡板。
第一章前言 1.1 课题选择的背景和缘由 自从第二次工业革命之后，机械工业在工业中占了很大的比重，要生产出各种大型机械，就得有相应的材料例如：45、HT250、Q235等等的加工材料，这些加工材料又少不了剪板机的剪切，所以剪板机在现代工业发展中同样起到了很大的作用。为了能更好的完成剪板机功能，探索一种即节能又经济的剪板机，我选择了闸式剪板机的设计。 1.1.1 剪板机发展现状介绍 随着科技的不断发展，剪板机的功能和精度也得到了很大的提高，国外已经向着自动化，多功能化、智能化、节能化等方面发展。 随着工业的不断发展，生产率得到了很大的提高，人们的生活质量得到了很大的提高，这些往往都离不开生产设备的技术改进，在这当中剪板机就是一个重要的角色，剪板机在很多的场合都用到了它，在所有的机械设备生产厂中都有剪板机的运作声音。剪板机按工作方来分大概可以分为：机械试和液压式。机械式使用电动机来带动刀架的运动从而完成剪板的任务。液压式剪板机是用液压油缸来带动刀架的运动。剪板机的工作原理都很简单就是刀架的来回运动，通过调整刀尖间隙来完成剪板厚度的大小。 为了让生产率得到更大的提高我提出了自己关于剪板机的设计和想法。在报告中我会从剪板机的分类、功能、市场前景、发展趋势等方面做一定的阐述，并做一定的比较最终做出一个合理的设计方案。 1.2课题设计的目的和意义 为了跟上快速发展的机械工业，必然少不了加工工具，而剪板机就是一种加工的工具，顺应现代社会的发展潮流，所有的机械装置都朝着节能化、智能化、高精度、低成本的方向发展。设计的目的就是，通过各
摘要 该设计的对称传动剪板机，其冲剪力为10吨，滑块的行程为22mm，每分钟剪切30次。由电动机提供动力，经过一级带传动和一级齿轮传动减速。设计中采用的执行机构为对心曲柄滑块机构，这一机构将剪板机传动系统的旋转运动转变为滑块的往复直线运动，实现对板料的剪切。曲柄滑块机构具有结构简单、加工容易、维修方便、经济实用的优点，在机械设备中应用广泛。本设计中，通过对平面曲柄滑块机构的数学建模，用Turbor C编程，输入曲柄滑块机构的机构参数和运功参数，实现对整个机构运动过程的仿真。 关键词：Turbor C 运动仿真曲柄滑块剪板机
Abstract The design of symmetric transmission shears, shear-to 10 tons, the itinerary for the slider 22 mm per 30 minutes shear. Powered by the motor through a belt drive and a slowdown Gear. Design of the implementation agencies right mind crank slider, This will shears transmission rotation slider into the reciprocating linear motion, the realization of the right of sheet metal shear. Crank slider is simple in structure, easy processing, easy to maintain and repair, economic and practical advantages in machinery, equipment widely used. The design, right through the plane crank slider mathematical modeling, Turbor C programming, input slider crank agencies that such remarks parameters and the parameters of the whole movement of the simulation process. Key words: Turbor C Motion simulation Crank and slide block Cutting machine
课程设计成果说明书 题目：铁板输送机设计 学生姓名： 学号： 学院： 班级： 指导教师： 同组者： 2012年6月 18 日
目录 设计任务书 (4) 第1章总论及设计要求 (5) 1.1功能要求 (5) 1.2工作原理及工艺动作流程图 (5) 第2章动力源的选择 (6) 2.1原动机的选择 (6) 2.2电动机的型号选择 (6) 第3章传动机构的设计 (8) 3.1传动机构方案设计 (8) 第4章执行机构选择 (9) 4.1间歇送料机构的选择 (9) 4.2形态学矩阵 (10) 第5章机械运动系统方案的拟定 (11) 5.1拟定的方案 (11) 第6章机构运动循环图 (13) 6.1运动循环图的确定 (13) 6.2运动循环图的绘制 (13) 第7章机构的运动学及动力学尺度设计计算 (15)
7.1尺寸计算 (15) 第8章机械运动方案评价 (18) 8.1评价方案表 (18) 结束语 (21) 参考文献 (21)
