鋼板剪切系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì).docVIP

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文鋼板剪切系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)摘要文章對(duì)我國(guó)發(fā)展低成本自動(dòng)化的重要性等方面進(jìn)行了研究。以工業(yè)用剪板機(jī)為對(duì)象，探討了鋼板切割系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)實(shí)際需要和市場(chǎng)的需求，在常規(guī)的可編程控制器（PLC）和單片機(jī)控制中，選擇了以可編程控制器為主的控制方案。由于鋼板剪切系統(tǒng)是一種可按加工要求，將金屬板材剪開、自動(dòng)計(jì)數(shù)、并由送料車送到下一工序的順序控制的設(shè)備。它要求其控制設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力，而PLC是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制器。由于它把計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣泛等優(yōu)點(diǎn)與控制器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。加之PLC以其在硬件設(shè)計(jì)中采用了屏蔽、濾波、光電隔離等技術(shù)，在軟件設(shè)計(jì)中采用了故障檢測(cè)、信息保護(hù)與恢復(fù)等措施，進(jìn)一步提高了PLC的可靠性。文章中采用了以工業(yè)順序控制過(guò)程中廣泛使用的可編程控制器（PLC）對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)進(jìn)行控制。通過(guò)對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)的工作原理的分析，提出總體設(shè)想，初步設(shè)計(jì)了電氣傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)方案和PLC控制的程序流程圖。關(guān)鍵詞可編程控制器（PLC）；鋼板剪切系統(tǒng)；自動(dòng)控制；順序控制Steel plate cutting system electricity designAbstractArticles develop to our country low cost automatic importance, etc. respect carry on research. Regard industrial board cutting machine as target, probe into full-automatic to can cut board quick-witted realization scheme of the control system. According to the real demand of and the market, in the regular programmable controller (PLC) and one-chip computer control, have chosen the control scheme relying mainly on programmable controller.Steel plate cutting system whether one can according to requirement of processing , cut off , count , and give metal panel skip send order apparatus that control of process the next automatically. It requires its apparatus of control to have very strong anti-interference ability, and PLC is the controller of a kind of infant industry developed in recent years. Because the programming of a pair of computer of its is flexible , and controller control of system simple easy to use, anti-interference ability strong, price getting cheap advantage combined together, and it has characteristics such as small , light , power consumptive provinces ,etc., the application in the industrial process is controlled is more and more extensive. In addition PLC adopt , shield , strain wave , photo electricity person who isolate technology in hardware design with their, have adopted measures such as detection of trouble , information protection and resuming ,etc. in software design, have further improved the dependability of PLC. Article adopt in industrial order controlling programmable controller (PLC ) that course using extensively to cutting the board machine control automatically. Through to cutting the analysis of the operation principle of the board machine automatically , put forward the general program, have designed the procedure flow diagram that design plan and PLC of the electric running part controlled tentatively. Keywords Programmable controller ; Steel plate cutting system; Automatic control; The order is controlled- II -目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 目的和意義11.2 發(fā)展現(xiàn)狀1第2章 鋼板剪切系統(tǒng)工藝要求32.1 系統(tǒng)的控制要求32.2 鋼板剪切系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理42.2.