卷板機(jī)控制系統(tǒng)

前言卷板機(jī)是建造海上石油采集平臺(tái)和生產(chǎn)壓力容器所必須的設(shè)備。它的功率很大一般在幾十千瓦，所以生產(chǎn)廠家大多采用交流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)控制部件。一般采用手工操作，這種方式加工效率低，且加工精度難以保證，已不能很好地滿足現(xiàn)代市場對(duì)產(chǎn)品加工效率和質(zhì)量的要求，因而必須對(duì)卷板機(jī)進(jìn)行簡易的數(shù)控化改造，以適應(yīng)基于PLC、單片機(jī)和PC的自動(dòng)化系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備越了同步發(fā)展。卷板機(jī)是典型機(jī)電一體化實(shí)例，本次設(shè)計(jì)是在了解機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)用戶要求進(jìn)行詳細(xì)的需求功能分析，采取相應(yīng)的控制方案，使其滿足用戶要機(jī)，是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型、實(shí)用的自動(dòng)控使用靈活方便、編程容易等特點(diǎn)。第一章緒論本章主要介紹有關(guān)卷板機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，具體包括：卷板機(jī)的概念、特點(diǎn)、分發(fā)展、趨勢以及關(guān)鍵技術(shù)等，然后交代了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義，卷板機(jī)是一種將金屬板材彎卷成筒體、錐體、曲面體或其他形體的通用成型設(shè)備。該設(shè)備廣泛用于鍋爐、造船、石油、化工、金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)械制造行業(yè)。關(guān)于卷板機(jī)的分類，國外一般以工作輥的配置方式來劃分。國內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整型式等來分類，一般分為：三輥卷板機(jī)(包括對(duì)稱式三輥卷板機(jī)、非對(duì)稱式三輥卷板機(jī)、水平下調(diào)式三輥卷板機(jī)、傾斜下調(diào)式三輥卷板機(jī)等)、四輥卷板機(jī)、特殊用途卷板機(jī)(有船用卷板機(jī)、錐體卷板機(jī)、雙輥卷板機(jī)等)。卷板機(jī)較四輥卷板機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格低、耗電少，且具有四輥卷板機(jī)便于度、工作效率大大提高，同時(shí)減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善了工作條件。國外著名“DAVI”系列四輥卷板機(jī)，它具有自動(dòng)平衡系統(tǒng)(ABS)、行星擺式回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌 廠家還有西德的瑟爾夫公司、福斯造船及機(jī)械公司；英國布郎克公司；日本富士車，使我國卷板設(shè)備的。近幾年，我國生產(chǎn)的三輥水平下調(diào)卷板機(jī)和四輥卷板機(jī)替了在卷板設(shè)備中一直占據(jù)主要地位的對(duì)稱三輥卷板機(jī)。隨著液術(shù)不斷進(jìn)步，國產(chǎn)液壓元件的精度、性能已達(dá)到較高的水平。所也越來越多的應(yīng)用于卷板設(shè)備中。目前，用于卷制中薄板的小功用機(jī)械傳動(dòng)或機(jī)液混合驅(qū)動(dòng)，用于卷制厚板的大功率卷板機(jī)多采多電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)。但由于我國機(jī)械加工設(shè)備水平與加工技術(shù)水平家相比，仍有一定的差距，所生產(chǎn)的機(jī)械零部件和液壓元件的加設(shè)計(jì)要求，因機(jī)械摩擦造成的機(jī)械損失和因泄漏造成的液壓損失制同等規(guī)格的鋼板，所需卷板機(jī)功率要高于國外的卷板機(jī)，使得看，還均不能達(dá)到令人滿意的結(jié)果，還不能根據(jù)被卷制坯料的材意義設(shè)計(jì)，符合所學(xué)專業(yè)，把電、機(jī)、液三個(gè)部分有機(jī)的結(jié)合在一起，使課程有所延續(xù)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、分析問題及解決問題的能力，在其設(shè)計(jì)過程中綜合考慮各個(gè)方面，如：方案的確定、設(shè)計(jì)成本、可擴(kuò)展性等多方面因素，再結(jié)合本專業(yè)學(xué)以致用的特色，具有一定的實(shí)際意義，同時(shí)為以后從事電氣設(shè)計(jì)行業(yè)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。