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基于PLC的金属切割机运动控制系统设计

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管理及其他Management and other基于PLC的金属切割机运动控制系统设计蔡金萍（武汉华夏理工学院，信息工程学院，湖北 武汉 430223）摘 要:传统的运动控制系统在加工工件的过程中无法解决数控装置与电机驱动器相互连接导致设备故障的问题，为此基于PLC设计金属切割机运动控制系统。PLC下的金属切割机运动控制系统采用硬件DSP芯片和GRAPH编程语言软件程序，实现人机交互的界面，保证数据传输按照任务发送的顺序完成程序编写，增强金属切割机运动控制系统功能的稳定性和实用性。实验结果表明，金属切割机运动控制系统拥有较高的稳定性和通用性。关键词：金属切割机；运动装置；操作系统；运动控制中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号：11-5004（2018）06-0297-2信息技术的发展带动了计算机在工业领域的发展。目前，计算机发展的速度覆盖到了工业领域中，对工业领域加工工件的要求越来越高，要求使用PLC控制金属切割机的数字运算操作系统，PLC又称为可编程控制逻辑器，具有稳定性和可靠性的优点。在功能多样化和操作维护上较其他编写程序更占优势。PLC在编写程序的设计上更先进，可以将其应用在金属切割机中，提高运动控制系统的生产效率，保证加工工件的质量。金属切割机是以电机带动刀具运动的，让工件与刀具之间相互摩擦产生一定的运动规律，形成的轨迹可以使工件被切割成需要的形状。在工业制造领域中应用的比较广泛。对于一些精度不高只需要简单加工的一些工件来说，满足实际需求是最重要的[1]。传统金属切割机运动控制系统在工件质量的要求上很难达到高精度的要求，此时可以利用PLC设计运动控制系统，但在设计运动控制系统的过程中需要注意性能的好坏会直接影响加工工件的质量，进而在研究的过程中可以要以系统加工稳定性为主，保证加工工件的质量。1 金属切割机运动控制系统设计1.1 硬件设计以往采用的运动控制系统大多采用的是并行结构设计金属切割机运动控制系统。本次设计的金属切割机运动控制系统是基于PLC可编辑程序进行设计的，采用了并行结构的控制模式，通过兼顾数控装置与电机驱动器相互连接产生的电流，设计每个控制装置所对应的电机设备[2]。

图1 金属切割机运动控制系统结构基于PLC设计的金属切割运动控制系统可以提高加工工件的速度，具有速度快，质量好，稳定性高的特点。为此在金属切割机运动控制系统中应用DSP芯片对执行程序进行实时的控制。DSP芯片可以按照控制程序的编写格式输入到运动控制系统中，使每个小程序都能独立完成布置的任务。若在执行一个比较复杂的任务时，可以将其分为两个或者多个程序，按照任务发送的顺序完成程序的编写。若在实行多个独立任务的过程中可以按照程序流程完成程序的编写。在进行设计的过程中需要考虑顺序控制程序中每个子程序的编写方法。比如，可以引入线性方式或者选择分支去创建比较复杂的控制程序[3]。金属切割机运动控制系统结构图如图1所示。图1是金属切割机运动控制系统结构图，由系统层、控制层、传输层和执行层构成，其中系统层是运动控制系统中最主要的一部分，实现了人机交互的界面，可以在中央控制系统完成一系列操作。系统层的相关配置是以发送指令数据和控制、协调各单元监测系统为主。控制层是负责控制运动控制系统中6个从站单元的。每一个从站单元都是由通信模块和金属切割机运动控制系统完成的，控制系统的构成可以解析脉冲信号，帮助控制系统实现金属切割机完成对应的动作。设置该系统的作用主要是为了将检测的信息传输到控制站中，保证上传的数据信息的完整性和可靠性。执行层需要将控制系统发布的任务进行编写，完成与主站之间的数据转换。传输层是采用邮件的方式完成数据传输，保证数据传输的完整性和可靠性。1.2 软件设计在金属切割机运动控制系统中引入GRAPH编程语言，当用户登录应用程序软件时，该界面会自动将运行程序中的运动轨迹和直线移动包含的空间点信息进行详细的记录。用户可以利用GRAPH编程语言编辑金属切割机运动控制系统的程序。为了能够增强金属切割机运动控制系统功能的稳定性和实用性，可以在软件中引入相应的程序，减少编程员的工作时间和寻找工作资源的时间。GRAPH编程语言编写程序如图2所示。