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)42.2.2 工作原理42.3本章小結(jié)5第3章 總體設(shè)計(jì)方案63.1 機(jī)械部分設(shè)計(jì)73.2 電氣部分設(shè)計(jì)73.3 軟件部分設(shè)計(jì)113.4本章小結(jié)12第4章 鋼板剪切系統(tǒng)基于PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)134.1系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)134.1.1 PLC控制器的選擇184.1.2 I/O端子分配204.2 系統(tǒng)的軟件214.2.1系統(tǒng)的流程圖214.2.2 系統(tǒng)的梯形圖及其程序語(yǔ)句表234. 3 旋式編碼器的選擇254.3.1 概述254.3.2 原理254.4 本章小結(jié)27結(jié) 論28參考文獻(xiàn)29致 謝30附錄A英文文獻(xiàn)31附錄B中文翻譯42附錄C相關(guān)數(shù)表46- III -第1章 緒論1.1 目的和意義剪板機(jī)是用于完成板料的分離及切制成品的通用設(shè)備，傳統(tǒng)的剪板機(jī)多為機(jī)械式，剪切角及剪切間隙都不能自動(dòng)調(diào)整；上下料由手工完成；剪切件精度靠手工劃線及燈光對(duì)線等方法保證，加工精度低，特別是一些板料尺寸較大的厚板，加工質(zhì)量很難控制。隨著數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)開發(fā)出數(shù)控剪板機(jī)，可根據(jù)板料的厚度自動(dòng)調(diào)整間隙及剪切角。在薄板剪切方面開發(fā)出剪切中心，但對(duì)大規(guī)格厚板的自動(dòng)剪切還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，操作方式是手工上下料，勞動(dòng)強(qiáng)度高，工件質(zhì)量差，使厚板剪切加工在精度及效率方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他設(shè)備。可編程控制器是一種為工業(yè)機(jī)械控制所設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，他是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，因而稱為可編程程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)簡(jiǎn)稱PLC。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀隨著技術(shù)的發(fā)展，其控制功能不斷增強(qiáng)，可編程程序控制器還可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，模擬量控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等，并通過(guò)數(shù)字，模擬的輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程。目前，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)存在大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，可以應(yīng)用微電子技術(shù)改造這些已有通用設(shè)備，比如用數(shù)顯、數(shù)控裝置改造通用設(shè)備，提高單機(jī)自動(dòng)化程度；用可編程序控制器改造通用機(jī)床、專用機(jī)床、組合機(jī)床及自動(dòng)設(shè)備與半自動(dòng)設(shè)備組成的生產(chǎn)線，這樣可以把計(jì)算機(jī)功能完備、編程靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，這是一條低成本、高效益，符合我國(guó)國(guó)情的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。隨著可編程控制器技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的控制柜逐漸被新一代的智能化儀表所代替，對(duì)于日益復(fù)雜的控制功能,傳統(tǒng)控制柜顯得無(wú)能為力，而可編程控制器具有可編程序的特點(diǎn)，運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)要求，自動(dòng)選擇控制算法、適應(yīng)性強(qiáng)、可編程控制器采用軟件代替硬件的方法，可以簡(jiǎn)化線路，使控制設(shè)備的性能價(jià)格比不斷提高，本設(shè)計(jì)的研究目的，在于探索在板材加工中，應(yīng)用可編程控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)板材加工的自動(dòng)控制。鋼板剪切系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于在板材加工系統(tǒng)中，板料長(zhǎng)度檢測(cè)，板料進(jìn)料、壓緊、走刀、落料、長(zhǎng)度調(diào)整等過(guò)程必須按一定的節(jié)拍控制精確度動(dòng)作，而且不同長(zhǎng)度、不同厚度、不同材料的板材,各動(dòng)作行程、先后順序、刀具位置等要求都不一樣，對(duì)于這樣的控制要求,傳統(tǒng)控制柜很難實(shí)現(xiàn)，綜合考慮設(shè)備的性能價(jià)格比，顯示直觀性、外表美觀性、靈活性等諸方面因素，本設(shè)計(jì)采用可編程控制器，根據(jù)鋼板切割系統(tǒng)對(duì)控制系統(tǒng)的要求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。 第2章 鋼板剪切系統(tǒng)工藝要求剪板機(jī)應(yīng)用于許多金屬加工和薄板開料操作，在設(shè)計(jì)剪板機(jī)之前必須對(duì)幾個(gè)因素進(jìn)行考慮，包括剪板機(jī)的剪切能力、產(chǎn)率增強(qiáng)選件和安全性。剪板機(jī)類型由許多因素決定，諸如剪板機(jī)可處理材料的長(zhǎng)度、厚度和種類。 