第二章電氣控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的水平下調(diào)式卷板機(jī)下輥可水平移動(dòng)、下輥間距固定、能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)彎功能、上輥可上下運(yùn)動(dòng)，因此可靈活的變成對(duì)稱式和非對(duì)稱式三輥卷板機(jī)，既具有對(duì)稱三輥卷板機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作輥受力性能好的特點(diǎn)，又具有非對(duì)稱式調(diào)頭即可預(yù)彎端頭的優(yōu)點(diǎn)。其圖如圖2.1所示，可劃分為工作輥傳該機(jī)器有一個(gè)上輥和兩個(gè)下輥為工作輥，上輥由兩側(cè)的兩個(gè)機(jī)架支承并安裝在一整體機(jī)座上。下輥軸承座安置機(jī)座上，可沿機(jī)座上的導(dǎo)軌水平移動(dòng)。由于該機(jī)器主要是用來卷制25mm~32mm的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼板，所需驅(qū)動(dòng)功率是很大，不必采因此它采用下輥驅(qū)動(dòng)的方式，即上輥?zhàn)鳛楸粍?dòng)輥。工作輥傳動(dòng)系統(tǒng)分輔助傳動(dòng)系統(tǒng)：(1)下輥的水平移動(dòng)也是采用機(jī)械傳動(dòng)：電機(jī)—減速器—蝸動(dòng)座。板機(jī)在工作過程中，上輥下壓、下輥旋轉(zhuǎn)，使板料繞上輥發(fā)生連續(xù)彎在卷制筒體的過程中發(fā)生變形而出現(xiàn)撓曲，使得卷出的筒體中間部位曲率半徑而形成鼓狀，當(dāng)板料寬度越大或卷制筒體直徑較小時(shí)。這種鼓體變形越嚴(yán)重。作精度低，影響卷板質(zhì)量，卷板機(jī)設(shè)置有支承輥器12、平移電機(jī)倒、倒機(jī)構(gòu)由翻倒繞軸、翻倒油缸等組成。右側(cè)活動(dòng)機(jī)架安裝有錐形軸承支承上輥右端軸徑。右機(jī)架翻倒前，上輥中心線必須位于設(shè)備中必須位于最高位置；卸料時(shí)右機(jī)架及軸承體由外力驅(qū)動(dòng)繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)傾倒0°~90°，實(shí)現(xiàn)翻倒。右機(jī)架翻倒后，錐形軸承與上輥脫開，便于從上輥取出工了在卷板完成后卸下卷制成形的筒件而設(shè)置的。當(dāng)翻倒機(jī)架翻倒，翻倒側(cè)上輥處于懸臂狀態(tài)，它采用是下壓式，當(dāng)上輥到位上輥?zhàn)蠖私佑|平衡裝置的下壓塊，此時(shí)按下翻倒運(yùn)行按鈕即由于卷板機(jī)運(yùn)行工況以帶負(fù)載頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)為特征，所以主運(yùn)動(dòng)(下輥的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))機(jī)構(gòu)必須設(shè)置制動(dòng)系統(tǒng)，以減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)：在主電機(jī)的輸出軸加液壓制動(dòng)器，當(dāng)主電機(jī)得電時(shí)，液壓制動(dòng)器液壓制動(dòng)器打開；當(dāng)主電機(jī)丟失電壓，液壓制動(dòng)器也丟失電壓，制底座、左右半機(jī)架。左右半機(jī)架分別由結(jié)構(gòu)件焊接而成；機(jī)架的。底座采用鋼板焊接而成。所有焊接件均經(jīng)過退火卷板時(shí)，將板料放在上、下工作輥之間。上輥垂直升降，兩下輥?zhàn)鲂D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)且相對(duì)于上輥軸心面水平移動(dòng)。上輥下降時(shí)，板材在上下工作輥之間發(fā)生塑性變形而板料進(jìn)行連續(xù)三點(diǎn)彎曲的過程。如圖2.2所示，卷板工藝過程大致a.預(yù)彎。卷板時(shí)平板兩端各有一段長度由于接觸不到上輥而不發(fā)生彎曲，稱為剩余直邊，工藝上將平板開始彎曲的最小力臂叫做理論剩余直邊，其大小與設(shè)備結(jié)構(gòu)及其彎曲形式(對(duì)稱彎曲，不對(duì)稱彎曲)有關(guān)。b.對(duì)中。對(duì)中的目的是使工件母線與輥筒軸平行，防止產(chǎn)生扭斜。c圓。卷圓是產(chǎn)品成形的主過程，分一次進(jìn)給與多次進(jìn)給兩種，卷制厚板常用多次進(jìn)給。進(jìn)給次數(shù)取決于工藝限制條件(如冷卷時(shí)不得超過允許的最大變形)及設(shè)備限制條件(如不打滑條件和功率條件)。冷卷回彈量顯著時(shí)，須加一定的過(1)加載：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或計(jì)算將工作輥調(diào)到所需的最大矯正曲率的位置。(2)滾圓：將輥筒在矯正曲率下滾卷1~2圈，使整卷曲率均勻一致。(3)卸載:逐漸卸除載荷，使工件在逐漸減少的矯正載荷下多次滾卷。a)預(yù)彎b)對(duì)中c)卷圓d)矯圓通過學(xué)習(xí)和借鑒埃斯頓公司的設(shè)計(jì)方式，采用人機(jī)對(duì)話式的電氣交互控制系統(tǒng)。根據(jù)用戶所要求的水平下調(diào)卷板機(jī)基本功能，對(duì)其任務(wù)進(jìn)行分解，并結(jié)合其機(jī)器的發(fā)展形態(tài)，按照畢業(yè)設(shè)計(jì)具體要求，其電氣控制系統(tǒng)應(yīng)具備的功能1．