图2 GRAPH编程语言编写程序图2是GRAPH编程语言编写程序，其中运用了Base64编码，该编码程序是一种可逆算法，可以将任意一组字节进行数据转换，包括数学、大小写字母以及其他数学符号等。Base64编码可以任意转换需要传输的数据，在文件传输的过程中通常会运用二进制数据梳理方法，将通过该采集方式的数据进行编码处理。在根据编码算法的特点将待处理数据按照字节的形式进行划分和处理。待编码映射结束后，完成数字和字符的填充操作，若出现待处理编码的长度不是3的倍数，就代表没有需要处理的数据。数据参数如下所示；收稿日期：2018-06基金项目：太阳能板制动和环境参数综合处理。作者简介：蔡金萍（1983-），女，湖北钟祥人，硕士研究生，副教授，研究方向：工业控制、嵌入式系统应用。管理及其他Management and other表1 数据参数驱动轴电机型号步距角电流电阻电感静力矩转动惯量重量Z28BYGH5011.80.262.360.051.231.90.26A28BYGH5011.71.561.260.161.581.90.29表1是数据参数，在填充操作的过程中需要根据数据参数将Base64编码所对应的字节进行分支，在完成下一步操作。待跳转到执行页面时要先去激活运动控制系统中的信息数据。若完成了循环处理的任务就需要按照指定跳转的目标完成分解任务。若没有完成循环处理的任务就需要返回到跳转页面。在网站接口程序的设计上要以金属切割机控制任务为运动模块的主体，在任务交接结束后再将运动控制系统反馈到主从站的设计中。其中驱动程序设计的主站函数公式如下所示；󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃（1）公式（1）中，n为转速，a为频率，f为运转圈数，v为速度。根据驱动程序设计的主站函数公式计算出各个模块中的脉冲频率。2 实验结论表2 选取的数据参数及含义电机参数意义转向参数意义细分数意义加减速度参数值意义00未选00未选00未选00未选011号电机01正向01半步01均速022号电机022号方向024021号加速033号电机033号方向037032号减速实验中主要是对提出的金属切割机运动控制系统设计的有效性进行分析。为了验证金属切割机运动控制系统处理加工工件的质量和效率，在实验中采用司TwinCAT组态软件的PC机和Windows10进行系统监测，选用了实验数据库的参数进行实验测试，检验其设计的合理性和稳定性。选取的实验参数如表2所示.表2是实验中选用的数据参数及选取参数的意义。以下是金属切割机运动控制系统与传统运动控制系统稳定性对比结果；