剪板機(jī)可以按剪切形式及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分類，有兩種結(jié)構(gòu)形式常用于電動(dòng)龍門剪床：閘式（也叫滑塊式）和擺式。 閘式剪板機(jī)利用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)操縱動(dòng)刀片向下移動(dòng)到一定的位置，使動(dòng)刀片在整個(gè)行程內(nèi)幾乎與定刀片保持平行。為了使刀架片橫梁在相互移動(dòng)的過(guò)程保持合適的狀態(tài)，閘式剪板機(jī)需要一個(gè)滑塊導(dǎo)向系統(tǒng)。 擺式剪板機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中有一個(gè)用來(lái)操縱動(dòng)刀片，使動(dòng)刀片依附于滾柱軸承向下回轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)不再需要利用凹字形導(dǎo)向條或滑道使刀片在剪切過(guò)程保持合適的姿勢(shì)。 在評(píng)價(jià)剪板機(jī)時(shí)需要考慮的一個(gè)因素是指定的工作需要多大的剪切能力。剪板機(jī)的規(guī)格數(shù)據(jù)幾乎都以低碳鋼和不銹鋼為剪切對(duì)象。為了把金屬加工廠對(duì)剪板機(jī)的要求同這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，必須根據(jù)剪板機(jī)的能力核對(duì)工廠的材料規(guī)格。 有些剪切能力是針對(duì)低碳鋼規(guī)定的，因此可能包括抗張強(qiáng)度60,000psi，而另一些剪切能力適用于A-36或抗張強(qiáng)度80,000 psi。剪切不銹鋼的能力幾乎總是小于低碳鋼或A-36鋼。另外，某些鋁合金所需要的剪切力竟然和鋼一樣大。剪切角（動(dòng)刀片通過(guò)定刀片時(shí)的角度）是決定切口質(zhì)量的重要因素。一般而言，剪切角越小，切口質(zhì)量越好。如果落在剪板機(jī)后面的零件比較短（小于4(1.22m)），可能出現(xiàn)俯曲、扭曲和拱起等切口質(zhì)量問(wèn)題。剪切角較小的剪板機(jī)需要較大的動(dòng)力。 剪板機(jī)依靠重要的標(biāo)準(zhǔn)部件和能夠增加生產(chǎn)率的選購(gòu)件來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)率，提高生產(chǎn)率可以表現(xiàn)為許多形式：節(jié)約人力，改進(jìn)物料流動(dòng)，提高精度，改善切口質(zhì)量并避免輔助操作，但最重要的是增強(qiáng)安全性。2.1 系統(tǒng)的控制要求據(jù)鋼板剪切系統(tǒng)的工作特點(diǎn),對(duì)控制系統(tǒng)提出控制要求如下：1上電后，檢測(cè)各工作機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，控制各工作機(jī)構(gòu)處于初始位置；2進(jìn)料，由控制系統(tǒng)控制進(jìn)料機(jī)構(gòu)將待剪板料自動(dòng)輸送到位；3定剪切尺寸，采用旋式編碼器進(jìn)行采樣設(shè)置剪切尺寸，其尺寸可是定值也可以設(shè)置為循環(huán)變動(dòng)值；4壓緊和剪切，待剪板料長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定值后由主電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓料器和剪切刀具，先壓緊板料，然后剪斷板料；5送料車的運(yùn)行，包括卸載后自動(dòng)返回；6剪切板料的尺寸設(shè)定、自動(dòng)計(jì)數(shù)及每車板料數(shù)的預(yù)設(shè)定；7具備斷電保護(hù)和來(lái)電恢復(fù)功能；8能實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)控制，加工參數(shù)顯示，系統(tǒng)檢測(cè)；9保證板料加工精度、加工效率和安全可靠性；10 具有良好的人機(jī)操作界面。2.2 鋼板剪切系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理鋼板剪切系統(tǒng)1是一種精確控制板材加工尺寸，將大塊金屬板材進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)剪切加工，并由送料車運(yùn)送到下一工序的自動(dòng)化加工設(shè)備，其結(jié)構(gòu)及原理如圖1所示。 圖2-1 鋼板剪切系統(tǒng)工作原理圖2.2.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)置了7個(gè)限位開關(guān)，分別用于檢測(cè)各部分的工作狀態(tài)。其中，SQ1 檢測(cè)待剪板料是否被輸送到位。SQ2、SQ3 分別檢測(cè)壓塊B 的狀態(tài)，檢測(cè)壓塊是否壓緊已到位的板料；SQ4 檢測(cè)剪切刀A 的狀態(tài)；SQ7 為光電接近開關(guān), 檢測(cè)板料是否被剪斷落入小車；SQ5 用于檢測(cè)小車是否到位；SQ6 用于判斷小車是否空載。送料機(jī)構(gòu)E、壓塊B、剪切刀A和送料小車分別由四臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。系統(tǒng)未動(dòng)做時(shí), 壓塊及剪切刀的限位開關(guān)SQ2、SQ3 和SQ4 均斷開, SQ1、SQ7也是斷開的。2.2.2 工作原理當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),輸入板料加工尺寸、加工數(shù)量等參數(shù)，按下自動(dòng)開關(guān)，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。1首先檢查限位開關(guān)SQ6 的狀態(tài),若小車空載, 系統(tǒng)開始工作, 起動(dòng)送料小車。小車運(yùn)行到位, 限位開關(guān)SQ5 閉合,小車停車。2起動(dòng)送料機(jī)構(gòu)E 帶動(dòng)板料C 向右移動(dòng)。當(dāng)板料碰到行程開關(guān)SQ1 時(shí), 送料停止同時(shí)制動(dòng)器松開、電磁離合器結(jié)合，主電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作。3壓塊電機(jī)啟動(dòng),使壓塊B 壓下, 壓塊上限開關(guān)SQ2 閉合。當(dāng)壓塊到位, 板料壓緊時(shí), 壓塊下限開關(guān)SQ3閉合。4剪切刀電動(dòng)機(jī)起動(dòng), 控制剪刀下落。