具有手提和操作臺(tái)兩種操作方式由于在卷板的過程中操作人員需隨時(shí)調(diào)整機(jī)器上輥或下輥的位置，為了便于操作，此時(shí)需要手提裝置。2．具有自動(dòng)定位功能在卷板機(jī)批量卷板的過程，我們可以記錄前一次上輥和下輥的位置，輸入要走到的位置，機(jī)器將自動(dòng)定位到前一次的位置，節(jié)省了每次卷板前調(diào)整上下輥位置所用的時(shí)間，從而提高加工效率。3．參數(shù)可在線修改參數(shù)的在線修改可滿足各個(gè)用戶的不同要求，使得機(jī)器具有一定擴(kuò)展性，具有數(shù)據(jù)交換、控制命令傳輸?shù)裙δ?，因此，控制器間的控制命令傳輸必不可少，要求控制系統(tǒng)具有通信功能。如：當(dāng)機(jī)器編碼器破損后，維修人員只要更換上一個(gè)新的位移編碼器，然后對(duì)脈沖當(dāng)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置就可以了，無需選擇相同型號(hào)的編碼器，便于維修。4．要求對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測卷板機(jī)的功率一般很大，在其運(yùn)行的過程中安全問題顯的尤為重要，通過PLC程序的編制，限制一些誤動(dòng)作，并及時(shí)發(fā)出相信的報(bào)警信號(hào)，從而減少事故的發(fā)生。5．實(shí)現(xiàn)上輥同步升降、單獨(dú)升降、也可在傾斜狀態(tài)下同升同降在上輥同步升降時(shí)，要求上輥翻倒側(cè)和固定側(cè)同時(shí)上升或下降，由于上輥升降是靠兩個(gè)液壓缸實(shí)現(xiàn)的，因此要控制兩個(gè)液壓缸的同步，實(shí)際上零誤差的同步我們是沒法達(dá)到的，我依靠拉線位移傳感器的對(duì)固定側(cè)和翻倒側(cè)上輥的位置不斷地監(jiān)測，做差與給定誤差進(jìn)行比較，然后進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，將其差值控制在一定的范圍之內(nèi)。用戶給定同步誤差要適當(dāng)，過小會(huì)使得電磁閥頻繁得點(diǎn)，減少機(jī)器的壽命，同時(shí)由于傳感器的精度的限制，過小的同步誤差也不能實(shí)現(xiàn)；同步誤差過大會(huì)降低定位精度。在傾斜狀態(tài)下同升同降，有利于錐體的卷6．具有制動(dòng)系統(tǒng)由于卷板機(jī)運(yùn)行工況以帶負(fù)載頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)為特征，所以主運(yùn)動(dòng)(下輥的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))機(jī)構(gòu)必須設(shè)置制動(dòng)系統(tǒng)，以減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)7.電氣系統(tǒng)應(yīng)具有完善的保護(hù)環(huán)節(jié)在電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行中，必須考慮系統(tǒng)發(fā)生各種故障和不正常工作情況的可能性，需設(shè)有各種保護(hù)，如：過電流、過載、短路、失電壓、斷相保護(hù)等。在現(xiàn)代化控制系統(tǒng)中，一般都少不了可編程邏輯控制器和觸摸屏，在這總控制系統(tǒng)中，人機(jī)界面可實(shí)現(xiàn)操作人員和機(jī)器設(shè)備的人機(jī)對(duì)話，可編程邏輯控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器部件的直接操作和狀態(tài)監(jiān)控。由于這種控制結(jié)構(gòu)具有設(shè)計(jì)方便、速度快、開發(fā)周期較短、可靠性強(qiáng)、安全系數(shù)高，同時(shí)這種系統(tǒng)具有可在系統(tǒng)中改變參數(shù)、擴(kuò)展性好、易于控制、成本十分低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)。可見，采用這種控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式非常適合水平下調(diào)卷板機(jī)的控制。人機(jī)界面，用于用戶的登錄、狀態(tài)監(jiān)視、參數(shù)傳遞，把計(jì)算結(jié)果傳送給可編程邏輯控制器?？删幊踢壿嬁刂破鳎ㄟ^梯形圖直接控制被控對(duì)象，如：平移電機(jī)、主電機(jī)(下輥旋轉(zhuǎn)電機(jī))、液壓站電機(jī)，同時(shí)也可把計(jì)算結(jié)果傳給人機(jī)界面予以處理和現(xiàn)實(shí)。水平下調(diào)卷板機(jī)總體控制系統(tǒng)框圖如圖2.3所示。絕對(duì)式光電編碼可編程邏輯控制器(PLC)開關(guān)量輸入開開關(guān)量輸入第三章電氣控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)系定原元件布電器元(1)體積大和較重的電器元件應(yīng)安裝在電器安裝板下方，而發(fā)熱元件應(yīng)安裝在(3)需要經(jīng)常維護(hù)、檢修、調(diào)整的電器元件安裝位置不宜過過低。