下载文档原格式
线切割机控制系统设计线切割机是一种广泛应用于金属材料切割加工的机械设备。
其控制系统设计是整个设备运行的关键，决定了设备的效率、精度和稳定性。
在线切割机控制系统设计中，需要考虑的因素包括机械结构、传动系统、控制方法以及自动化程度等。
下面将详细介绍线切割机控制系统设计的关键要点。
一、机械结构设计线切割机的机械结构设计是控制系统设计的基础。
机械结构设计主要包括固定框架、运动部件和切割工作台。
固定框架应具备足够的强度和刚度，以保证切割过程中的稳定性。
运动部件包括主轴、导轨和推进系统等，其设计要考虑到切割速度、力矩和加速度等参数。
切割工作台的设计要能够适应不同形状和厚度的工件，同时须具备稳定的抬升和夹紧功能。
二、传动系统设计线切割机的传动系统设计对于切割质量和精度影响很大。
传动系统设计主要包括主轴驱动、导轨传动和推进系统。
主轴驱动可以采用伺服电机、步进电机或液压驱动等方式，选用合适的驱动方式可以提高切割速度和精度。
导轨传动主要依靠直线导轨和丝杠传动，需要选择优质的导轨和丝杠以保证运动精度。
推进系统通常采用油压或气压驱动，具有简单、快速和稳定的特点。
三、控制方法设计线切割机的控制方法设计主要有三种：开环控制、闭环控制和自适应控制。
开环控制是最基础的控制方法，通过预设参数来控制切割过程。
闭环控制是在开环控制的基础上，增加了反馈系统来实时调整控制参数，提高切割质量和精度。
自适应控制是更高级的控制方法，能够根据切割条件和工件材料的不同，自动调整控制参数以达到最佳切割效果。
四、自动化程度设计线切割机的自动化程度设计主要包括自动上料、自动卸料和自动改刀等功能。
自动上料通过感应系统和机械手等设备，自动将待切割的工件送入切割区域。
自动卸料通过抬升机构和输送带等设备，自动将切割好的工件送出切割区域。
自动改刀通过自动刀头和刀库等设备，实现快速而准确的刀具更换。
自动化程度的提高能够大大提高切割效率和人工成本。
五、安全设计综上所述，线切割机控制系统设计是一个综合性的工程，需要考虑机械结构、传动系统、控制方法和自动化程度等因素。
切管机毕业设计目录引言 01. 确定工艺方案 (1)2. 传动装置的设计与计算 (3)2.1 电动机的选择 (3)2.1.1 类型的选择 (3)2.1.2 转速的选择 (3)2.1.3 功率的选择 (3)2.2 拟订传动方案 (4)2.3 计算各轴的转速、功率和转矩 (7)2.4 进行传动机构的设计与计算 (8)2.4.1 带传动设计 (8)2.4.2 齿轮模数的确定 (10)2.4.3 蜗轮蜗杆模数的确定 (10)2.4.4 齿数的确定 (11)2.5 进行总体结构设计，画出总体方案图 (12)3. 结构设计 03.1 初算各轴的最小直径 03.2 计算各主要传动件的结构尺寸 (1)3.3 绘制部件的装配草图 (5)3.4 绘制设计装配图 (11)3.5 绘制零件工作图 (15)4. 结论 (18)5. 致谢 (30)6. 参考文献 (31)引言中国是一个上下有五千年历史的文明古国，从原始的石器时代到金属时代，我们伟大的祖先就进行了简单的机械加工，但是在当时的生产条件下，其生产的效率和精度都是非常的低下。
随着时代的发展，人们在想方设法改善自己的生存条件和生活水平，正是由于这点，促进了机械制造生产的飞速发展，人们在超着一个精度更高、效率更高、成本更低、更加人性化的方向发展。
中国虽然是一个文明古国，其拥有几千年的历史背景和文化积淀，但是其在工业制造方面和发达国家还是存在较大的差异，其机械制造技术却远远比不上西方等发达国家，众所周知，机械制造技术的先进与否直接与加工的精度，生产的效率，以及生产的成本产生直接关系。
随着机械化生产的速度发展，人们对机械产品的要求也越来越高，其主要表现在实用和经济等方面。
本次设计的目的和要求就是设计一个简单实有的切管机，其目的在于能够高效而廉价的加工出生产所需要的产品，并且要求其生产效率较高，适合大多数不是批量加工管件或者对管件加工要求不高的工厂使用。
在当今这个各项技术飞速发展的时代，尤其的随着计算机技术的高速发展，机械制造行业也得到了飞速的发展，其主要表现在数控加工等方面，生产效率也随着其得到了飞速的发展。
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ABSTRACTWith the vigorous development of China's scientific andtechnological 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 become an important part of the scientific and technological undertakings. Automation technology with our production and life are closely related, it directly