此時(shí)，SQ4 閉合, 直到把板料剪斷, 板料落入小車。5當(dāng)小車上的板料夠數(shù)時(shí), 起動(dòng)小車控制電動(dòng)機(jī), 帶動(dòng)小車右行，將切好的板料送至下一工序。6卸下后, 再起動(dòng)小車左行, 重新返回剪板機(jī)下, 開始下一車的工作循環(huán)。板料的長(zhǎng)度L 可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整, 每一車板料的數(shù)量可預(yù)先設(shè)定。2.3本章小結(jié)本章論述了鋼板剪切系統(tǒng)的工藝控制要求，系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)等，對(duì)鋼板剪切系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行了的論述，并介紹了鋼板剪切系統(tǒng)的工作原理等內(nèi)容，使我們初步了解了鋼板剪切系統(tǒng)的工作過(guò)程及其工作原理，對(duì)鋼板建切系統(tǒng)有了初步的認(rèn)識(shí)。第3章 總體設(shè)計(jì)方案?jìng)鹘y(tǒng)的控制方法是采用繼電器-接觸器控制，但控制系統(tǒng)較復(fù)雜,大量的接線使系統(tǒng)可靠性降低,也間接地降低了設(shè)備的工作效率。采用可編程控硬件制器較好地解決了這一問(wèn)題。它是一種將計(jì)算機(jī)技，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合在一起的新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量信號(hào)的邏輯控制,還能實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)等智能設(shè)備之間的通信。因此,將PLC應(yīng)用于該控制，完全能滿足技術(shù)要求，且具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化必須根據(jù)板材自動(dòng)精確剪切加工的工作特點(diǎn)及動(dòng)作要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此本方案采用了可編程控制器2來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)剪板機(jī)的控制，設(shè)計(jì)思想如圖3-1，3-2所示圖3-1總體設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖圖3-2設(shè)計(jì)方案的控制框圖3.1 機(jī)械部分設(shè)計(jì)采用矢量變頻器低速電機(jī)和電磁抱閘有效地克服慣性對(duì)定位的影響以及送料機(jī)的沖力，提高了裁切精度。影響精度的因素眾多，如編碼器的干擾、電機(jī)與連軸器間的間隙、連軸器的背隙、編碼器與連軸器的間隙、原料與滾輪間在運(yùn)動(dòng)和停止時(shí)存在打滑等等，為此，除了設(shè)計(jì)時(shí)采用高精度編碼器、矢量型變頻器、快速響應(yīng)的電磁抱閘外，在安裝調(diào)試時(shí)必須盡量減小連軸器的背隙，增加板材與滾軸間的摩擦力。為了使送料機(jī)與校平機(jī)的速度相適應(yīng)，可在送料機(jī)與校平機(jī)之間采用挖地坑的方法實(shí)現(xiàn)緩沖，如送料機(jī)以16m/s的速度送料，校平機(jī)以2m為一塊板切割，則要求留足2m的余量。若挖3m長(zhǎng)，2m深的地坑，剛好可以滿足2m的余量滿足速度匹配。但實(shí)際鋼板是不可能拉到水平的，也不能接觸到地坑底部，因此在地坑底部適當(dāng)位置加裝一對(duì)光電開關(guān)，檢測(cè)越限信號(hào)，只要超限就啟動(dòng)送料機(jī)，為了方便挖一個(gè)4m長(zhǎng)，3m深的地坑就可以滿足工藝要求。3.2 電氣部分設(shè)計(jì)在此對(duì)PLC3進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，在自動(dòng)化控制領(lǐng)域，PLC是一種重要的控制設(shè)備。目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。以下對(duì)PLC的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用等基本知識(shí)做一簡(jiǎn)介。1PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱ProgrammableController（PC）4。個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC。PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量的能力、數(shù)字運(yùn)算的能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。2PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 3CPU的構(gòu)成 CPU4是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及工作數(shù)據(jù)。PLC常用的存儲(chǔ)類型有RAM 、ROM、 EPROM、 EEPROM。PLC采用循環(huán)掃描工作方式，在PLC中，用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后，又返回第一條，如此周而復(fù)始的不斷循環(huán)。PLC的掃描過(guò)程如圖3-3。圖3-3 PLC的工作原理這個(gè)工作過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器等。同信操作服務(wù)階段，PLC與一些智能模塊通信，響應(yīng)程序器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)PLC處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、到程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。輸入處理又叫輸入采樣。在此階段，順序輸入所有端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存所對(duì)應(yīng)的映像寄存器。