(4)電器元件的布置應(yīng)考慮整齊、美觀、對(duì)稱。外形尺寸與結(jié)構(gòu)類型的電器安(5)電器元件布置不宜過密，應(yīng)留有一定的余量。如有走線槽，應(yīng)加大各排電線路維修和故障處理，通常布置圖一起使用。接線圖表示出項(xiàng)目的相對(duì)位置、項(xiàng)目代號(hào)、端子、導(dǎo)線號(hào)、導(dǎo)線型號(hào)、導(dǎo)線截面等內(nèi)容。接線圖中的各個(gè)項(xiàng)目(如元件、器件、部件、組件、成套設(shè)備等)采用簡化外形(如正方形、矩形、圓形)表AUTOCAD理圖見附的設(shè)計(jì)主要是生成低壓元件所需的2相AC220V和DC24V電CPU靠性，在機(jī)柜中加入用的斷路器(QF0、QF1、QF2、QF3、QF4)除了能起到短路、欠電壓、失電壓保護(hù)，還能起到手動(dòng)開關(guān)的作用；熔斷器有在小容量控制電路上實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)；選用的熱繼電器除了具有過載保護(hù)還具有斷相保護(hù)功能。節(jié)等作用的電器。采用電磁原理構(gòu)成的器；利用集成電路或電子元件構(gòu)成的低壓電器，稱為制原理構(gòu)成的低壓電器，稱為自動(dòng)化電器、智能化電低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣開關(guān)，是一種既有手動(dòng)開關(guān)作用又能自動(dòng)進(jìn)行欠電壓、失電壓、過載和短路保護(hù)的開關(guān)電器。．熔斷器熔斷器是一種當(dāng)電流超過規(guī)定值一定時(shí)間后，以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體融化而分?jǐn)嚯娐菲骷?。主要用于?duì)單相交流電路的保護(hù)，一般不用在三相電路中作為保護(hù)，因?yàn)楫?dāng)三相電路發(fā)生短路時(shí)，很可能只有一相的熔斷器熔斷，造成單相運(yùn)行。而低壓斷路器，只要造成短路都會(huì)使開關(guān)跳閘，將三相電源全部切斷。3.交流接觸器交流接觸器是一種用于中遠(yuǎn)距離頻繁地接通與斷開交直流主電路及大容量控制電路的一種自動(dòng)開關(guān)電器。主要用于自動(dòng)控制交、直流電動(dòng)機(jī)，電熱設(shè)備，電容器組等設(shè)備。接觸器具有大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大容量的主觸點(diǎn)及迅速熄滅電弧的能力。當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，能迅速、可靠地切斷電源，與保護(hù)電器配合可用于電動(dòng)機(jī)的控制4.熱繼電器熱繼電器是利用電流流過發(fā)熱元件產(chǎn)生熱量來使檢測元件受熱彎曲，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的一種保護(hù)電器。由于發(fā)熱元件具有熱慣性，在電路中不能用于瞬時(shí)過載保護(hù)，主要用作電動(dòng)機(jī)的長期過載保護(hù)。5.控制按鈕控制按鈕是一種簡單應(yīng)用的主令電器。主要用于遠(yuǎn)距離操作具有電磁線圈的電3.3.2低壓電器的選型低壓電器選型的一般原則：e.按回路起動(dòng)情況選擇低壓電器。如，熔斷器就需按起動(dòng)情況進(jìn)行選擇。第四章控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)硬件電路是整個(gè)機(jī)器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，所以對(duì)本系統(tǒng)中的硬件電路進(jìn)行具體分析是必要的。本系統(tǒng)的核心部件是PLC主控制器，其它配套硬件的分析主要包4.1可編程邏輯控制器配置可編程序控制器(ProgrammableLogiccontroller)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、編程方便、可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，成為工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，與機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM并列稱為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。國際電工委員C的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行指令，進(jìn)工業(yè)過程相連接的輸入輸出接口，具有更適用于控制的編程語言，具有更適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能。其結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)十分相似，一般由中央處理器CPU存儲(chǔ)器、輸入/輸出(I/O)接口、電源等部分組成。