大專自動化專業(yè)畢業(yè)設計S7-200PLC薄鋼板自動剪切控制樣本

1課題背景和意義自動剪切機是一種精準控制板材加工尺寸，將大型板塊進行自動剪切設備。老式自動剪切機采用繼電器作為控制器件，其控制系統(tǒng)較復雜，參數(shù)變化不靈活，大量接線使系統(tǒng)可靠性減少，維修率高，減少了生產(chǎn)效率。PLC以其靈活性、迅速性、可靠性和性價比高等特點越來越受到公司或者團隊設計者們歡迎，在各行各業(yè)應用越來越廣泛。用PLC代替繼電器設計自動控制系統(tǒng)，具備操作簡樸，運營可靠，抗干擾能力強，編程以便，控制精度高明顯優(yōu)勢?；谝陨螾LC特點，本課題重要研究如何應用S7-200PLC設計一種薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)，設計核心是如何提高控制精度。2系統(tǒng)總體設計2.1系統(tǒng)控制規(guī)定本設計薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)要達到如下控制規(guī)定：（1）控制系統(tǒng)分手動檔自動檔。手動檔時，用點動方式，人工完畢鋼板穿帶，零位校準。自動檔時，系統(tǒng)自動完畢薄鋼板剪切工作。（2）通過撥碼盤設立薄鋼板剪切尺寸參數(shù)，可依照不同需求變化其參數(shù)。（3）有配套故障分析判斷和電氣保護裝置，若運營不正常，系統(tǒng)自動停車并發(fā)出警告信號。（4）鋼板剪切精度要在一定范疇之內(nèi)，剪切尺寸2m，誤差不超過1mm。2.2系統(tǒng)構(gòu)造和工作原理本設計薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)設備構(gòu)成如圖2.1所示。1-開卷機；2-矯正機；3-光電開關(guān)；4、5-限位光電開關(guān)；6光電編碼器；7-測量輥；8-動力輥；9-電機；10-沖頭；11-傳送帶；12-行程開關(guān)；13-光電開關(guān)；14-小車；15-套坑圖2.1鋼板剪切構(gòu)造構(gòu)成圖在圖2.1中，PLC完畢開卷機和矯正機同步傳送，鋼板位置檢測采樣，沖頭控制，傳送帶運轉(zhuǎn)控制，小車位置檢測，小車裝載鋼板量檢測等工作。系統(tǒng)基本工作原理是這樣：一開始是手動控制，人工將鋼帶依次穿過矯正機、活套、測量輥和夾送輥始終到?jīng)_頭，鋼帶運動是通過點動矯正機和夾送輥（由動力輥和測量輥構(gòu)成）進行。用撥碼盤設定剪切尺寸參數(shù)，鋼帶頭對好沖頭，光電編碼器處在零位，然后啟動自動控制按鍵，如果檢測到裝料小車到位，系統(tǒng)進入自動控制狀態(tài)，將鋼板剪切，傳送到裝料小車上。鋼板經(jīng)歷加速，勻速，降速和爬行四個階段后停車。如果鋼板尺寸和設定一致，則啟動沖壓系統(tǒng)進行剪切，如果超過或者不夠，則電機反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)補充直到與設定值一致再剪切，接著剪切下一塊鋼板，不斷循環(huán)。套坑起著緩沖作用，標號3光電開關(guān)檢測套坑前與否有鋼帶，若沒有系統(tǒng)停車；標號4和5為一對限位光電檢測開關(guān)，檢測套坑鋼板量與否適當，若過少加快矯正機速度一段時間，或過多減慢矯正機速度一段時間；標號12為行程開關(guān)，若檢測到小車沒有到位，系統(tǒng)停車；標號13為光電開關(guān)，若檢測到小車鋼板已經(jīng)滿載，系統(tǒng)自動停車并發(fā)出批示信息，等待小車把鋼板運到下一道工序回來，系統(tǒng)繼續(xù)開車。本設計薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)簡樸分為控制某些，輸入模塊和輸出模塊，其構(gòu)造構(gòu)成和工作原理可以用圖2.2所示框圖表達。圖2.2系統(tǒng)方框圖3系統(tǒng)硬件設計3.1光電編碼器3.1.1光電編碼器原理光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量傳感器。這是當前應用最多傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置構(gòu)成。光柵盤是在一定直徑圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件構(gòu)成檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖個數(shù)就能反映當前電動機轉(zhuǎn)速。脈沖序列能對的地反映轉(zhuǎn)速高低，但不能鑒別轉(zhuǎn)向。為了獲得轉(zhuǎn)速方向，可增長一對發(fā)光與接受裝置使兩對發(fā)光與接受裝置錯開光柵節(jié)距1/4，兩組脈沖序列A和B相位相差90度，如圖3.1所示[2]。正轉(zhuǎn)時A相超前B相；反轉(zhuǎn)時B相超前A相。