设计任务书 书中设计题目，参数仅写自己的参数 [1 ] 原始数据和设计要求 ①每次输送铁板长度为1900mm、2000mm或2200mm(设计时任选一种)； ②剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的1/15．要求铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，以保证有较高的生产率； ③输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小(即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变)。 [2] 运动方案构思提示 执行构件的间歇送进运动可以考虑采用两个辊轮将铁板压紧，依靠辊轮和铁板间的摩擦力将铁板从卷料上拉出并推向前进的输送方式。棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等都有可能改造成使辊轮作短暂停歇的机构，它们具有结构简单、制造方便、运动可靠等优点，但在动力性能和动停比等方面不能满足设计要求，所以应该采用组合机构。 [3] 参考传动方案
钢板剪板机的原理与设计 摘要：在使用金属板材较多的工业部门，都需要根据尺寸要求对板材进行切断加工，所以剪板机就成为各工业部门使用最为广泛的板料剪断设备。对称传动剪板机是一种典型的对称传动的机械，主要用于剪裁各种尺寸金属板材的直线边缘。该设备应用广泛，具有结构简单，维修方便，经济实用的优点。该设计的对称传动剪板机，其冲剪力为10吨，滑块的行程为22mm，每分钟剪切30次。由电动机提供动力，经过一级带传动和一级齿轮传动减速。设计中采用的执行机构为对心曲柄滑块机构，这一机构将剪板机传动系统的旋转运动转变为滑块的往复直线运动，实现对板料的剪切。曲柄滑块机构具有结构简单、加工容易、维修方便、经济实用的优点，在机械设备中应用广泛。 关键词:曲柄滑块机构；剪板机；对称传动 Steel plate shears the principle and design Abstract: In the use of sheet metal more industrial sector, all need according to dimensional requirements for material cutting, so late shears becomes each industrial sector is most widely used in the process of sheet metal cut equipment. Symmetric transmission cutting machine is a kind of typical symmetric transmission machinery, mainly used for clipping of various sizes of the sheet metal of straight edge. The equipment is widely used, the structure is simple, easy maintenance, economic and practical advantages The design of the symmetric transmission plate shears, its blunt shear for 10 tons, the slider trip 22mm per minute for shear thirty times. Powered by motor through level 1 belt and level 1 gear transmission slowing down. The actuators used in engineering for head-on slider-crank mechanism, the organization will plate shears the rotation of the transmission system to convert motion slide block of reciprocating linear motion realize the shear sheet. Slider-crank mechanism has simple structure, easy processing, maintenance is convenient, economical and practical advantages, is widely used in mechanical equipment. Key words: slider-crank mechanism; steel plate shearer；symmetric transmission 1 引言 在使用金属板材较多的工业部门，都需要根据尺寸要求对板材进行切断加工，所以剪板机就成为各工业部门使用最为广泛的板料剪断设备。剪板机目前主要有以下几种：平刃剪板机：剪切质量较好，扭曲变形小，但剪切力大，耗能大。机械传动的较多，该剪板机上下两刃彼此平行，常用于轧钢厂热剪切初扎方坯和板坯。 斜刃剪板机：分闸式剪板机和摆式剪板机，剪切质量较前者差，有扭曲变形，但力能消耗较前者小，适用于中大型剪板机。
机械原理课程设计说明书设计题目： 学院： 班级： 组名： 组员： 指导老师： 2016年月
目录 一、机构简介 (2) 二、执行机构的选择与比较 (3) 1、方案设计提示 (3) 2、设计任务 (4) 3、机构设计方案的设计 (5) 三、方案筛选与总结 (13) 四、机构运动分析 (14) 1. 送料装置： (14) 2. 剪断机构 (15) 五、执行机构的选择与比较 (17) 六、对结果的分析与体会（每个人不同） (18) 七、参考文献 (18)
