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基于PLC的自动剪板机控制系统设计

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基于PLC的自动剪板机控制系统设计

摘要

随着工业自动化的不断发展，自动控制系统越来越受到人们的关注。自动剪板机控制系统作为重要的制造业自动化设备，其控制系统设计和优化已成为面临的一个重要课题。本文基于PLC控制系统，通过对自动剪板机控制系统相关设备进行详细的分析和研究，设计出一种可靠的自动剪板机控制系统，并对其进行实验验证，取得了良好的控制效果。

关键词：PLC；自动剪板机；控制系统设计；优化

Abstract

With the continuous development of industrial automation,

automatic control systems have been receiving increasing

attention from people. As an important manufacturing

automation equipment, the control system design and

optimization of automatic shearing machine have become an

important problem to be addressed. Based on the PLC control

system, this paper analyzes and studies the relevant

equipment of automatic shearing machine, designs a reliable

automatic shearing machine control system, and verifies its

control effect through experiments.

Keywords: PLC; automatic shearing machine; control

system design; optimization

1. 引言

自动剪板机是一种重要的制造业自动化设备，其控制系统在制造和加工过程中起着至关重要的作用。简单的机械操作已经无法满足当今高效、精密、复杂的生产需求，因此需要开发一种可靠的自动控制系统，以提高生产效率和减少人工干预。 PLC控制系统具有优越的控制性能和良好的可重构性，是自动剪板机控制系统的最佳选择。本文基于PLC控制系统，对自动剪板机控制系统相关设备进行详细的分析和研究，设计出一种可靠的自动剪板机控制系统，并通过实验验证其控制效果。

2. PLC控制系统简介

PLC（Programmable Logic Controller）是一种可编程的数字计算机，由CPU、存储器、输入/输出接口、网络通信接口等组成。PLC控制系统是一种采用PLC作为主控制器，利用数字电路和逻辑控制语言(Ladder Logic Diagram，简称LLD)实现自动化控制的系统。PLC具有良好的稳定性和可靠性，容易进行编程和排错，具有独立的硬件系统和简洁的软件结构，可以广泛应用于生产制造等领域。

3. 自动剪板机控制系统设计

自动剪板机控制系统包括钢板输送机、剪切机、钢板支撑装置、PLC控制器等组成。

3.1 钢板输送机控制

自动剪板机的钢板输送机控制系统主要包括PLC控制器、伺服驱动器控制器、编码器等设备。其中PLC控制器采用西门子公司的S7-1200系列，伺服驱动器控制器采用西门子公司的MM420系列，编码器采用全自动线性绝对式编码器。输入端包括光电开关、限位开关、急停开关等。输出端包括钢板输送机电机驱动器信号、光纤信号等。

首先采用PLC控制器对钢板输送机进行控制，通过读取光电开关、限位开关等传感器信号，得到钢板输送机的运动状态，从而判断钢板输送机的运动方向和速度。然后通过控制伺服驱动器，控制钢板输送机的线速度和位置，实现钢板输送机的前进、停止和反向行驶等操作。当出现异常情况时，PLC控制器会立即向伺服驱动器控制器发送急停信号，停止钢板输送机的运行。

3.2 剪切机控制

自动剪板机的剪切机控制主要包括PLC控制器、液压站、分度器、编码器等设备。其中PLC控制器采用西门子公司的ET200SP系列，液压站采用日本进口的优质液压系统，分度器采用进口分度器，编码器采用全自动角度绝对式编码器。输入端口包括剪切件厚度、长度、角度等传感器信号。输出端口包括液压站控制信号、剪切时的打标信号等。

剪切机的控制设计主要是为了将钢板按一定尺寸进行切割和定位。当钢板输送到剪切区域时，PLC控制器通过读取厚度、长度和角度等传感器信号，判断切割的位置和方式。然后控制液压站的液压系统进行操作，利用分度器和编码器进行精确定位。接着，通过PLC输出的控制信号，给剪切机发送切割信号，将钢板按照预定的尺寸进行切割。最后，在剪切板上进行打标、标记等操作，实现整个剪切过程的自动化操作。

3.3 钢板支撑装置控制

钢板支撑装置控制系统主要由PLC控制器、伺服驱动器、液压缸、传感器等设备组成。其中PLC控制器采用西门子公司的S7-1500系列，伺服驱动器采用西门子公司的MM440系列，液压缸采用进口优质液压缸，传感器采用压力、位置等传感器。输入端口包括压力传感器、位置传感器、红外线传感器等。输出端口包括液压缸控制信号等。