由LC的中央處理器都是由微處理器、單片機(jī)組成，存儲(chǔ)器1和/0部件也形式多樣，按照結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC還可以分為整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。區(qū)別在于整體式的結(jié)構(gòu)將CPU、組合式的結(jié)構(gòu)是將PLC的各個(gè)部分分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，模塊之間通過底板上的總線相互連接。無論是哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信輸入單元外設(shè)接口輸出單元UCPU錄印機(jī)編輯器上位機(jī)印機(jī)編輯器上位機(jī)系統(tǒng)用戶系統(tǒng)用戶器器…1.1.2國內(nèi)卷板設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀.........................1.2課題的研究意義.....................................組成示意圖第二章電氣控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)...........................出相應(yīng)的控制指令，該指令通過I/O單元傳送至現(xiàn)場，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，2.12.1.1機(jī)器結(jié)構(gòu)......................................LC2.2.2LC2.3、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段三個(gè)階段。整個(gè)過程進(jìn)行一次所需的時(shí)3.1電氣控制系統(tǒng)圖.................................、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段三個(gè)階段。整個(gè)過程進(jìn)行一次所需的時(shí)間成為掃描周期。在數(shù)據(jù)輸入采樣階段，PLC以掃描方式讀入所有輸入端的通/斷3.1.1間成為掃描周期。在數(shù)據(jù)輸入采樣階段，PLC以掃描方式讀入所有輸入端的通/斷3.1.2無論輸入狀態(tài)如何變化，輸入映像存儲(chǔ)區(qū)的內(nèi)容都保持不變，直到進(jìn)入下一個(gè)掃描3.1.3安裝接線圖無論輸入狀態(tài)如何變化，輸入映像存儲(chǔ)區(qū)的內(nèi)容都保持不變，直到進(jìn)入下一個(gè)掃描3.2AUTOCAD2008簡介...................................3.3器件的選型.........................................3.3.1低壓電器選型的一般原則行階段，根據(jù)梯形圖程序先左后右、先上后下的掃描原則，順序執(zhí)行用戶程序指令。程序執(zhí)行結(jié)果并不直接輸出，而是將其寫入輸出映像存儲(chǔ)區(qū)。輸出映像存儲(chǔ)區(qū)中的每一位會(huì)隨著程序執(zhí)行的進(jìn)程而變化。輸出數(shù)據(jù)及處理階段，在戶程序執(zhí)行完，集中把輸出映像存儲(chǔ)區(qū)中的繼電器通/斷狀態(tài)傳送至輸出狀態(tài)鎖存器，再經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)行隔離和功率放大去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出端子輸出端子輸出驅(qū)動(dòng)電路輸出狀態(tài)鎖存器輸出映像寄存器梯形圖用戶執(zhí)行程序輸入映像寄存器輸入緩沖器輸入濾波及光耦隔離輸入端子輸入采樣輸入采樣階段程序執(zhí)行輸出刷新階段圖4.2PLC掃描工作過程述PLC的掃描工作過程，掃描周期是PLC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。從PLC輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)發(fā)生變化到輸出端對(duì)該變化做出反應(yīng)，需要一段時(shí)間，這段時(shí)間就稱為PLC的響應(yīng)時(shí)間或滯后時(shí)間。影響I/O滯后的主要原因有:輸入濾波的時(shí)間常數(shù)，輸出繼電器的機(jī)械滯后，程序執(zhí)行的時(shí)間，程序設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)母郊佑绊懙?。毫秒?jí)的掃描時(shí)間對(duì)于一般工CPU高掃描速度，采用快速響應(yīng)了一個(gè)PLC，合理的編制程序是縮短響應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵。幾個(gè)方面要求:動(dòng)控制。選用小型的PLC(如西門子公司S7-200后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上10%一15%的備用量?？紤]因素包括開關(guān)量輸入/輸出、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量、模擬量、通訊接口等。