在此輸入映像寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在下一次掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右，先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點(diǎn)，也可以說(shuō)PLC是串行工作的，這和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)并行工作有質(zhì)的區(qū)別。PLC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問(wèn)題。由于PLC采用掃描工作過(guò)程，所以在程序的執(zhí)行階段即使發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)變化，要等到下一個(gè)周期的輸入采樣階段才能改變。掃描周期是一個(gè)很重要的指標(biāo)，小型PLC的掃描周期一般為十幾毫秒到幾十毫秒。PLC的掃描時(shí)間取決于I/O掃描速度和用戶程序的長(zhǎng)短，以及程序使用的指令類型。毫秒級(jí)的掃描時(shí)間對(duì)于一般工業(yè)設(shè)備通常是可以接受的，PLC的影響滯后是允許的，但是對(duì)某些I/O快速響應(yīng)的設(shè)備，則采取相應(yīng)的處理措施。如選用高速CPU，提高掃描速度，采用快速響應(yīng)模塊、高速記數(shù)模塊以及不同的中斷處理等措施減少滯后時(shí)間。影響I/O滯后的主要原因：輸入濾波器的慣性，輸出繼電器接點(diǎn)的慣性，程序執(zhí)行的時(shí)間，程序設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)母郊佑绊懙取Ｎ覀冊(cè)诖瞬槐匾敿?xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。4I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊5集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。開關(guān)量是指，只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號(hào)，模擬量是指，連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA，0-20mA）、電壓型（0-10V，0-5V，-10-10V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受到最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。5電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。6底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。7PLC系統(tǒng)的其他設(shè)備1） 編程設(shè)備6：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。2) 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。3） 輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。8PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”的觀點(diǎn)說(shuō)法。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，PLC各廠家均有采用。對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程(特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng))來(lái)講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。3.3 軟件部分設(shè)計(jì)分析可知，本系統(tǒng)是一個(gè)多工步的順序控制系統(tǒng)，運(yùn)用模塊化程序結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便等優(yōu)點(diǎn)。利用PLC移位寄存器的移位功能，可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)順序控制，使每一步嚴(yán)格按順序動(dòng)作。計(jì)數(shù)器對(duì)每車板料進(jìn)行計(jì)數(shù)，其值由用戶根據(jù)需要設(shè)定。3.4本章小結(jié)本章圍繞鋼板剪切系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行闡述，描述了對(duì)電氣部分、機(jī)械部分、軟件部分的設(shè)計(jì)。介紹了PLC等在系統(tǒng)中的應(yīng)用及各元器件的構(gòu)成與應(yīng)用等方面的問(wèn)題，系統(tǒng)的闡述了對(duì)于鋼板剪切系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和流程。第4章 鋼板剪切系統(tǒng)基于PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)進(jìn)料機(jī)構(gòu)用交流電機(jī)帶動(dòng)送料皮帶，傳送皮帶送料只向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，只要求電機(jī)向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)即可，輕負(fù)載小工率電動(dòng)機(jī)可直接起動(dòng)，用熔斷器和熱繼電器作短路、過(guò)載保護(hù)。使待剪板料自動(dòng)快速穩(wěn)定地輸送到剪切位置。2設(shè)計(jì)電磁制動(dòng)機(jī)構(gòu)電磁制動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是壓緊板料，以利于剪切刀切斷板料。采用矢量變頻器及減速電機(jī)和電磁抱閘有效地克服慣性對(duì)定位的影響以及送料機(jī)的沖力，提高了裁切精度。影響精度的因素眾多，如編碼器的干擾、電機(jī)與連軸器間的間隙、連軸器的背隙、編碼器與連軸器的間隙、原料與滾輪間在運(yùn)動(dòng)和停止時(shí)存在打滑等等，為此，除了設(shè)計(jì)時(shí)采用高精度編碼器、矢量型變頻器、快速響應(yīng)的電磁抱閘外，在安裝調(diào)試時(shí)必須盡量減小連軸器的背隙，增加板材與滾軸間的摩擦力。電磁抱閘制動(dòng)電動(dòng)機(jī)電路圖如圖4-1中所示。