钢板支撑装置控制系统主要是为了稳定钢板，以保证剪切过程的稳定可靠性。在PLC控制器的控制下，伺服驱动器控制钢板支撑装置的线速度和位置，将钢板推至需要的位置上方。接着，液压缸通过液压系统对钢板进行压紧，以增加钢板的稳定性。在钢板滑动时，红外线传感器可以进行监测反馈。当钢板支撑装置和液压缸发生异常情况时，PLC会发送信号给伺服驱动器控制板，停止钢板的推动和压缩操作。

4. 实验验证及结论

本文基于PLC控制系统，对自动剪板机控制系统进行研究设计，并进行了实验验证。实验结果表明，该自动剪板机控制系统具有控制稳定性好、控制精度高、人机交互友好等优点。在加工钢板时，该系统可以自动进行钢板定位、切割和支撑操作，大大提高了生产效率，降低了操作风险。因此，在工业生产应用中具有广阔的应用前景。

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基于PLC实现对剪板机自动控制的设计

基于PLC实现对剪板机自动控制的设计

基于PLC实现对剪板机自动控制的设计

剪板机是一种工业生产中常用的设备，用于加工各种金属板材。随着自动化技术的不断发展，越来越多的企业开始使用PLC控制系统来实现对剪板机的自动化控制。本文将介绍基于PLC实现对剪板机自动控制的设计方案。

一、PLC控制系统的基本原理

PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，是一种专门用于工业自动化控制的计算机控制系统。PLC控制系统由CPU、输入模块、输出模块、通信模块等组成。它的工作原理是根据程序控制CPU的运行状态，从而控制输入和输出模块的状态。PLC控制系统非常稳定可靠，而且易于安装和维护，因此在工业生产中被广泛应用。

二、剪板机自动控制系统的设计方案

1. 系统框图设计

剪板机自动控制系统的基本框图如下图所示：

图中P为PLC，可以看到P的输入端通过探头检测工件、压力、位置等信号，输出端则连接着各种驱动元件，在PLC的控制下实现对剪板机的自动化操作。其中，探头检测到的信号通过模拟输入模块进入PLC中，而PLC的输出信号则通过模拟输出模块输出到各种驱动元件中。

2. 硬件配置设计

为实现对剪板机的自动化控制，我们需要对剪板机进行硬件改造。具体的改造方案如下：

（1）安装伺服电机，取代原有电机。伺服电机是一种精度高、运行稳定的电机，适合用于精密控制。通过PLC的控制，可以控制伺服电机的转速和运动方向，从而实现对剪板机的精确控制。

（2）添加探头传感器。探头传感器用于检测工件的位置、大小、压力等参数。当探头检测到信号时，PLC控制系统会根据预设程序进行对工件的切割。

（3）安装触控屏，取代原有的按钮控制方法。触控屏操作简单，可以直观地显示加工工艺和状态，与PLC控制系统实现无缝对接。通过触控屏，可以方便地对剪板机的工作模式、加工参数等进行设置和控制。

基于PLC的自动切纸机控制系统的设计

基于PLC的自动切纸机控制系统的设计

基于PLC的自动切纸机控制系统的设计

毕业论文(设计)

课题名称:基于PLC的自动切纸机控制系统设计

学生姓名:

专 业: 机电一体化

指导老师:

摘 要

随着我国科技水平的蓬勃发展，各类产业产品的发展已趋向精致化、多元化。在大环境的趋势下，多元化、弹性化且具有多种切换功能的自动化机种方能适应市场的需求。而自动化技术已经成为科技事业中的重要组成部分。自动化技术与我们的生产生活息息相关，它直接影响到人们的生产生活水平。为了提高生产水平和产品的质量，首先是要提高科技，也就是提高生产的自动化技术，但是传统的手工生产方法已经无法满足现实生活的需求，这迫切的要求我们提高科技，发展自动化生产技术。

本课题研究基于PLC的自动切纸机控制系统，它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。本文对现在可编程控制技术的应用现状、发展趋势作了详细的介绍，并简要介绍了课题研究的背景和意义，而且具体的作出了该课题的设计方案。此次课题的研究，具有重要的意义，它是我们由理论到具体实践的过度，是对独立完成实践设计能力的考验。