affects the people's production and living standards. In order to improve the level of production and product quality, to improve the technology, automation technology is to improve production, but the traditional manual production methods have been unable to meet the needs of real life, and the urgent requires us to improve the scientific and technological development of automated production technology.This study is based on the the PLC automatic paper cutter control system, which is a microprocessor-based, integrated computer technology, automatic control technology and communication technology evolved a new type of industrial control devices. Programmable control technology application status, trends were described in detail, and briefly describes the background and significance of the research, and made the subject of specific design. The research projects of great significance, it is from the theoretical to the concrete practice of excessivepractice design capabilities independently test.Keywords: Programmable controller; Cutter; Stepper motor; Stepper drives; Configuration control.目录第一章绪论 ..................................................................... .. (1)1.1 课题研究的基本概况 ..................................................................... .. (1)1.2 本课题研究的意义 ..................................................................... (2).................................................................... ..........................4 第二章切纸机控制系统的设计方案2.1 切纸机控制系统的控制要求 ..................................................................... .. (4)2.2 切纸机的硬件选型 ..................................................................... (4)2.2.1 PLC的类型选择 ..................................................................... .. (4)2.2.2 步进电机的工作原理及分类 ..................................................................... .. (5)2.2.3 步进驱动器的选择 ..................................................................... (7)2.3 切纸机控制系统的构造关系 ..................................................................... .................................10 第三章切纸机控制系统的组态设计 ..................................................................... .. (12)3.1 