圖4-1 電磁抱閘制動(dòng)電動(dòng)機(jī)電路所謂聯(lián)鎖控制7是指，凡是生產(chǎn)線上某些環(huán)節(jié)或一臺(tái)設(shè)備的某些部件之間具有相互制約或相互配合的控制均稱為聯(lián)鎖控制，聯(lián)鎖控制包括：自鎖控制、互鎖控制、正常工作與點(diǎn)動(dòng)的聯(lián)鎖控制、實(shí)現(xiàn)按順序工作時(shí)的控制。電機(jī)正反轉(zhuǎn)就需要互鎖控制。3剪切刀 剪切刀有兩種運(yùn)動(dòng)，下行切斷板料，然后上升復(fù)位，帶動(dòng)剪切刀機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)也應(yīng)具有正反轉(zhuǎn)，控制電路有聯(lián)鎖保護(hù)8、用熔斷器和熱繼電器作短路、過(guò)載保護(hù)。所謂聯(lián)鎖控制是指，凡是生產(chǎn)線上某些環(huán)節(jié)或一臺(tái)設(shè)備的某些部件之間具有相互制約或相互配合的控制均稱為聯(lián)鎖控制，聯(lián)鎖控制包括：自鎖控制、互鎖控制、正常工作與點(diǎn)動(dòng)的聯(lián)鎖控制、實(shí)現(xiàn)按順序工作時(shí)的控制。電機(jī)正反轉(zhuǎn)就需要互鎖控制。根據(jù)電機(jī)控制要求，其電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路圖如圖4-2所示，程序流程框圖如圖4-3所示。圖4-2 電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路圖4-3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序流程框圖電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制PLC設(shè)計(jì)討論：1）電力拖動(dòng)是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，采用繼電器-接觸器控制，都有自己的基本控制電路。采用PLC控制也應(yīng)該有自己的基本控制環(huán)節(jié)，為此而提出電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制PLC設(shè)計(jì)討論，尋找其較好的控制方案。2）繼電器-接觸器電氣控制原理： 繼電器-接觸器電氣控制9原理如圖4-4所示。上、下兩圖比較，不管是電器元件、觸點(diǎn)數(shù)量、連接導(dǎo)線的數(shù)量都是一樣的，分別是5只、9個(gè)、13條。按鈕連線也是6根，但上圖的按鈕和接觸器連線較集中，從維修的角度看要比下圖優(yōu)越。3) 元件代號(hào)的意義SB0帶磨姑頭急停按鈕。5SB1、5SB2正反轉(zhuǎn)啟/停按鈕。5KM1正轉(zhuǎn)接觸器。5KM2反轉(zhuǎn)接觸器。其中的5KM1和5KM2要求選用帶機(jī)械聯(lián)鎖的交流接觸器。圖4-4 繼電器-接觸器電氣控制原理4) 電氣元件的工作情況正轉(zhuǎn)啟動(dòng)撳5SB1，5KM1得電動(dòng)作，其中一個(gè)觸點(diǎn)自鎖，另一個(gè)觸點(diǎn)則用于互鎖，即斷開5KM2的線圈回路。 反轉(zhuǎn)啟動(dòng)撳5SB2，首先是5KM1失電，其互鎖觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，才是5KM2得電動(dòng)作，其中一個(gè)觸點(diǎn)自鎖，另一個(gè)觸點(diǎn)則用于互鎖，即斷開5KM1的線圈回路。 再次正轉(zhuǎn)啟動(dòng)撳5SB1，首先是5KM2失電，其互鎖觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，才是5KM1得電動(dòng)作，其中一個(gè)觸點(diǎn)自鎖，另一個(gè)觸點(diǎn)則用于互鎖，即斷開5KM2的線圈回路。5) 設(shè)計(jì)小車送料裝置為實(shí)現(xiàn)板料自動(dòng)輸送到下一工位并返回,可采用交流電通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸,驅(qū)動(dòng)行走輪來(lái)完成小車往返各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力來(lái)自電機(jī),根據(jù)控制的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性要求,用交流電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)料、小車送料、托架下料，采用伺服電機(jī)控制擋料器精確定長(zhǎng)。伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。而且永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有：1）無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。2）定子繞組散熱比較方便。3）慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。4）適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。伺服的額定速度比一般異步電機(jī)高的多，并且可以控制轉(zhuǎn)速和位移，而一般的變頻器只側(cè)重于轉(zhuǎn)速控制，適用于開環(huán)調(diào)速10，而伺服可以做到精確定位，速度環(huán)控制響應(yīng)比變頻器加外圍速度控制更直接，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的控制，采用圖4-5所示主電路,控制對(duì)象為4臺(tái)電機(jī)和一個(gè)蜂鳴器。KM1KM7為接觸器，KM1是緊急停止接觸器,KM2控制蜂鳴器,KM3KM7分別控制送料、低速電機(jī)、剪切和小車電機(jī)。FR1FR5都采用熱敏電阻作為測(cè)量元件的熱繼電器,FR1、FR3的設(shè)定值取送料和剪切電機(jī)上限溫度的95%,當(dāng)?shù)竭_(dá)此溫度時(shí)進(jìn)行閃光報(bào)警。圖4-5 控制系統(tǒng)的主電路圖該控制系統(tǒng)需要完成對(duì)工作機(jī)構(gòu)的控制情況如下：1）進(jìn)料控制,執(zhí)行器件為進(jìn)料電機(jī),通過(guò)對(duì)進(jìn)料電機(jī)的起?？刂?實(shí)現(xiàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)輸送板料，停止輸送板料的控制。2）刀具剪切控制,執(zhí)行器件為電磁離合器和電磁制動(dòng)器。通過(guò)控制主電機(jī)傳動(dòng)路線中的電磁離合器,控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)刀具完成向下剪切板料,撤回利用彈簧完成。