本系統(tǒng)的主要從開關(guān)量、定時(shí)計(jì)(3)用戶的存儲(chǔ)容量的估算:PLC的用戶程序存儲(chǔ)器的容量以步為單位，每一步可存儲(chǔ)一條指令。對(duì)于僅有開關(guān)量控制功能的小型PLC，可以把PLC的總點(diǎn)數(shù)乘以，作為估算用戶存儲(chǔ)容量的依據(jù)。有環(huán)控(5)是否有特殊控制要求，如：是否需要采集模擬量、是否需要對(duì)高速脈沖進(jìn)16DI/10DO)PLC和EM223擴(kuò)展模塊(16DI/DO)就能滿足要求。具體參數(shù)見表4.114入/10出量(RS485)/器(30kHz)//參數(shù)(字)無在自動(dòng)化生產(chǎn)與控制中，需要一種人機(jī)交互設(shè)備實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和命換。:軟限位值、控制精度、脈沖鍵盤。工作時(shí)，我們必須用手指或端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的位置來定位選測部件和觸摸屏控制器組成，觸摸部件安裝在顯示器位置，接受后送至觸摸屏控制器，控制器的主要作用CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。觸摸屏是顯示器和觸摸開關(guān)一體型的可編程終端，簡稱PT，是新一代高機(jī)界面產(chǎn)品。用它作為人機(jī)界面，具有交互性好性高、PLC接簡便等優(yōu)點(diǎn)。觸摸屏也從低檔向高檔發(fā)展，從紅外線式、電阻式到電容感應(yīng)式，到現(xiàn)在表面聲波觸摸屏和五線電阻觸摸屏，性能越來越可靠，技術(shù)越來越先進(jìn)。夠的可威綸觸摸屏是工業(yè)觸摸屏領(lǐng)域的優(yōu)秀代表，它能夠理想、生動(dòng)地顯示單片機(jī)、是該公司生產(chǎn)的4線模擬電阻式(表面硬度4H)工業(yè)觸摸屏,采用400MHzCPU、128MB傳感器是把被測量(包括物理量、幾何量、生物量、化學(xué)量等)變換為有用的電量輸出。傳感器輸出的電信號(hào)經(jīng)過調(diào)整和接口輸入微機(jī)進(jìn)行分析處理，提取有用分為增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器，增而絕對(duì)編碼器開機(jī)后無需此動(dòng)作且精度高于增量式編精度無需太高，編碼器主要用來控制上輥同步運(yùn)行和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光敏二極管斷續(xù)地接受發(fā)光二極管發(fā)出的光，輸出方波信號(hào)，通過可編程邏輯控制器的高數(shù)計(jì)數(shù)器，記錄其脈沖個(gè)數(shù)，脈沖個(gè)數(shù)乘以脈沖當(dāng)量就是移動(dòng)的距離。絕對(duì)編碼器則通過與位數(shù)相對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管與光敏二極管對(duì)輸出的二進(jìn)制碼來檢測旋轉(zhuǎn)角度。圖圖4.3旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖圖4.3旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖4.3.2行程開關(guān)依據(jù)生產(chǎn)機(jī)器的行程發(fā)出命令，以控制其運(yùn)動(dòng)方向和行程長短的主令電器稱為行程開關(guān)。本控制系統(tǒng)的行程開關(guān)主要起到限位的作用，將行程開關(guān)安裝于生產(chǎn)機(jī)器行程的終點(diǎn)處，它可分為有觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)兩種。由于無觸點(diǎn)行程開關(guān)(接近開關(guān))在實(shí)際工作中易于損壞，故選用機(jī)械式行程開關(guān)。其選用原則：1.根據(jù)應(yīng)用場合及控制對(duì)象選擇。2.根據(jù)安裝使用環(huán)境使用防護(hù)型式。3.根據(jù)控制電路的電壓和電流選擇行程開關(guān)系列。4.根據(jù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械與行程開關(guān)的傳力和位移關(guān)系選擇行程開關(guān)的頭部型式。第五章軟件設(shè)計(jì)PLC，均需合理的編寫程序?？刂葡到y(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括PLC控制程序的設(shè)計(jì)和觸摸屏組態(tài)流程設(shè)調(diào)試、維護(hù)功能，使編程開發(fā)、系統(tǒng)維護(hù)更為簡單有效。我們可以運(yùn)的確定(PLC的類型、通信接口)、配置PLC的主要功能參數(shù)(I/O存儲(chǔ)區(qū)地址分配)、編輯梯形圖并調(diào)試等。這樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所需的主要功能可以通過此軟件調(diào)試編程實(shí)現(xiàn)，外圍加以硬件的設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)此功能系統(tǒng)中的應(yīng)用。