切纸机控制系统的组态设计 ..................................................................... (12)3.3.1 MCGS简介 ..................................................................... .. (12)3.2 切纸机控制系统组态监控画面 ..................................................................... (13)3.3 控制系统的联机通讯 ..................................................................... ............................................14 第四章切纸机控制系统的软件设计 ..................................................................... .. (16)4.1 I/O表的设定...................................................................... (16)4.2 硬件接线图...................................................................... (16)4.3 程序说明...................................................................... . (18)第五章切纸机控制系统的调试 ..................................................................... . (20)5.1 切纸机控制系统实物接线图 ..................................................................... (20)5.2 主站和从站的调试 ..................................................................... . (21)5.3 程序调试结果...................................................................... .. (21)总结 ..................................................................... ........................................................................ (25)致谢 ..................................................................... ........................................................................ (26)参考文献 ..................................................................... ........................................................................ .27第一章绪论1.1 课题研究的基本概况伴随着社会的快速发展，产品的生产效率也越来越受到人们的关注，大到大型机械设备、航空用品，小到零器件甚至更微小的原件的加工制造，都离不开自动化设备的应用。
電腦切管機使用說明書
JS-100
操作说明
在使用本系统之前,请务必熟读该操作说明书,以便正确使用并充分发挥其优越性能。
一、系统结构
本系统由控制器+显示器+驱动器组成，附带一条通信线。
二、操作说明
1、按键说明：
完
停止按键也可当退出按键。
手动退产，在自动状态无效。
上一页按键。
下一页按键。
手动送料，在自动状态无效。
手动切断。
手动/自动转换按键。
2进行修改）
● 状态：有“停止、运行、急停、手动送料、手动退料、产量完成、批量完成”。
● 自动：按 可切换成手动；再按 又可换回手动。
● 长度：切料的长度。
● 总量：设置为0，表示无限次，设置大于0，达到此数后会自动停机。
● 计数：当前产量。
● 批量：表示每批的数量。
● 自动速度：有1～9档可调。
●切刀次数：有1～9次可调。
●手动速度：有1～9档可调。
●延时：每次切断后的延长时间。
●比例:当实际长度与设定长度误差大时修改此参数。
例如:设定长度为100㎜,而切出来的实际长度为98㎜,新长度比例= 比例×实际长度 = 0.01234×98