一、机构简介 剪板机（英文名 称：plate shears； guillotine shear）是用 一个刀片相对另一刀 片作往复直线运动剪 切板材的机器。是借 于运动的上刀片和固定的下刀片，采用合理的刀片间隙，对各种厚度的金属板材施加剪切力，使板材按所需要的尺寸断裂分离。剪板机属于锻压机械中的一种，主要作用就是金属加工行业。产品广泛适用于航空、轻工、冶金、化工、建筑、船舶、汽车、电力、电器、装潢等行业提供所需的专用机械和成套设备。 工作原理剪板机剪切后应能保证被剪板料剪切面的直线度和平行度要求，并尽量减少板材扭曲，以获得高质量的工件。剪板机的上刀片固定在刀架上，下刀片固定在工作台上。工作台上安装有托料球，以便于板料的在上面滑动时不被划伤。后挡料用于板料定位，位置由电机进行调节。压料缸用于压紧板料，以防止板料在剪切时移动。护栏是安全装置，以防止发生工伤事故。回程一般靠氮气，速度快，冲击小。 3、原始数据及设计要求
(1) 原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度为L＝1900或2000或2200 mm(设计时任选一种)。 (2) 每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一。建议铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的倍，以保证有较高的生产率。 (3) 输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小(即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变)。 二、执行机构的选择与比较 1、方案设计提示 将铁板作间歇送进的机构方案设计，可从下述两个方面考虑机构的选择： (1) 如何夹持和输送铁板，并使停歇时保持铁板的待剪位置； (2) 如何实现间歇送进，并能使铁板停歇时运送铁板的构件的速度和加速度曲线仍然连续，这样，送进机构的运转就比较平稳。 大致有几条途径： (1) 利用机构中运动构件暂时脱离运动链，使后续构件实现停歇； (2) 利用构件上一点在圆弧段或直线段上运动，使与之相连的构
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 自动剪板机设计 [摘要] 本文设计了一台自动剪板机，此剪切机用于剪切厚为0.2～0.3mm，最大宽度为2000毫米的板带，裁剪的钢板规格为1m×2m×3mm.剪断时间小于10s，重点就剪板机压紧装置、放料装置、剪板机结构进行了设计，在设计中通过对比国内外剪板机，力求设计出结构简单，操作方便，同时经济、合理的剪板机，具体设计思路上：利用液压系统控制刀架，大大减少了剪切的时间并且提高了剪切精度，采用自动送料机构以提高剪板机的自动化性能。近年来，随着模具技术和冲压技术的发展，剪板机的应用范围在不断地扩大，数量在不断地增加，预计不久的将来，剪板机在冲压用剪板机中的比例将会越来越大。 [关键词] 压紧装置剪板机机构放料装置
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ Automatic Cutting Machine Design [Abstract]This paper designed an automatic cutting machine, the shearing machine is used for cutting thick 0.2 ~ 0.3 mm, maximum width of 2000 mm plate band, cutting the steel plate specifications for 1 m * 2 m * 3 mm. Cut the time less than 10 s, mainly on shearing machine clamping device, feeding device, shearing machine structure design, by comparing the shearing machine at home and abroad in the design, make every effort to design a simple structure, convenient operation, economy, reasonable shearing machine at the same time, the specific design idea: use hydraulic system control tool post, greatly reducing the shear time and improved the precision of shearing, automated conveying mechanism in order to improve the automation of the shearing machine performance. In recent years, with the development of the mould and stamping technology, the application range of the shearing machine is constantly expanding, the number is constantly increasing, is expected in the near future, plate shears in the stamping with ratio of shearing machine will be bigger and bigger. [Keywords]Clamping device Shearing machine body Feeding device