图3 实验结果对比图图3是金属切割机运动控制系统与传统运动控制系统稳定性对比结果，从图3中可以看出金属切割机运动控制系统稳定较高，数据帧在向从站单元传输数据的频率相比传统运动控制系统更稳定，并且可以一直维持在一个固定的范围内，证明金属切割机运动控制系统具有较高的稳定性。3 结语金属切割机运动控制系统是一种新的设计思想，采用了先进的硬件与软件设备将数据传输的信息进行分离，帮助控制系统实现金属切割机完成对应的动作，让软件设备拥有较高的兼容性，希望设计的金属切割机运动控制系统可以为后续的研究提供理论依据。参考文献[1]󰀃刘婷,刘高强,刘利桁.基于运动控制器的V槽切割机控制系统设计[J].机电技术,2017.23(6):2231-2233.[2]󰀃张一凡,翟华,周丽华,等.一种数控玻璃切割机运动控制系统的设计[J].机械设计与制造,2018.26(6).456-489.（上接296页）敷设时：不应该进行交叉连接，电缆应该排列整齐并保持固定。直埋电缆沿线及其接头处应有明显的分位标志。电力电缆和控制电缆应该分开敷设。直埋电缆上下左右需要铺设不小于100mm的软层土沙，并在上方加盖板保护，其覆盖宽度不应该超过电缆两侧各50mm。电缆穿管敷设时,应注意以下几点:三相或单相的交流单芯电缆不得单独穿于钢管之内；不同回路、不同电压等级和交流与直流的电缆,不应穿于同一导管内；同一交流回路的电线应穿于同一金属导管内,且管内电线不得有接头。3.6 变压器安装变压器的中性点、变压器箱体、干式变压器的支架或外壳的接地按设计要求连接正确可靠，接地电阻值应符合设计规定。选择与变压器重量匹配的吊车进行吊装。变压器吊运时由专业起重指挥，选好吊点及行走路径、确定吊绳规格、落位地点。变压器本体就位应符合下列要求：变压器基础的轨道应水平，轨距与底盘应相符。有滚轮的变压器就位后，应用制动装置将滚轮加以固定。3.7 母线安装母线表面应光洁平整，不应有裂纹皱褶、变形及扭曲现象。母线安装前应校直平整，平整母线采用母线矫正机,弯曲母线采用平弯机或立弯机。切断面应平整，矩形母线应进行冷弯，不得进行热弯。母线联接螺孔的直径宜大于螺栓直径1mm，母线的接触面加工必须平整，无氧化膜，且具有镀银层的母线搭接面不得任意锉磨，母线螺栓搭接处距绝缘子支持夹板边缘不应小于50mm，母线接触面加工后必须保持清洁，并涂以电力复合脂，贯穿螺栓两侧有平垫，螺母侧有弹簧垫圈。3.8 仪表安装钢厂生产线仪表数量、种类多，专业施工人员根据施工现场的实际情况合理确定安装位置和施工方法。仪表件属于易损件，在安装时一定注意成品保护，防止其他专业损坏。针对每种测量仪表，应注意其安装位置，安装方式和安装精度直接决定着测量的准确度。3.9 照明安装需接地、接零的灯具、开关、插座等非带电的金属导体，应有明显标志的专用接地螺栓，按TN接地系统要求实施接地。主厂房灯具位置较高，高空灯具安装为照明安装的难点。需利用厂房天车进行安装，在主小车上搭设工作平台，平台的搭设应符合规范要求并通过安保部门验收后方能使用；照明配管应根据厂方屋面钢构情况沿屋面梁安装；灯具布置位置合理，灯具应在同一水平面上；安装人员必须佩带使用安全带，同时与天车操作工密切配合。4 结束语本文对现代化钢厂电气设备安装施工技术要点进行了分析，希望本文的研究能够为现代化钢厂电气设备安装施工方法提供参考。参考文献[1]󰀃刘金常，王文震.现代化轧钢厂电气设备维护及管理分析[J].山东工业技术,2014（23）：194.[2]󰀃尹若楠.现代化轧钢厂电气设备维护与管理分析[J].中国高新技术企业，2015（20）：62-63.[3]󰀃建筑电气工程安装技术要点分析及应用[J].周洪儒.城市建设理论研究(电子版