总长度100
= 0.0120932
●起速度:电机的起步速度,建议设800～1500。
●加速度：电机的加速度，建议设置范围5000～30000。
●减速度：电机的减速度，建议设置范围5000～30000。
第一章绪论在机械加工企业，以前所采用的钢管切割方法主要有锯割、车削、砂轮切割、气焊切割、电火花线切割、激光切割等方法。
这些钢管切割方法在不同程度上都存在着切割效率低、工人劳动强度大、材料消耗等缺点。
锯割中严重的摩擦消耗了大量的能源，同时产生大量的锯屑，浪费大量的钢材，相对应的锯片损耗也很严重。
车削产生切屑，材料成材率低，既耗能又浪费材料。
砂轮切割采用高速旋转的砂轮片切割钢管，产生高分贝的噪声和大量的铁屑，同时砂轮损耗大。
在熟练的手工操作中，砂轮可进行快速、准确地切割，而且切口整齐、无毛刺。
砂轮机一般安装有冷却系统，这样，既可以减少粉尘，又可以防止对材料造成热损伤。
气焊切割（即氧——乙炔切割）是利用氧——乙炔预热火焰使金属在纯氧气流中能够剧烈燃烧，生成熔渣和放出大量热量的原理而进行的。
此法产生大量烟气，切口粗糙、凹凸不平、浪费材料。
电火花线切割利用电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，生产效率相对也比较低。
激光切割采用激光束照射到钢管材料表面时释放的能量来使钢管材料熔化并蒸发，但是激光切割设备的价格相当昂贵，效率相对也比较低。
由此可见以前使用的钢管切割工艺方法已不能满足高效、节能和环保的要求，必须进行技术创新，开发高效、节能、节材又环保的钢管切割工艺和设备。
本文即针对此要求开发了一种高效且自动化程度高的钢管自动切断机床1.1本课题研究的意义和目的钢管切割机的作用是按坯料定尺长度要求，将长钢管切成坯料段，使之满足下一道加工工序的加工生产要求。
为了满足现代文明生产的要求，切管工艺及切管机应达到以下要求：①切断的坯料的尺寸精度以及断口形状、表面质量应达到要求；②尽量减少切割过程的功率消耗，以实现节能；③保证少或无切屑、工具磨损小，以实现节材；④劳动强度小，自动化程度高，以提高加工效率；⑤生产安全与环保。
上述要求就是本文的研究目标，我国的切管机工业虽然取得了较大的进步与成绩，但是与先进的工业国家相比，差距还是比较大的。
高压胶管定长切断机系统方案设计
高压胶管定长切断机系统的方案设计主要包括以下几个方面：
1. 设备选择：选择适合高压胶管定长切断的专用切割机设备，确保切断精度和效率。
2. PLC控制系统：采用可编程逻辑控制器（PLC）作为控制主体，能够实现切断机的自动化控制和操作。
3. 传感器安装：选用合适的传感器，如光电传感器或激光传感器，用于检测胶管的长度和位置，以实现准确的定长切断。
4. 切割刀具选择：根据胶管的特性选择合适的切割刀具，如切片刀或旋转式切割刀，确保切割质量和效果。
5. 安全保护措施：在设计过程中要考虑到安全性，如加装急停按钮、安全光幕等安全装置，以防止操作人员受伤。
6. 自动送料系统：根据需要考虑添加自动送料系统，可使胶管自动送入切割位置，提高生产效率。
7. 数据记录和监控：通过添加数据记录和监控系统，实时监测生产数据，定期生成生产报表，以便进行生产管理和质量控制。
需要注意的是，具体的方案设计应根据实际需求和现场情况进行调整和优化，并确保在设计过程中遵守相关的安全和质量要求。
第1章绪论（具体的CAD图和计算公式和完整的设计说明书和中英文翻译加q q 聊八零七零六一五七九）1.1课题背景中国是一个拥有上下五千年的历史文明的国家。
我们伟大的祖先从原始的石器时代到金属时代，就能够进行机械加工的简单操作的流程，但是其生产的效率和精度在当时的生产条件下都是非常的低下。
追随着时代不断进步的脚步，人们在变换着方法来提高自己的生活水平和生存条件，就是基于这一点上面，机械制造自动化的快速发展速度越来越快速，一个精度更加高、效率更加高、成本更加低、更加人性化的时代正在向着人们不断靠近。
中国虽然是一个丰厚底蕴的文明古国，但是和西方这些发达的国家比较起来，它在工业制造工艺的方·面和发达国家比较起来还是存在较大的差距，机械制造的技术是也有很大的差距的，从事机械行业的人都晓得，机械制造技术的先进程度与加工的精确度，生产的效率，以及生产的成本多少有着直接的关系。
随着我国工业及民用建筑的迅速增长，国民经济的发展速度也越来越快，金属管材在机械制造、压力容器、民用家电等行业被大量使用，因此切管机在国内很多行业中都被广泛应用，为了满足机械行业的发展需求，我们必须进一步提高切管机的制造技术[1]。
1.2课题研究意义当今这个时代的各项技术的发展速度是很迅速的，尤其是计算机的应用技术的发展速度也是非常快速的，机械制造业的发展速度也随之得到了很大的进步和提高，它主要体现出来的方面有生产效率跟随数控制造这些方面的迅速进步中也得到了快速的提高。
数控加工的高精度对于大多数人来说都是第一个选择，但是使用数控加工等方法来对金属管材进行加工制造对于一些规模不大的工厂和企业来说就有点不太适合，并且对资源的浪费程度也到了一个很高的地步，实在是入不敷出。
