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。

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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实现对剪板机自动控制的设计

剪板机是一种常见的机械设备，广泛应用于金属加工行业。传统的剪板机需要由操作员手动控制，存在操作繁琐、效率低下、安全风险高等问题。为了提高剪板机的自动化程度，可以利用PLC（可编程逻辑控制器）对剪板机进行自动控制。

PLC是一种专门用于实现工业自动化控制的电子设备，具有可编程性、可靠性强、稳定性好的特点。通过PLC控制系统，可以实现对剪板机的自动控制，提高生产效率和产品质量。

剪板机自动控制系统的设计首先需要确定控制策略，即确定剪切厚度、切割长度、切割速度等参数。然后，根据控制策略设计PLC程序。PLC程序主要包括输入模块、输出模块、中央处理器和编程软件。输入模块负责读取外部信号，如传感器检测到的材料厚度、长度等信息；输出模块负责向执行机构发送控制信号，如控制剪刀的开合、工作台的前进后退等；中央处理器负责处理输入信号并执行控制算法，根据输入信号的变化改变输出信号，从而实现对剪板机的自动控制。编程软件用于编写PLC程序，通常采用类似于 ladder

diagram（梯形图）的图形化编程语言。

对于剪板机的自动控制，PLC程序的关键任务是根据输入信号实时监测剪板机的状态，并根据预先设定的控制策略做出相应的控制。当传感器检测到材料厚度超过设定值时，PLC程序可以自动调整剪刀的压力，确保材料在剪切过程中不会变形或损坏。PLC程序还可以根据实时输入信号调整切割速度，确保切割精度和效率的平衡。

在实际应用中，剪板机的自动控制还需要考虑安全因素。PLC程序中需要加入安全控制逻辑，如急停装置、紧急切断装置等，以保障操作人员和机器的安全。

基于PLC实现对剪板机自动控制的设计可以大大提高剪板机的自动化程度，提高生产效率和产品质量，减少人工操作，降低安全风险。随着科技的不断发展，PLC技术将在工业自动化控制领域中得到更广泛的应用。

基于PLC的全自动剪板机设计过程研究

摘要：随着中国制造业迅猛发展，剪板机床在工业上的运用越来越重要，为了满足大量生产的需要，自动剪板机扮演着越来越重要的角色。本文通过对基于PLC全自动剪板机的设计流程进行关键点详细介绍，给出具体的解决方案，旨在诠释完整的全自动剪板机设计过程。

近年中国制造业迅猛发展，剪板机床在工业上的运用越来越重要，为了满足大量生产的需要，对自动剪板机的需求越来越大。传统的剪板机控制系统很复杂，而且要使用相当多的物理接线，接线越多出现问题的概率也就越大，要对电线进行排查，成本也高，耗时耗力，工作效率很低。所以，全自动剪板机应运而生，PLC控制，省去了相当部分的物理接线，减少了接线错误的概率，同时，容易控制，自动化程度高，大大提高生产效率。

1所设计的产品实物图及工作流程

本次设计是把所有的东西都固定到了一块木板上面，整个安装过程全手工打造。本次设计采用的是用继电器代替气缸和液压装置，用自锁开关代替传感器的一种设计。具体动作流程开机复位，所有的部件都要回到初始位置，复位指示灯亮，才能按下启动按钮，否则按下无效。当板材被放置到规定的位置后，设置参数，按下启动按钮，开机，工作滑台带着板子向刀片方向移动，到达设置的剪裁长度，刀片进行剪切，剪切完成，由皮带带着剪切号的板材到达下一个工位。实物如图1-1。

图1-1 实物图

2硬件接线

因为用的是32个端口的PLC，所以一共16个输入，16个输出，我把整个的接线图的接在PLC上面的最基本的输入和输出用CAD画了出来，这样有利于更好地观看和检查接线是否出错。如图1-2接线图。

图1-2接线图

3 具体动作步骤

（1）PLC上电后首先是要各个部分复位，刀片气缸会伸出，也就是Y7亮；

（2）按下X15也就是刀片到达最高位置的传感器信号；