Q0.0下輥正轉(zhuǎn)輸出I1.1Q0.1下輥反轉(zhuǎn)輸出Q0.2水平前移輸出Q0.3水平后移輸出Q.4油泵啟動(dòng)輸出油泵啟動(dòng)Q0.5備用II2.1Q0.6Q0.7Q2.0Q2.1用Q2.2用Q2.3Q2.4復(fù)位到位指示燈Q2.5上輥上位指示燈I3.1Q2.6上輥中央指示燈Q2.7故障報(bào)警指示燈Q3.0油泵運(yùn)行指示燈Q3.1翻倒運(yùn)行指示燈Q3.4-Q3.7用I3.7備用P性化編程、模塊化編程和結(jié)所以我們采用模塊化編程和P心思想，通過程序塊的組合塊，不帶參數(shù)，這類程序塊被叫上輥產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作。2.高度：限制翻倒側(cè)與固定側(cè)位置的差值，避免上輥兩端軸承因受力不均衡被拉壞。其控制流程圖如圖5.1所示。開始開始翻倒側(cè)位置—固定側(cè)位置＞高度差固定側(cè)位置—翻倒側(cè)位置＞高度差翻倒側(cè)升總條件、固定側(cè)降總條翻倒側(cè)降總條件、固定側(cè)升總條無限制結(jié)束圖5.1高度差限制流程圖位”按鈕，就可激活自動(dòng)走位功能，當(dāng)然要使其運(yùn)行上輥位移超過最大∣上輥位置－固定側(cè)位置(翻翻倒側(cè)升翻倒側(cè)降固定側(cè)升固定側(cè)降總條件總條件總條件總條件翻倒側(cè)升翻倒側(cè)降固定側(cè)升翻倒側(cè)降條件條件條件條件翻倒側(cè)升翻倒側(cè)降4．升降同步：其主要實(shí)現(xiàn)上輥同升、同降功能并且在傾斜狀態(tài)下也能實(shí)現(xiàn)同步升得翻倒側(cè)和固定側(cè)液壓缸電磁閥不斷得電，從而實(shí)現(xiàn)同步。位置＋傾斜設(shè)置值︱＞翻倒側(cè)位置－固定側(cè)位置＋傾斜設(shè)置＞高度差固定側(cè)位置—翻倒側(cè)位置—傾斜設(shè)置＞高度差翻倒側(cè)升條件、固定側(cè)降條件翻倒側(cè)降條件、固定側(cè)升條件結(jié)束5.位置讀取：讀取上輥、下輥的位置，它是執(zhí)行上輥、下輥?zhàn)詣?dòng)走位的前提要素。該程序通過高數(shù)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)，并在可編程邏輯控制器內(nèi)執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)算，把運(yùn)算結(jié)果送給觸摸屏并予以顯示。為了翻倒運(yùn)行做準(zhǔn)備，防止在翻倒運(yùn)行時(shí)，由旋轉(zhuǎn)方向，并把轉(zhuǎn)向信號(hào)傳送觸摸屏，通過觸摸示輥的轉(zhuǎn)向。由于該電機(jī)功率比較大，為了保8．Alarm:此程序用于報(bào)警，主要是限制用戶一些誤操作并給用戶予以內(nèi)容顯示。。否則給予報(bào)警。123翻倒運(yùn)行4沒有超過前限位值、前限位行程開關(guān)沒動(dòng)作、下輥不5沒有超過后限位值、后限位行程開關(guān)沒動(dòng)作、下輥不旋轉(zhuǎn)10．翻倒：是對(duì)高數(shù)計(jì)數(shù)器的控制字進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，主要完成其初始化，當(dāng)每次關(guān)機(jī)重啟之后，我們并不知道輥當(dāng)前處于什么位置，所以我們要對(duì)高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行初始化。在主程序中用首次掃描周期的特殊內(nèi)部存儲(chǔ)器SM0.1去調(diào)用一個(gè)子程11．油泵的啟動(dòng)：該油泵電機(jī)是采用的是Y-△降壓啟動(dòng)。平移位置＞軟置＞平移誤差當(dāng)前位置—平移值＞平移誤差水平右移水平左移硬限位動(dòng)結(jié)束應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)、命令，并是近年來應(yīng)用最為廣泛的一種人機(jī)界面設(shè)計(jì)技術(shù)，幾乎任一個(gè)PLC菜單界面技術(shù)。在菜單界面設(shè)計(jì)時(shí)，通常應(yīng)遵循以下幾個(gè)設(shè)(2)每幅菜單應(yīng)有一個(gè)明確的標(biāo)題。例如：第一層菜單通?？擅麨橹鞑藛?，PLC的基本功能。(3)菜單項(xiàng)的排列可依據(jù)使用功能、使用頻率的多少或字母順序排列。對(duì)于下拉式菜單中的菜單項(xiàng)，要合理地歸類、分組排列。(4)為使菜單界面使用靈活，應(yīng)提供多種點(diǎn)擊菜單的方法。通常可支持鼠標(biāo)和鍵盤，對(duì)菜單項(xiàng)可定義熱鍵和加速鍵。2．圖形界面設(shè)計(jì)方式，在屏幕上形象地畫出若干圖形、按鈕等，使人在計(jì)算機(jī)或可編程從基本原理上講，圖形界面與菜單界面是一樣的，都是在滿足系統(tǒng)控制要求的情況下給用戶一個(gè)直觀的方便的操作交互界面。本系統(tǒng)的觸摸屏界面采用的是菜單界面設(shè)計(jì)方式和圖形界面設(shè)計(jì)方式相結(jié)合的方法來設(shè)計(jì)的，顯示系統(tǒng)畫面菜單由MT8000系列的人機(jī)交互界面軟件EB8000設(shè)計(jì)出的，這些畫面菜單組成:初始界面、用戶登錄界面、主畫面、菜單選擇界面、用戶操作界面、報(bào)警畫面、參數(shù)設(shè)置1.