因此，本次毕业设计对根据工厂平时的实际情况，对原有的切管技术进行更进一步的改进。
使得本次毕业设计的切管机能够拥有操作不复杂、维护不复杂、生产的成本少、生产效率高，并且能够符合产家要求等优点。
目录摘要................................................................................................ 错误!未定义书签。
Abstract................................................................................................... 错误!未定义书签。
引言. (1)1玻璃切割机控制系统设计 (4)1.1系统方案选择 (4)1.2玻璃切割机的工作原理 (4)1.3工艺过程 (5)1.4玻璃切割机的控制要求 (6)2硬件设计 (8)2.1控制部分设计 (8)2.2驱动部分设计 (8)2.2.1步进电机及驱动器的选型 (8)2.2.2步进电机驱动器接口电路设计 (10)2.3切割刀头的旋转 (11)2.4整体输入输出设计 (12)2.5玻璃切割机的控制系统设计 (13)3软件设计 (15)3.1开发环境 (15)3.2信号输出设计 (15)3.3程序流程图 (15)4实物模型设计 (17)4.1实物模型的选型和安装 (18)4.2项目调试 (19)结论 (21)参考文献 (22)附录梯形图 (23)致谢 (28)摘要为了设计出应用在工业级生产当中，高效、精准的玻璃自动切割机器，改变传统费时费力的人工切割玻璃的方式，实现对不同规格的玻璃进行理想图形切割，减少人工操作带来的风险，提升企业效率和利益，本设计利用PLC作为自动玻璃切割机的控制系统，步进电机作为主要传动装置，PLC发出信号至步进电机驱动器，控制步进电机的正反转和转动速度，步进电机前端的齿轮带动皮带实现前后运动。
同时控制三个步进电机，实现玻璃刀头在X、Y、Z三轴中的自由运动以及速度控制。
PLC发出旋转刀头信号，通过气压阀带动气压装置，触发90°定位销装置，实现玻璃刀头的0°、90°、180°的旋转功能。
基于PLC的自动切纸机控制系统设计答辩一、引言本文旨在探讨基于PL C的自动切纸机控制系统的设计过程和实施方案。
自动切纸机在纸制品加工行业中具有广泛应用，其控制系统的设计对于提高生产效率和产品质量至关重要。
本文将围绕系统设计的需求分析、硬件选型与接线、软件程序编写等方面展开阐述。
二、需求分析在设计自动切纸机控制系统之前，我们首先需要对系统的功能和性能进行需求分析。
具体要求包括切纸机的切割精度、工作速度、自动化程度等。
同时，还需考虑系统的稳定性、安全性和可维护性等方面。
通过充分了解用户需求，我们能够更好地设计出满足市场需求的控制系统。
三、硬件选型与接线为了实现自动切纸机控制系统的设计，我们选择了PL C（可编程逻辑控制器）作为核心控制设备。
PL C具有可靠性高、稳定性好、可扩展性强等优点。
此外，我们还选择了适合切纸机的运动控制器、传感器等辅助设备。
在接线方面，我们需要遵循电路原理，采用正确的接线方法，确保信号传输的稳定和可靠。
四、软件程序编写软件程序编写是自动切纸机控制系统设计的重要环节。
我们需要使用相应的P LC编程软件，编写程序来控制切纸机的运动、切割等操作。
编写程序时，需要考虑到切纸机各个功能模块之间的协调配合，保证系统的正常运行。
五、系统实施与调试系统的实施和调试是设计过程中的关键环节。
我们将根据实际情况对所设计的自动切纸机控制系统进行实施和调试。
在实施过程中，需要确保每个硬件设备按照设计要求正确安装并连接。
在调试阶段，我们将逐步测试各个功能模块，进行功能验证和性能调优，最终确保系统能够稳定可靠地运行。
六、总结与展望本文通过对基于P LC的自动切纸机控制系统设计的全面阐述，探讨了需求分析、硬件选型与接线、软件程序编写以及系统实施与调试等方面的内容。
通过该设计方案，我们可以有效提高切纸机的生产效率和产品质量，提供更好的用户体验。
未来，我们还可以进一步优化控制系统，引入更多智能化技术，不断提升自动切纸机的自动化水平。
1 绪论（具体的电路图和程序代码和完整的设计说明书和中英文翻译加q q 聊八零七零六一五七九）1.1 课题背景和研究意义一个国家现代化建设水平的高低主要体现在这个国家的机械工业生产水平的程度。
这是因为机械工业的发展直接关乎到农业、工业、国防和科技技术的现代化程度。
使用机器生产更容易实现产品的标准化，并且可以进行大批量生产或者是多系列的小批量生产，特别是使用高自动化机械生产设备，可以减少人工操作，提高生产效率。
因此，机械工业在现代化建设的进程中有着非常重要的作用，为国家的各个部门提供重要技术装备和改造生产研发技术[1]。