石家庄铁道大学四方学院 集中实践报告书 课题名称 剪板机控制的PLC 控制 姓 名 *** 学 号 2012**** 系、 部 电气工程系 专业班级 方**** 指导教师 李** 2014年12月31 日 ※※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※※※ ※ ※ 2012级 PLC 课程设计
目录 第1章设计目的 (1) 第2章设计要求 (1) 第3章I/O分配表和接线图 (2) 3.1PLC选型 (2) 3.2I/O分配 (2) 3.3 I/O接线图 (2) 第4章PLC程序设计 (3) 4.1梯形图设计 (3) 4.2指令语句表 (4) 第5章设计总结 (4) 参考文献 (5)
第1章 设计目的 熟悉常用控制电器的结构原理、用途，达到正确使用和选用的目的。掌握电气控制电路的基本环节，具备阅读和分析电气控制电路图的能力。具备独立设计简单电气控制电路的能力。熟悉掌握PLC 的工作原理与系统构成、指令系统、编程方法及PLC 控制系统的设计。具备应用PLC 实现电气控制自动化要求的设计、安装、调试、故障处理能力。 第2章 设计要求 要求剪板机剪满10块板后停止动作（X 为输入，Y 为输出） 1、初始状态时，压钳见到在原位 10,0=X ，11,0=X ； 2、开始剪板启动,01X ，首先板料右行0,0Y ，当板料到达预定要剪得长度时，13,0=Y ； 3、此时压钳1,0Y 开始下行知道压住板料，当压钳压力达到所需压力时，压力继电器14,0=X ； 4、剪刀开始下行剪板2,0Y ，此时压钳1,0Y 仍维持不变，当剪刀剪完板料下行至2,0X 时，仍有12,0=X ； 5、压钳上行至3,0Y ，剪刀上行4,0Y 。
第一章引言 毕业设计的目的 毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练，这对学生即将从事的有关技术工作和未来事业的开拓都有重要的意义，其主要目的是： 1、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。 2、培养了学生正确使用技术资料，国家设计计策，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。 3、培养学生树立正确的设计思想的设计的构思和创新思维掌握工程设计的一般程序规范和方法。 4、培养学生进行调查研究面向实际，面向生产，而向工人和工程技术人员学习和基本工作态度，工作作风和工作方法。 5、是从理论到实际的一次结合。 1
1.1课题的背景和意义 剪切机是随着工业自动化进程的深入而得到越来越广泛的应用。近二十年来，国内的轧钢生产得到了长足的发展，由于市场对产品不断提出新的要求，生产厂对各种剪切机的要求也在不断的变化。 在钢板弹簧的生产工艺中，钢板剪切下料是关键工序之一，因此，下料机是其重要的板簧设备。过去的下料设备一般采用圆棒剪切机、机械鳄鱼剪床等，都是采用皮带轮、齿轮传动，噪音大，占地面积大，节拍固定，灵活性差。因此，需要开发一种新形式的液压剪床，以适应国内外市场的需求。 精密加工是现代机械加工发展的方向之一，它对毛坯的体积（重量）误差，断面形状及其他几何参数提出越来越高的要求，而现在的下料方法普遍存在能耗高、效率低、材料消耗大和下料质量差等问题。板料高速剪切机是一种新型的剪切下料设备，它采用液压系统驱动，实现高速剪切；板料高速剪切机的液压系统，是保证板料高速剪切机实现动作循环和决定其性能优劣的核心环节。板料高速剪切机要求液压系统工作可靠、响应灵敏度高，具有广阔的市场前景。因此，针对旧式剪切机的上述缺点，展开对液压系统剪切机的研究是符合市场需要的 1.2剪切机的发展及现状 1.2.1剪切机的分类 剪切机的种类很多。对剪切机的分类，从不同的角度出发，有不同的分法。按剪切方式可分为横剪和纵剪；按被剪切钢板的温度分为热剪和冷剪；按剪切机的驱动方式分为机械剪、液压剪和气动剪;按机架的形式分为开式剪和闭式剪；按剪切钢板的品种又分为钢坯剪切机、钢板剪切机、型钢剪切机和切管机等。通常，按剪切机的剪刃形状与配置等特点可分为平行刃剪切机(见图1.1)、斜刃剪切机(见图1.2)和圆盘剪切机(见图1.3)。下面按剪切机的剪刃形状的分类对三种结构分别进行介绍:
PLC剪板机课程设计 学生：闫忠全 专业班级：09电气自动化2指导教师：闫运巧 完稿日期：2011/12/22
目录 摘要 (2) 一设计方案 (4) 1.设计任务 (4) 2.设计思路 (5) 3.设计流程 (5) 二硬件设计 (5) 1．选择PLC型号和I/O点数 (5) 2．I/O分配表 (6) 3．外部接线图 (6) 4．电气原理图 (7) 三软件设计 (8) 1．功能表图 (8) 2．梯形图 (10) 3．指令表图 (11) 四体会和收获 (12) 参考文献 (13) 错误!未找到引用源。
PLC剪板机课程设计 摘要文章对我国发展低成本自动化的重要性等方面进行了研究。根据实际需要和市场的需求，在常规的可编程控制器（PLC）和单片机控制中，选择了以可编程控制器为主的控制方案。 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的设备。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、使用方便、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。 关键词：可编程控制器自动剪板机自动控制顺序控制