(a)正轉(zhuǎn) （b）反轉(zhuǎn)圖3.1區(qū)別旋轉(zhuǎn)方向A、B兩組脈沖序列3.1.2光電編碼器選取和安裝選取適當光電編碼器，對提高系統(tǒng)整體性能到頭重要。本設計選取歐姆龍編碼器產(chǎn)品，型號E6B2-CWZ6CP/R（中空型，電源電壓DC5~24V，消費電力80mA如下，輸出形式NPN開路輸出，最高響應頻率100KHZ，相位差A相、B相差90度），A相、B相信號通過脈沖解決電路后，編碼器每旋轉(zhuǎn)一周可得到4000個脈沖。中空型光電編碼器機械安裝重要注意如下問題：要避免與編碼器剛性連接，應采用板彈簧；安裝時編碼器應輕輕推入被套軸，禁止用錘敲擊，以免損壞軸系和碼盤；長期使用時，請檢查板彈簧相對編碼器與否松動；固定編碼器螺釘與否松動。編碼器在電氣連接方面注意如下事項：接地線應盡量粗，普通應不不大于φ3；編碼器輸出線彼此不要搭接，以免損壞輸出電路；編碼器信號線不要接到直流電源上或交流電流上，以免損壞輸出電路；與編碼器相連電機等設備，應接地良好，不要有靜電；配線時應采用屏蔽電纜；避免在強電磁波環(huán)境中使用。前面曾經(jīng)考試過，為了以便，不用外置電源，用PLC內(nèi)部電源給各種傳感器和光電開關(guān)提供電源。日后考慮到PLC電源穩(wěn)定性，光電編碼器電源接外接直流電源5V，其他光電開關(guān)和傳感器也同樣單獨接電源。3.2撥碼盤應用3.2.1撥碼盤原理在工業(yè)控制中，輸人設備必不可少。對PLC控制系統(tǒng)而言,人機交互輸人方式廣泛采用觸摸屏、撥碼盤、光電及電磁開關(guān)等.。由于撥碼盤具備接口簡樸、數(shù)據(jù)鎖存、操作以便直觀、便于安裝等長處，因而在需要輸人少量控制參數(shù)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，經(jīng)常采用撥碼盤作為輸人部件[5]。本設計采用BCD碼撥碼盤作為數(shù)據(jù)輸入部件。BCD撥碼盤是十進制輸入，BCD碼（即2－10十進制）輸出，又稱為8421撥碼盤。如圖3.3所示，每片BCD撥碼開關(guān)可輸入1位10進制數(shù)，N片BCD撥碼開關(guān)拼接可得N位10進制輸入。每片BCD撥碼盤背面有5個接點，其中C為輸入控制線，此外4根是BCD碼輸出信號線。撥碼盤撥到不同位置時，輸入控制線C分別與4根BCD碼輸出線中某根或某幾根接通。其接通BCD碼輸出線狀態(tài)正好與撥盤批示10進制數(shù)相一致，符合2－10進制編碼關(guān)系。(a)撥碼盤外形(b)撥碼盤接線端子圖3.34位BCD撥碼開關(guān)示意圖3.2.2撥碼盤與PLC連接一片只有一位十進制數(shù)輸出BCD撥碼盤與PLC連接非常簡樸，只要將4根BCD碼輸出信號線分別與PLC4個輸入端相連，控制線C直接接高電平就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入。如圖3.4所示。圖3.4一片撥碼盤與PLC連接本設計為了滿足脈沖數(shù)設定需要使用了3片2位十進制數(shù)輸出BCD撥碼盤，其與PLC連接如圖3.5所示，最大設定數(shù)為99999。圖3.5多片撥碼盤與PLC連接在圖3.5中，3片撥碼盤分為A、B、C三組，各組撥碼盤每個開關(guān)輸出點都串入二級管，運用二極管單向?qū)щ娞匦詠斫油?、斷開撥碼開關(guān)選通組和非選通組輸出信號。當需要讀取A組撥碼盤所設定數(shù)據(jù)時，PLC輸出端Q1.2輸出高電平，Q1.3和Q1.4輸出低電平，則A組撥碼開關(guān)所串聯(lián)8個二極管處在正向接法，而B和C組撥碼盤串聯(lián)16個二極管處在反向接法。雖然A、B、C三組撥碼盤輸出是并聯(lián)，但從PLC輸入所讀到數(shù)是A組撥碼盤所設定數(shù)。依此類推，如果需要讀取B或C組撥碼盤所設定數(shù)時，只要令自身控制端為高電平，其他兩組為低電平即可。通過編程，PLC依次讀入A、B、C三組撥碼盤設定數(shù)。3.3檢測開關(guān)安裝3.3.1光電開關(guān)在自動控制系統(tǒng)中，往往應用到許多傳感器，檢測生產(chǎn)過程各個物理量，為控制器做出合理判斷提供根據(jù)。光電開關(guān)是一種慣用傳感器，光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)簡稱，它是運用被檢測物對光束遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接受器再依照接受到光線強弱或有無對目的物體進行探測。在本設計中，用到了4對對射式光電開關(guān)檢測薄鋼板在不同位置信息，安裝方式如圖3.6所示。圖3.6光電開關(guān)示意圖如果選用DC5V光電開關(guān)，為了PLC運營穩(wěn)定，電源不由PLC直流電流供電，而是直接由外接電源供電。光電開關(guān)Ov按扭和PLC輸入公共端COM連接，光電開關(guān)輸出端與PLC輸入端口連接。