随着我国工业及民用建筑的迅速增长，国民经济的发展速度也越来越快，金属管材在民用家电、机械制造、航空航天、国防装备等行业被大量使用，因此切管机在国内很多行业中都被广泛应用，为了进一步提高工作效率，满足机械行业的发展需求，我们必须提高切管机的工作效率和制造技术[2]。
近些年，我国的机械制造业有了很大发展，甚至有的设备已达到了世界先进水平，在全球市场具有很强的竞争力。
但还有许多机械设备的设计质量和制造质量与进口产品相比，有很大差距[3]。
因此，本次毕业设计对根据工厂平时的实际情况，对原有的切管技术进行更进一步的改进，重点在于基于单片机的控制系统的开发。
使得本次毕业设计的切管机能够拥有操作不复杂、维护不复杂、生产效率高等优点。
目前，市场上大部分切管机使用的是PLC控制器，虽然PLC控制器有编程简单，研发周期短等优点，但是PLC控制器本身的价格太高，每套都要上千元[4]。
而单片机控制器的成本低，体积小，灵活性好，适应能力强，易于批量生产。
并且单片机芯片都是按照工业环境的要求设计，它的抗干扰能力更强，自身包含众多的接口，扩展能力强，指令丰富。
虽然前期的研发费用高，但是到生产阶段，因为它的复制成本低，所以比PLC控制器更具有优势。
进入二十一世纪之后，计算机领域经历了突飞猛进的发展。
机械工业采用计算机辅助可以更好地规范化，还可以改善操作人员的工作环境，提高工作效率。
现代企业追求的的效益最大化，而一个高自动化的生产设备则是生产效率的保障。
企业不想在竞争中被淘汰，必然会研发新设备或者是改造老设备。
而研发一款新设备需要是时间太长，用新技术改造老设备则能节约时间，减少开销，所以改造老设备是企业技术改造中的一条良好的途径。
1.2 本课题研究现状中国拥有世界上最大的工业自动控制系统的装置市场，有许多方面的改造需要大量的工业自动化系统，例如：传统工业技术的改造、工厂自动化、企业信息化。
很明显，我国的自动控制系统的装置市场拥有广阔的前景。
工业控制自动化技术拥有良好的发展前景，其装置的制造业的市场规模将在2016年超过3500亿元。
虽然我国市场广大，但是技术水平却不如国外先进。
目前国外切管机技术现状：主流的自动切管机看重高速度加工和高精度加工；因为全自动切管机越来越多地应用到不同行业，所以切管机可以实现多种任务和多轴同时加工；因为智能机器人的快速发展，所以机械设备与机器人的集成应用日趋普及，集成应用具有多样化的结构形式，应用范围广，运动速度提高，多传感器融合工作，智能自动控制，多个机器人协同工作等特点；全自动加工与监测功能不断发展，设备的加工监测功能可实时获取机床本身的状态信息，根据状态信息可以分析预测机械设备的状态，可以提前进行维修护理，这样就可以把事故的发生几率降低，保护人员财产安全，提高生产效益；采用了最新的机床误差检测和补偿技术，与传统切割机采用的激光干涉仪相比，它所消耗的检测补偿时间大幅度减少，并且能提高3倍左右的精度，提升了工作效率；使用了最新的CAD/CAM 技术，可以在设计过程中使用计算机对不同方案进行大量计算，分析和比较，选出最优方案；刀具技术发展迅速，众多刀具的设计涵盖了整个加工过程，并且新型刀具能够满足平稳加工以及抗振性能的要求[5][6]。
而我国拥有的切管机，它们的生产技术水平落后，效率低下。
控制单元多为继电器和接触器，自动化水准低，需要花费大量人工劳动。
而我国众多的自动数控切管机均为国外进口产品，与国产切管机相比，它们有技术先进，生产误差小，工作时间长等优点。
因此我国的切管机行业必须创新改进，实现从根本上的升级改造。
目前市场上大多数切管机采用的是PLC控制器，CNC系统与外界设备之间要通过PLC控制器才能联系，它可以检测外界设备的状态，如各轴的复位开关，限位开关，操作面板的控制。
我国的PLC控制器大量运用在中小型产品上，但是在高端产品上却面临不足[7]。
而单片机控制器已经渗入到我们的生活每一个角落之中。
从IC卡，摄像机，自动洗衣机的控制到导弹的导航装置，飞机的仪表控制都使用了单片机。
和PLC控制器相比，单片机控制器集成资源越来越丰富，产品开发简单，系统稳定。
并且单片机的抗干扰能力更强，能适应不同的环境，更加适合应用在工业领域。
控制系统设计完成之后需要先进行程序仿真。
利用Proteus软件进行程序仿真，Proteus具有智能原理布图；混合电路仿真与精确分析；单片机软件调试；单片机与外围电路的协同仿真；PCB自动布局与布线等功能，这样在没有实物的情况下也能完成工作调试，避免了硬件连接错误，节约了资源[8]。
1.3 本课题的主要工作内容本文首先介绍了切管机工作原理，并针对课题的要求设计出切管机的结构方案，然后依据方案，重点研发基于单片机的控制系统，选取使用的电气设备，绘制电气原理图，编写系统软件程序，并进行模拟仿真。
2 方案设计2.1 概述本文设计的切管机在切割时管材被夹持固定不动，利用电机正转反转控制齿轮齿条进给原理，在刀具高速旋转的时候实现刀具直线进给切割管材。
新型切管机可以实现定长切割、刀具进给、管材夹持、自动送料、自动卸料等功能，并能自动循环切割。
实现了自动化工作，提高了工作效率。