一设计方案 1.设计任务 如图所示，开始时压钳和剪刀在上限位，限位开关X0和X1为ON，板料的右端在压钳和剪刀交接处的下方。按下起动按钮X10，首先板料右行(Y0为ON)至限位开关X3动作，然后压钳下行(Y1为ON)；压紧板料后，压力继电器X4为ON，剪刀开始下行(Y2为ON)，剪断板料后，X2变为ON，压钳和剪刀同时上行(Y3和Y4为ON，Y1和Y2为OFF)，它们分别碰到限位开关X0和X1后，分别停止上行，均停止后，又开始下一周期的工作，剪完12块料后停止工作并停在初始状态。控制压钳下行和上行的液压缸的是双线圈电磁阀，本身有记忆功能。 图1-1 剪板机设计要求图
某高校 题目：剪板机的控制 姓名： 学院：机电学院 班级： 学号： 指导老师： 实训时间： 实训地点： 目录 一、设计前景 二、课程目的 三、设计要求 四、设计思路 五、输入/输出分配 六、设备选择说明 七、设计流程 八、外部接线图 九、电气原理图 十、程序 十一、实训总结
一、设计前景 随着微电子技术的发展，可编程序控制器（PLC ）以微处理器为核心，实用于开关量模拟量和数字量的控制，它已进入过程控制和位置控制等领域，成为一种多功能高可靠性应用场合最多的工业控制微型计算机。 可编程序控制器（Programmable Logic Controller, 简称PLC ）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储 程序，执行逻辑运算顺序控制定时计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入输出，控制各种类型的机械或生产过程可编程序控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体易于扩充功能的原则设计。 1969 年，第一台可编程序控制器在美国出现以来，经过几十年的发展，现在已经成为一种最重要高可靠应用场合最多的工业微型计算机它应用大规模集成电路微型机技术和通讯技术的发展成果，逐步形成具有多种优点和微型小型中型大型超大型等各种规格的PLC系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多过程领域PLC已和数控技术及工业机器人并列为工业自动化的三大支柱。 二、课程目的 本次课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实验，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体概念。 三、设计要求 剪板机的控制要求 （1）开机：开始时压钳和剪刀在上限位置，限位开关X0和X1为ON。若要启动剪板机，需按下启动按钮X10。 （2）送料：启动后板料右行，直到碰到限位开关X3后停止右行 （3）压紧：压钳下行，压紧板料后，压力继电器X4为ON，使压钳保持压紧状态 （4）剪切：剪刀开始下行，剪断板料，碰到限位开关X2 （5）返回：压钳和剪刀同时开始上行，分别碰到限位开关X0和X1后停止（6）都停止后开始下一周期，连续三次后停止 （7）工作过程中可以在任意位置停止，返回原点后可重新操作 如下图： 四、设计思路
机械原理课程设计说明书 设计题目剪板机 成员 指导教师陈革新
2014年7月18日
前言 一．原始数据及设计要求 设计一剪板机械，主要功能是能将卷料展开并剪成一定长度的铁板，即将板料作定长度的间歇送进，在板料短暂的停歇时间内，剪刀在一定位置上将铁板剪断。设计要求：原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度为2000mm；每次输送铁板到达规定长度后，铁板稍停，以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一，铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的1.5倍，；输送机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小。 剪板频率为30次/分钟。 二．项目组成员及分工
目录 一．选题意义 (1) 二．原理分析 (2) 三.设计方案及选择 (3) 3.1设计方案分析 (3) 3.2设计方案选择 (3) 3.2.1间歇传动轮系的分析与选择 (3) 3.2.2剪短传动机构的分析与选择 (5) 四.选用机构的尺寸设计 (7) 4.1机构自由度计算 (7) 4.2间歇传动轮系的直径与转速的确定 (7) 4.2.1传动分析 (7) 4.2.2数据计算 (7) 4.3剪断传动机构的尺寸确定 (9) 4.3.1传动分析 (9)
4.3.2数据计算 (10) 五．选定机构的运动分析 (14) 5.1位移分析 (14) 5.2速度分析 (14) 5.3加速度分析 (16) 5.4机构运动循环图 (18) 六．心得体会 (19) 七．参考文献 (22) 八．附录 (23)
一．选题意义 剪板机常用来剪裁直线边缘的板料毛坯。剪切能保证被剪板料剪切表面的直线性和平行度要求，并减少板材扭曲，以获得高质量的工件。板金行业的下料剪切工具，广泛适用于机械工业，治金工业，等各种机械行业，主要作用就是用于金属剪切在使用金属板材较多的工业部门，都需要根据尺寸要求对板材进行切断加工，所以剪板机就成为各工业部门使用最为广泛的板料剪断设备。
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。