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PLC在切割机控制系统中的应用

PLC在切割机控制系统中的应用

上海电器技术（２００７　Ｎｏ．１）　ＰＬＣ在切割机控制系统中的应用・工业自动化　Ｐ　Ｌ　Ｃ在切割机控制系统中的应用　孔庆华刘桂行　同济大学机械工程学院　摘　要：在铝合金门窗型材切割中，通过三菱ＦＸ２Ｎ．４８ＭＲ型的可编程控制器的自动控制，保证了生产工　艺的准确性、可靠性，提高了生产速度。介绍了控制系统的工作原理、硬件设计和软件设计。　关键词：ＰＬＣ控制系统接触器　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＰＬＣ　ｉｎ　Ｃｕｔｔｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ’Ｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｍｅｔａｌ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ　ｏｆ　ＭＩＴＳＵＢＩＳＨ　ＦＸ２Ｎ－－４８ＭＲ，ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｒａｆｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｉｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｔｈｅ　ｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　ＫｅｙｗｏｒｄｓＰＬＣ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｔａｃｔｏｒ　Ｏ　引言　ＰＬＣ是一种将计算机技术、自动控制技术和通　信技术结合在一起的新型工业自动控制技术，在自　动控制系统中得到广泛应用。为了实现９ｕｖ＿过程的　准确性、可靠性和提高生产速度，本文选择三菱公　司的可编程控制器，充分运用其特点以完成切割机　控制系统的设计，并实现了自动化程序操作控制。　１工作原理　在铝合金门窗的生产加工过程中，需要对型　材进行切割，以满足工艺要求。切割机按照加工要　求对铝合金型材进行切割，并由小车收集，输送到　下一个工序。　切割机工作流程如图Ｉ所示。设备启动后，传　送机构带动型材向右运动，当型材碰到行程开关　ＳＱ１时，型材停止运动，同时启动压块电动机，使　压块Ｂ压下，压块上限开关ＳＱ２闭合；当压块到达　工作位置后，压块下限开关ＳＱ３闭合，锯片电动机　一　起动，与此同时，锯片转动落下；此时，行程开关　ＳＱ４闭合，直到型材被切断。在型材落人小车的过　程中，光电开关ＳＱ７产生计数脉冲，当小车上的落　料达到设定的数目时，启动小车的控制电动机，带　动小车向右运动，将落料送走；待落料卸下后，再　启动小车向左运动，回到原工作地点，开始下一个　工作循环。　２硬件设计　本系统拟采用Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈ的ＦＸ２Ｎ一４８ＭＲ小型　ＰＬＣ，可满足控制系统的要求。它具有操作方便、运　行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点，　通过输入输出接口分别与现场的输入输出接口相连　接，通过上位计算机对生产现场的ＰＬＣ进行监控。　切割机设置有４台电动机，其中，送料电动机　由控制器ＫＭ１控制，压块电动机由接触器ＫＭ２控　制，锯片电动机由接触器ＫＭ３控制，而小车的向左　运动和向右运动分别由接触器ＫＭ４和ＫＭ５控制。本　系统具有３个档位：自动、单周和点动。当在

基于PLC的工业机械手运动控制系统设计

基于PLC的工业机械手运动控制系统设计

基于PLC的工业机械手运动控制系统设计

基于PLC的工业机械手运动控制系统设计

摘要：

随着现代工业的发展和自动化水平的提高，工业机械手在生产线上的应用越来越广泛。为了实现机械手的精确运动控制，保证其稳定性和可靠性，本文基于PLC技术，设计了一种工业机械手运动控制系统。通过分析机械手的运动特点，建立动力学模型，并结合PLC的运动控制功能，实现机械手的运动规划和运动控制。实验结果表明，该系统能够实现工业机械手的准确控制和高效运动。

一、引言

工业机械手在现代工业生产中扮演着越来越重要的角色，能够代替人工完成重复性高、危险性大的作业任务。在机械手的运动控制中，精确控制和灵活性是关键。传统的机械手控制方法往往采用脉冲信号生成器和运动控制卡等设备，但其结构复杂、成本较高，限制了机械手的应用范围。而基于PLC的机械手运动控制系统，通过集中控制单元实现运动规划和控制，在实际应用中具有更高的可靠性和灵活性。

二、工业机械手系统架构

工业机械手系统由机械手本体、传感器、PLC控制器和人机界面组成。机械手本体包含关节、链杆和末端执行器等部分，通过传感器获取位置信息反馈给PLC控制器，PLC控制器根据算法处理并给出控制指令，通过驱动装置控制机械手运动。

三、机械手运动控制算法

机械手运动控制算法是整个系统的核心。首先，根据机械手的动力学特性建立数学模型，包括机械手的运动学方程和动力学方程。然后，通过运动规划算法确定机械手的运动轨迹和速度。最后，根据运动规划结果，设计控制算法，包括位置控制、速度控制和力控制等。这些算法都运行在PLC控制器上，实时反馈机械手的动态信息，并动态调整控制指令，实现机械手的精确运动控制。

四、PLC控制器硬件设计

PLC控制器是整个系统的核心控制单元，负责接收和处理传感器的反馈信号，并输出控制指令控制机械手运动。在硬件设计中，PLC控制器采用高性能的工控机和专用运动控制卡结合的形式，通过高速数据总线连接，并与传感器和执行器交互。此外，为了提高控制系统的可靠性，PLC控制器还具备故障检测和自诊断功能。