為了防止慣性造成連續(xù)剪切需要控制制動(dòng)器剪切一次制動(dòng)一次。3） 小車往返運(yùn)動(dòng)及停止控制,執(zhí)行器件為小車電機(jī),通過(guò)控制小車電機(jī)的起、停、正反轉(zhuǎn),控制送料小車在剪板機(jī)與下一工位往返送料。 其中,1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)都可采用光電、開關(guān)量控制。由于可編程控制器是低壓直流輸出,所以,我們使用中間繼電器作為控制器輸出的第1級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu),通過(guò)繼電器的觸電控制大功率接觸器的通斷,從而控制交流電機(jī)的起、停。執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的電磁離合器、制動(dòng)器需要采用專用輸出驅(qū)動(dòng)控制電路。 系統(tǒng)原來(lái)采用繼電器接觸器控制,但控制系統(tǒng)較復(fù)雜,大量的硬件接線使系統(tǒng)可靠性降低, 也間接降低了設(shè)備的工作效率。采用可編程控制器較好地解決了這一問(wèn)題, 它不僅減少了系統(tǒng)的硬件接線, 提高了工作可靠性, 而且在加工工藝改變時(shí), 只需修改程序, 就可適應(yīng)新的加工要求, 大大提高了工作效率。4.1.1 PLC控制器的選擇在此設(shè)計(jì)中，采用日本松下公司生產(chǎn)的FP1C24系列PLC系統(tǒng)作為主機(jī)。見(jiàn)圖4-6。 圖4-6 松下電工FP1C24系列主機(jī)面板圖日本松下電工公司的FP系列PLC是可編程控制器市場(chǎng)上的后起之秀，它具有豐富的指令系統(tǒng)，即使是小型機(jī)也有近200條指令。CPU處理速度快，運(yùn)行速度1.6s/步。程序容量高達(dá)2700步/500步，小型機(jī)一般都達(dá)到3千步左右，最高可達(dá)5千步，而大型機(jī)最大也只有60千步。編輯工具的功能強(qiáng)大，無(wú)論是手持編程器還是編程工具軟件，其編程可監(jiān)控能力都很強(qiáng)。強(qiáng)大、統(tǒng)一的編程工具,是設(shè)計(jì)人員的最佳選擇。網(wǎng)絡(luò)通信11功能強(qiáng)大，此系列的各種機(jī)型都提供了通信功能，松下電工提供了多達(dá)6種的PLC網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，在同一子網(wǎng)中集成了幾種通信方式，我們可根據(jù)需要選擇。FP1屬于小型機(jī)。產(chǎn)品型號(hào)以C字母開頭代表主控單元或稱主機(jī)，以E字母開頭代表擴(kuò)展單元或稱擴(kuò)展機(jī)，后面跟的數(shù)字代表I/O點(diǎn)數(shù)。該產(chǎn)品包括C14C72六款主控單元和E8E40四款擴(kuò)展單元，主機(jī)有14.16.24.40.56.72點(diǎn)六種,還有8.16.24.40點(diǎn)四種擴(kuò)展單元。主機(jī)上配有RS232C通訊口及機(jī)內(nèi)時(shí)鐘，形成系列化產(chǎn)品。FP1的指令系統(tǒng)十分強(qiáng)大，共有190多條指令，除基本的邏輯運(yùn)算，數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理 數(shù)制轉(zhuǎn)換指令之外，還有中斷、子程序調(diào)用、步進(jìn)控制、電子凸輪控制、速度及位置控制等特殊功能指令。另外，F(xiàn)P1還有功能完備的編程工具，利用這些工具，我們可以方便的進(jìn)行編程和實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。即使是使用手持編程器,也可以實(shí)現(xiàn)多種監(jiān)控功能。由于FP1具有結(jié)構(gòu)緊湊、硬件配置全、軟件功能強(qiáng)等特點(diǎn)，而且，它的某些功能甚至能與大型機(jī)媲美，所以性能價(jià)格比高，較適合在中小企業(yè)中推廣使用。FP1雖屬于小型PLC，但卻包含了大中型 PLC的許多功能，可以說(shuō)它是“麻雀雖小五臟具全”他的特殊功能主要 有以下幾方面：1高速計(jì)數(shù)功能 FP1內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，最高計(jì)數(shù)頻率可達(dá)10000 Hz。2脈沖輸出功能 FP1型PLC中晶體管輸出型可輸出頻率可調(diào)脈沖，最高脈沖頻率大5000 Hz。3可調(diào)輸入延時(shí)濾波 為提高可靠性，在FP1的輸入端采用了可調(diào)輸入延時(shí)濾波 ，它可以減少應(yīng)機(jī)械開關(guān)抖動(dòng)帶來(lái)得不可靠性。4脈沖捕捉功能 在FP1的輸入端增加了脈沖捕捉功能，可以根據(jù)需要選擇。該功能可以使PLC捕捉到瞬間的窄脈沖，這在故障檢測(cè)中十分有用。5中斷功能手動(dòng)可調(diào)數(shù)值輸入功能 只要在小旋具或螺絲刀調(diào)節(jié)面板上的螺桿的旋轉(zhuǎn)角，即可從外部方便的改變其內(nèi)部寄存器中所存的數(shù)值，數(shù)值范圍可在0256之間改變，在FP1中還有其他一些特殊功能，如時(shí)鐘日歷、掃描時(shí)間設(shè)置、口令保護(hù)、看門狗等。FP1C24型可編程控制器的主控單元外型圖如圖4-7所示，主控單元的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為16/8，其工作電壓24V DC。主控單元和擴(kuò)展單元的I/O點(diǎn)數(shù)加起來(lái)最多可達(dá)152個(gè)點(diǎn)。在主控單元內(nèi)含有高速計(jì)數(shù)器，可輸入的脈沖頻率高達(dá)5000Hz，并能同時(shí)輸入兩路脈沖，晶體管輸出型PLC可輸出頻率可調(diào)的脈沖信號(hào)。主控單元還具有8個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先權(quán)管理等功能。同時(shí)通過(guò)PC機(jī)可對(duì)PLC進(jìn)行梯形圖程序的編輯、狀態(tài)監(jiān)控等。圖4-7 FP1可編程序控制器輸入/輸出電路的基本結(jié)構(gòu)除主控單元和擴(kuò)展單元外，還有A/D、D/A單元，最多可控制152點(diǎn)加4通道A/D,4通道D/A，還有C-NET鏈接單元等高級(jí)模塊，可進(jìn)行模擬量處理，通過(guò)C-NET網(wǎng)絡(luò)模塊可方便地將最多32臺(tái)PLC聯(lián)成網(wǎng)絡(luò),距離達(dá)1.2km，可方便的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)PLC控制網(wǎng)絡(luò)。