关键词:可编程控制器;切纸机;步进电机;步进驱动器;组态控制

ABSTRACT With the vigorous development of China's scientific and

technological level, the development of all kinds of industrial products

has tended refined and diversified. The trend of the environment,

diversified, flexible and automated switching function with a variety of

models in order to adapt to market demand. Automation technology has

剪板机的PLC控制 　　

剪板机的PLC控制 　　

新教师教学 2017年第34期 综合论坛

286剪板机控制系统采用高速计数器控制板料的长度。导轮按照逆时针方向转动放料，有高、低速放料两种运动方式。放料时，编码器随之转动，将按放料的长度进行脉冲计数，PLC高速计数器采集此脉冲，从而控制板料的长度。其工作过程是：按下启动按钮，先快速放料；快到板料的长度尺寸时，再慢速放料；直到要求的长度后，停止放料；电磁阀得电，开动剪刀切料，剪刀的行程由位置开关SQ1、SQ2控制。剪板机控制系统的组成及具体控制指标如图1所示：a）剪板机工作示意图b）位移控制指标图1 剪板机控制系统如图1所示，工作开始后，先使导轮高速运转，高速计数器计950个脉冲当量。接着导轮停止并延时1s后，继续低速运转，高速计数器计50个脉冲当量，然后导轮停止开始切料。分析上述控制过程，需要使用高速计数器指令和中断指令编制PLC程序完成控制要求。一、高速计数器PLC中普通计数器的计数过程与扫描工作方式有关，CPU通过每一扫描周期读取一次被测信号的方法来捕捉被测信号的上升沿，被测信号的频率较高时，会丢失计数脉冲。因此，普通计数器的工作频率很低，一般仅有几十赫兹。高速计数器可以对普通计数器无能为力的事件进行计数，CPU221和CPU222有4个高速计数器，其余型号的CPU有6个高速计数器，最高计数频率为30kHz，可设置多达12种不同的工作模式。高速计数器有一组预置值（PV），开始运行时装入第一个预置值，当前计数值（CV）小于预置值时，设置的输出有效。当前计数值等于预置值或有外部复位信号时，产生中断。发生当前计数值等于预置值的中断时，装载入新的预置值，并设置下一阶段的输出。有外部复位中断事件发生时，设置第一个预置值和第一个输出状态，循环又重新开始。因为中断事件产生的速率远远低于高速计数器计数脉冲的速率，用高速计数器可实现高速运动的精确控制，并且与PLC的扫描周期的关系不大。1.高速计数器定义指令（HDEF）HDEF指令为指定的高速计数器（HSC）设置一种工作模式（MODE）。每个高速计数器只能用一条HDEF指令，可以用SM0.1调用包含HDEF指令的子程序来定义高速计数器。2.高速计数器启动指令（HSC）HSC指令用于启动编号为N的高速计数器。高速计数器指令中，参数HSC与MODE为字节型常数，N为字型常数。二、中断在PLC中，中断是指CPU对系统发生的某个事件做出的一种反应。CPU在正常运行程序时，由于内部、外部事件或由程序预先安排的事件，引起CPU暂时停止正在运行的程序，转到为该内部、外部事件或预先安排的事件服务程序中去，服务程序运行完毕，再返回继续运行被暂时停止的程序，这个过程称为中断。中断是CPU处理外部突发事件的一个重要手段。它能使CPU在运行过程中对外部事件发出的中断请求及时地进行处理，处理完成后又立即返回断点，继续进行CPU原来的工作。1.中断服务程序当中断事件发生时，处理该中断事件的程序称为中断服务程序。中断处理提供了对特殊的内部或外部事件的响应，用户应当优化中断程序，以执行一个特殊的任务，然后返回主程序。对中断服务程序而言，其经验是“越短越好”。如果做不到这些，意外的情况可能会引起由主程序控制的设备动作异常。2.中断指令（1）中断允许指令（ENI）ENI指令也称为开中断指令，即全局地允许所有被连接的中断事件。（2）中断禁止指令（DISI）DISI指令也称为关中断指令，即全局地禁止处理所有中断事件。PLC在运行状态下，可以执行ENI指令允许所有中断。DISI指令不允许处理中断服务程序，但中断事件仍然会排队等候。（3）中断返回指令（CRETI）若想控制中断程序让其不再执行，可以应用CRETI指令从中断服务程序返回主程序的断点处。（4）中断连接指令（ATCH）ATCH指令是将中断事件（EVNT）与中断服务程序号（INT）相关联，并使该中断事件满足条件时可以执行。（5）中断分离指令（DTCH）DTCH指令是将中断事件（EVNT）与中断服务程序之间的关联切断，并禁止该中断事件执行。三、剪板机控制系统梯形图程序剪板机的PLC控制徐 铁（辽宁冶金职业技术学院 辽宁 本溪 117022）【摘要】剪板机作为冶金企业板材生产线上的主要设备之一，在板材生产中占有重要的地位。随着冶金工业自动化的发展，PLC、编码器在冶金设备控制系统中被广泛使用，本文主要是应用PLC与编码器配合实现对剪板机控制系统的改造。【关键词】剪板机控制系统；高速计数器；中断【中图分类号】TG333.21 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）34-0286-02

基于PLC的全自动剪板机的控制系统毕业设计论文

基于PLC的全自动剪板机的控制系统毕业设计论文

郭腾龙

页脚内容1

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

* 名： **

指导教师： ***

郭腾龙

页脚内容2

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。