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

剪板机是一种用于加工金属材料的机器设备，通常用于剪切金属板材和板材。为了提高生产效率和减少人力成本，人们通常采用自动化控制技术对剪板机进行控制。

在自动化控制技术中，可编程逻辑控制器（PLC）是一种常用的控制设备。PLC通过对输入信号进行逻辑运算，并根据运算结果控制输出信号，实现对机器设备的自动控制。在剪板机的控制中，可以使用PLC来实现对剪板机的自动控制。

需要对剪板机的控制系统进行设计。剪板机的控制系统主要包括输入模块、输出模块、中央处理器模块和电源模块。输入模块用于接收来自传感器的信号，包括刀具位置传感器、板材位置传感器等。输出模块用于控制执行部件，包括刀具执行部件、进料执行部件等。中央处理器模块用于接收输入信号，并根据预设的逻辑程序进行逻辑运算，最终控制输出信号。电源模块用于为整个控制系统提供电源。

需要编写PLC的控制程序。在这个步骤中，需要根据剪板机的工作流程和要求，编写PLC的控制程序。控制程序主要包括输入模块的配置、逻辑控制程序和输出模块的控制。根据不同的工作流程和要求，需要编写不同的控制程序。

在编写控制程序时，需要考虑剪板机各部件的工作状态和工作流程，包括刀具位置、刀具速度、板材位置、板材尺寸等。根据这些信息，编写逻辑控制程序，实现对剪板机的自动控制。

需要对PLC控制系统进行调试和测试。在这个步骤中，需要对已编写的控制程序进行调试和测试，确保控制系统能够正常运行。在此过程中，需要检查输入信号的接收和处理、逻辑控制程序的运行和输出信号的控制。需要根据实际的工作情况和要求，对控制程序进行适当的调整和优化。

通过以上步骤，可以实现对剪板机的自动控制。PLC控制系统能够根据预设的逻辑程序，自动控制剪板机的各部件，实现对剪板机的自动操作，提高生产效率，减少人力成本，同时提高生产质量和安全性。PLC控制系统在剪板机的自动化控制中具有重要的应用价值。

基于PLC的工业机械手运动控制系统设计 2

基于PLC的工业机械手运动控制系统设计 2

基于PLC的工业机械手运动控制系统设计

摘要：工业机械手作为现代工业自动化生产线的重要组成部分，其运动控制系统的设计与性能直接关系到生产效率和产品质量。本文以基于可编程逻辑控制器（PLC）的工业机械手运动控制系统为研究对象，详细介绍了系统的设计原理、硬件组成和软件编程。

1. 引言

工业机械手广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工等行业中，具有高效、精准、可靠等特点。其运动控制系统是实现机械手各个关节运动的核心技术之一。传统的机械手运动控制系统一般采用专用的控制器，但存在成本高、功能受限、维护困难等问题。而基于PLC的工业机械手运动控制系统则能够充分发挥PLC可编程性、灵活性和可扩展性的优势，成为一种较为理想的解决方案。

2. 系统设计原理

基于PLC的工业机械手运动控制系统主要由PLC、编码器、伺服电机和执行机构等组成。PLC作为系统的核心控制部分，通过读取编码器获得机械手各个关节的位置信息，并根据预设的运动轨迹和动作规划算法来生成相应的运动控制信号，控制伺服电机驱动机械手完成相应的动作。

3. 硬件组成

硬件方面，系统主要由三个模块组成：输入模块、输出模块和中央处理器模块。输入模块负责采集编码器的位置信号以及其他传感器信号，输出模块则负责控制伺服电机的运动，中央处理器模块则负责实时控制与算法的执行。此外，系统还需要具备较高的通信速率和稳定性，以确保传感器信号和控制信号的准确传输。

4. 软件编程

在软件层面，系统需要完成以下几个主要功能模块的设计和开发：位置信息读取模块、运动轨迹规划模块、动作控制模块和异常处理模块。位置信息读取模块负责从编码器中读取关节位置信息，并将其传输给中央处理器模块进行后续计算；运动轨迹规划模块则负责根据给定的目标位置生成相应的运动轨迹；动作控制模块则负责生成相应的控制信号，驱动伺服电机运动；异常处理模块则负责处理异常情况，如碰撞检测、电机故障等。