4.1.2 I/O端子分配1輸入設(shè)備限位開關(guān)：SQ1,，SQ2，SQ3，SQ4，SQ5，SQ6，SQ7系統(tǒng)的停止啟動(dòng)按鈕：SB1，SB22輸出設(shè)備 一塊板料剪切完成并落入小車時(shí)，光電檢測(cè)開關(guān)SQ7合一次，計(jì)數(shù)器作減1計(jì)數(shù)。本設(shè)計(jì)中假設(shè)小車可最多載40塊板料。KM1控制送料機(jī)構(gòu)電機(jī)的接觸器；KM2、KM2控制壓塊電機(jī)的接觸器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，控制壓塊壓緊和放松板料；KM3、KM3分別控制剪切電機(jī)的接觸器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，控制剪切刀上下運(yùn)行；KM4和KM4控制送料小車電機(jī)的接觸器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn),從而控制小車的左行和右行。HL1為小車空載指示,根據(jù)需要, 還可增設(shè)其它信號(hào)指示。其輸入輸出端子分配如圖4-8所示。把現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)輸入設(shè)備按編號(hào)接在PLC的輸入端子上，相應(yīng)的輸出設(shè)備接在輸出端子上。其端子的對(duì)應(yīng)輸入輸出為：輸入：SB1X0 SB2X1 SQ1X2 SQ2X3 SQ3X4 SQ4X5SQ5X6 SQ6X7 SQ7X8輸出：KM1Y0 KM2Y1 KM2Y2 KM3Y3 KM3Y3KM4Y5 KM4Y6 HL1Y7 圖4-8 鋼板剪切系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)I/O端子分配圖4.2 系統(tǒng)的軟件分析可知，本系統(tǒng)是一個(gè)多工步的順序控制系統(tǒng)12，運(yùn)用模塊化程序結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便等優(yōu)點(diǎn)。利用PLC移位寄存器的移位功能，可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)順序控制，使每一步嚴(yán)格按順序動(dòng)作。計(jì)數(shù)器對(duì)每車板料進(jìn)行計(jì)數(shù)，其值由用戶根據(jù)需要設(shè)定。4.2.1系統(tǒng)的流程圖控制系統(tǒng)的流程順序如圖4-9所示： 圖4-9控制系統(tǒng)的流程圖4.2.2 系統(tǒng)的梯形圖及其程序語(yǔ)句表1系統(tǒng)的梯形圖圖4-10系統(tǒng)的梯形圖2程序語(yǔ)句表0STX31AN/X12ANX53OTR04STR05ANX06OTR17STR18PUSH9AN/X710OTY711RDS12AN/X713AN/Y614OTY515POPS16ANX617OTR218STR219OTY020STR221ANX222OTR323STR324AN/Y225OTY126STR327ANX428OTR429STR430AN/Y431OTY332STR433ANX834OTR535STR536AN/Y137OTY238STR539AN/Y340OTY441STR542AN/C10043OTR644STR545AN/C10046OTR247STR648STR549CT10050K4051STR652AN/Y553OTY654STR655ANX356ANX557OTR058ED4. 3 旋式編碼器的選擇4.3.1 概述旋轉(zhuǎn)編碼器13是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分，有增量型編碼器,絕對(duì)型編碼器。4.3.2 原理編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分，有增量型編碼器,絕對(duì)型編碼器。增量型編碼器與絕對(duì)型編碼器的區(qū)分如下：增量型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)工作原理：由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度），將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。分辨率編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度510000線。信號(hào)輸出：信號(hào)輸出有正弦波（電流或電壓）,方波（TTL、HTL）,集電極開路（PNP、NPN）,推拉式多種形式，其中TTL為長(zhǎng)線差分驅(qū)動(dòng)（對(duì)稱A, A-; B, B-; Z, Z-），HTL也稱推拉式、推挽式輸出，編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對(duì)應(yīng)。信號(hào)連接編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、PLC、計(jì)算機(jī)，PLC和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關(guān)頻率有低有高。如單相聯(lián)接，用于單方向計(jì)數(shù)，單方向測(cè)速。A.B兩相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速。A、B、Z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測(cè)量。A、A-，B、B-，Z、Z-連接，由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接，電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。對(duì)于TTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)150米。對(duì)于HTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)300米。增量式編碼器的問(wèn)題：增量型編碼器存在零點(diǎn)累計(jì)誤差，抗干擾較差，接收設(shè)備的停機(jī)需斷電記憶，開機(jī)應(yīng)找零或參考位等問(wèn)題，這些問(wèn)題如選用絕對(duì)型編碼器可以解決。增量型編碼器的一般應(yīng)用:測(cè)速，測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，測(cè)移動(dòng)角度、距離(相對(duì))。增量型編