2.1.1 控制系统的基本要求控制器能实现对全部切割过程的控制、自动检测管材是否达到切割长度、刀具自动进给、检测切割次数，并且通过显示屏显示。
该控制器还拥有急停/重置按钮，可以在任何情况下停止运行并重置为初始状态。
2.1.2 控制系统设计的基本原则设计单片机控制系统需要注意系统扩展和系统配置两个方面。
系统扩展就是当单片机自身的内部功能不能满足系统要求，这时候就要在单片机外面进行扩展，在单片机外设计连接相应电路；系统配置就是外围电路中的设备必须要满足系统功能，如按键、光电开关、电机、显示屏等，当遇到使用强电的设备时，需要驱动器驱动，要设计相应的接口电路[9]。
系统的扩展和配置应遵循以下原则：（1）选择典型电路，符合单片机常规用法。
（2）当单片机外围电路比较多，则有可能发生驱动力不足的问题，因此要提前添加驱动器。
（3）保证控制系统的安全运行，防止出现安全事故和过多的产品废品率。
（4）控制系统简单化，在保证系统能够安全运行的情况下尽可能降低制作成本和操作难度。
（5）留有扩展余量。
首先要实现系统所有功能，然后再尽可能留出扩展余量，以便于二次开发。
2.2 自动切管机结构示意图及切割原理图2.1 结构示意图与切割原理图2.3 控制器硬件及软件设想2.3.1 硬件部分2.3.2 软件部分2.4 本章小结在本章中，首先介绍了控制系统的设计要求与设计原则。
其次设计出自动切管机的结构示意图，再根据装置结构从软硬件方面对控制系统方案和控制系统软件方案进行了确定。
其中，控制系统方案选定了单片机为控制芯片，按键和显示屏实现人机交互的控制方式；控制系统软件方案确定了系统程序必备的功能。
3 硬件设计3.1 控制系统原理框图控制系统原理框图如图3.1所示。
图3.1 控制系统原理框图3.2 主要元器件介绍3.2.1 单片机单片机是一种高度集成化的电路芯片,它集成了众多的模块电路构成了一个体积微小但功能完善的微型计算机系统。
单片机的应用相当广泛,例如智能仪表、工业控制、通信设备、导航系统和家用电器等。
各种产品只要使用了单片机,就可以具备使产品升级换代的功能,经常在产品前面加上形容词——"智能型",例如智能洗碗机、智能洗衣机等。
单片机除了具有体积小、可靠性强、用途广泛、灵活性高以及价格低的优点外，还有以下特点：（1）突出控制功能单片机的结构、功能以及指令系统都突显出了控制功能。
对对象的控制更加灵活且实时。
（2）RAM和ROM分开ROM用来固化调试好的程序、常数、数据表格等；RAM只存放运行中的临时数据、变量和结果等。
因此系统运行可靠，即使断电，也能确保程序、常数和数据表格等的安全。
（3）单片机资源具有广泛的通用性同种单片机可用于不同的系统中，只要加载不同的应用程序即可。
（4）易于扩展外部ROM、RAM、中断源、定时器/计数器等资源单片机的资源（ROM、RAM、中断源、定时器/计数器等）可以满足一般应用系统的要求。
如果应用系统过大，单片机本身的资源并不能满足，这就需要进行资源的扩展。
单片机可以通过它的控制引脚或者其他结构进行资源的扩展，这种方式可以增加I/O口的数量，还可以扩展各个寄存器的内存，以提高运算速度。
经过资源的扩展，单片机就可以构成不同规模的系统，满足不同的要求。
目前市场上最常用的是ATMEL公司生产的AT89系列8位单片机，本设计选用具有功能强、价格低、应用广泛等特点的AT89C52单片机。
它内部的存储器是可以反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，该存储器拥有8k字节；并且还拥有256字节的随机存取数据存储器。
本次设计的控制系统属于小型程序，该芯片的存储器足够使用。
图3.2为AT89C52实物及封装引脚图。
如图所示，AT89C52单片机共有40个引脚，其中主要端口有1个复位端口，2个电源端口，2个振荡器端口和32个输入输出端口。
图3.2 AT89C52实物及封装引脚图其中引脚9（RST）是复位输入端口，可以外接元器件组成复位电路；引脚20（VSS）和引脚40（VCC）是电源端口，为芯片供电，分别接在电源的正负两极；引脚18（XTAL2）和引脚19（XTAL1）是振荡器端口，外接拥有12MHz 晶振的的晶振电路；P0～P3 一共包含了32个可编程通用引脚，其中包含有2个读写端口，2个外中断端口，2个通信端口和3个计数器端口，它们的具体功能由软件编程定义。
AT89C52单片机可以按照正常方式编程，也可以在线编程[10]。
3.2.2 LCD显示屏随着科技的发展，人们对产品性能的要求也越来越高。
而液晶显示屏以其微功耗、小体积和使用灵活等特点得到了广泛的应用。
（1）显示屏只记录切管个数，不用选择功能复杂的显示屏，不仅节省端口，编写程序也简单。
本设计选用LCD1602液晶显示屏，图3.3为LCD1602的实物图及引脚图。
图3.3 LCD1602的实物图及引脚图1602LCD是指显示的内容为16*2,即可以显示两行，每行拥有16个字符液晶模块，最多可以显示32个字符。