初始界面:如圖5.5所示，是開機(jī)第一界面，主要顯示有關(guān)信息，包括日期、時(shí)間、控制系統(tǒng)類型、中英文切換。點(diǎn)擊系統(tǒng)登錄按鈕就會(huì)彈出用戶界面登錄對(duì)話設(shè)置、密碼的修改同時(shí)還能代替控制柜面板所有的按鈕。避免非操作人員操作機(jī)床時(shí)帶來不必要的麻煩，同時(shí)也利于系統(tǒng)的維3．主畫面:如圖5.7所示，它是驗(yàn)證密碼成功后顯示的第一畫面，用來顯示上輥、下輥的位置同時(shí)可以通過用戶的輸入位置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)走位功能，還可以用來動(dòng)態(tài)顯示，顯示輥的轉(zhuǎn)向，顯示輥的移動(dòng)的過程。動(dòng)態(tài)畫面是通過EB8000內(nèi)的宏程序和boolforward,rewwstateijtGetData(forward,"SIEMENSS7/200",VW_Bit,105.5,1)GetDatarewSIEMENSSVWBit05.6,1)fori=0to2step1SetData(forstate,"LocalHMI",LW,10,1)DELAY(300)始界面、動(dòng)態(tài)顯示界面(主畫面)、I/O狀態(tài)界面、用戶操作界面、參數(shù)設(shè)置界面、操作簡介界面和編碼器清零界面。中，因此用戶操作界面比控制面板的所示，是典型的人機(jī)對(duì)話界面。其各個(gè)參數(shù)含義具體(1)同步精度：上輥兩端同時(shí)上升或下降時(shí)，是由兩端液壓缸不斷動(dòng)作，協(xié)調(diào)(2)傾斜設(shè)置：在卷制錐管時(shí)，翻倒側(cè)與固定側(cè)有一定的高度差，通過此參數(shù)(3)升降偏差：限制上輥翻倒側(cè)與固定側(cè)的差值，保證了上輥兩端軸承的長期(4)翻倒復(fù)位時(shí)間：卸料完畢后需復(fù)位運(yùn)行，復(fù)位到位后不能立即對(duì)機(jī)器的上，但是由于程序掃描周期、達(dá)到其精確地位置，因此在自動(dòng)定位時(shí)不是一個(gè)點(diǎn)的(6)上輥?zhàn)畲笙聣褐担涸搮?shù)是個(gè)軟限位，由于在上輥的下壓過程中沒有布置(7)平移中間區(qū)間：在平移的過程中，中位不應(yīng)是一個(gè)點(diǎn)而是在這個(gè)點(diǎn)前后一(8)平移正限、負(fù)限：該參數(shù)也是個(gè)軟限位，當(dāng)設(shè)置參數(shù)超過平移正限或負(fù)限(9)脈沖當(dāng)量：它的含義高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖，走的實(shí)際距離，是針對(duì)不7．編碼器清零界面：如圖5.11所示，執(zhí)行平移編碼器清零指令即可確定中位位置，其中位位置應(yīng)設(shè)置在翻倒側(cè)翻倒時(shí)與下輥互補(bǔ)干擾的地方。面一般來說，邏輯1=-3V~-15V，邏輯0=+3~＋15V，每幀數(shù)據(jù)(7位或8位)都包起始位，一個(gè)低電壓的結(jié)束位和一個(gè)校驗(yàn)位，而數(shù)據(jù)的傳輸波特率串行數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于干擾可能引起信息的出錯(cuò)，例如，傳輸字符單的檢錯(cuò)方法是“奇偶校驗(yàn)”，即在傳送字125RX-腳說明2.通信參數(shù)設(shè)置:前提就是必須首先必須對(duì)通訊串口設(shè)置相同的數(shù)據(jù)位，起始位，結(jié)的對(duì)PLC和觸摸屏之間的通信參數(shù)通過軟件的方式進(jìn)行設(shè)置。在組態(tài)軟件以在設(shè)備屬性的對(duì)話框中設(shè)置PLC與觸摸屏的通信參數(shù)。觸摸屏通信第六章總結(jié)水平下調(diào)卷板機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以W11S30×3200卷板機(jī)為研究對(duì)象的，對(duì)一個(gè)人機(jī)對(duì)話控制系統(tǒng)的工作方式進(jìn)行研究，擬定其控制系統(tǒng)的總體方案，編寫可編程邏輯控制器梯形圖和繪制人機(jī)界面中的畫面并調(diào)試。畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)做完了，大學(xué)也終將遠(yuǎn)去?；仡欉@將近三個(gè)月來所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)，時(shí)間雖然有些倉促，但收獲是巨大的。通過這三個(gè)月的學(xué)習(xí)，我感覺收獲有以下幾點(diǎn)：1．使我對(duì)三輥卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理有了比較清楚的了解，對(duì)其控制對(duì)象有了整體的把握。2．對(duì)可編程邏輯控制器梯形圖式編程掌握的更加熟練，以前做的課程設(shè)計(jì)雖然跟本次畢業(yè)設(shè)計(jì)有點(diǎn)類似，但工作量卻有這天壤之別，所考慮的東西也更加全面，為以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3.對(duì)觸摸屏中人機(jī)界面的繪制有了比較熟練地掌握，以前并沒有學(xué)