當光電開關(guān)輸出高電平時表白光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射光源被遮擋，光電開關(guān)接受器無法接受到光源，即光電開關(guān)發(fā)射器和接受器間存在物體。在系統(tǒng)運營時，正常狀況下，3號光電開關(guān)始終檢測到傳送帶上始終有鋼板；若是檢測到鋼帶上沒有了鋼板，PLC控制系統(tǒng)即鑒定為開卷機已經(jīng)沒有鋼帶，發(fā)出停車指令。有關(guān)電路圖如圖3.7所示。光電開關(guān)在本設計薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)中有著重要作用，光電開關(guān)實時檢測系統(tǒng)運營時鋼板在各個位置存在狀況，為PLC提供系統(tǒng)與否可以正常運營實時數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)安全。圖3.7光電開關(guān)與PLC連接3.3.2行程開關(guān)行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機械設備行程及限位保護。在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預先安排位置，當裝于生產(chǎn)機械運動部件上模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)觸點動作，實現(xiàn)電路切換。因而，行程開關(guān)是一種依照運動部件行程位置而切換電路電器，它作用原理與按鈕類似。行程開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯控制電路中，還運用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門速度、自動開關(guān)門限位，轎廂上、下限位保護。本設計自動控制系統(tǒng)中有三個行程開關(guān)，分別是檢測剪切鋼板沖頭上下位置各一種，檢測載物小車與否到位一種，其安裝示意如圖3.8所示。沖頭上下位置開關(guān)給PLC當前沖頭位置信息，闡明沖頭是在原位還是已經(jīng)下沖，或者下沖與否到位。若沖頭下沖到位，SQ2給PLC信息，闡明鋼板已經(jīng)剪切成功，接著進行復位，SQ1給復位位置信號，復位不成功，系統(tǒng)不會開車。小車位置檢測行程開關(guān)SQ3，既給PLC小車位置信息，又給下一道工序控制系統(tǒng)小車位置信息。(a)檢測沖頭位置行程開關(guān)(b)檢測小車位置行程開關(guān)圖3.8行程開關(guān)安裝示意圖3.4變頻器3.4.1變頻器普通架構(gòu)在本設計中，需要對矯正機和夾送機構(gòu)轉(zhuǎn)動速度和幅度進行有效控制，為矯正機和夾送機構(gòu)提供動力裝置可以選取交流伺服系統(tǒng)，例如用步進電機作為動力裝置，其控制精度比較高，使用也較以便，但是交流伺服系統(tǒng)造價普通比較高。在PLC和變頻器技術(shù)日趨成就今天，選取PLC和變頻器搭配，有效地控制三相異步電機轉(zhuǎn)速和幅度，從而控制系統(tǒng)傳送機構(gòu)啟動，運營，降速和精確停車，達到控制效果與交流伺服系統(tǒng)相近，是一種比較高性價比喻案。當前市場上浮現(xiàn)變頻器各類繁多，但基本架構(gòu)同樣，也為其使用提供了根據(jù)。變頻器普通構(gòu)造框圖如圖3.11所示。圖3.11變頻器普通構(gòu)造框圖其中，直流供電電源輸入普通為24V直流電源；數(shù)字量輸入和模仿量輸入普通是PLC輸出端口和PLC擴展模仿量輸出端口來控制；三相電輸入為50HZ三相交流電；制動電阻用來制動時機；三相變頻輸出是指通過變頻后，用于給被控制時機提供三相電，其頻率是依照速度信息得到頻率。3.4.2變頻器選取本設計采用西門子MICROMASTER420變頻器。MICROMASTER420變頻器合用于各種變速驅(qū)動裝置，特別合用于水泵，風機和傳送帶系統(tǒng)驅(qū)動裝置。它特點是設備性能面向顧客需求，并且使用以便。它電源電壓規(guī)格諸多，因而可在世界范疇內(nèi)應用。MICROMASTER420變頻器調(diào)試簡樸；模塊化構(gòu)造，因而組態(tài)具備最大靈活性；具備三個完全可編程隔離數(shù)字輸入；一種可標定模仿輸入(0V至10V)；它也可以作為第4個數(shù)字輸入來使用。；一種可編程模仿輸出(0mA至20mA)；一種完全可編程繼電器輸出(30V，直流/5A，電阻負載或250V，交流/2A，感性負載)；采用較高開關(guān)頻率時，電動機運營噪聲很小(在脈沖開關(guān)頻率較高狀況下，額定輸出電流要降格使用)；完善變頻器和電動機保護功能。本設計重要用PLC3個輸出端口通過MICROMASTER420變頻器3個可自由編程數(shù)字輸入實現(xiàn)對變頻器控制。Q1.2、Q1.3、Q1.4、Q1.5、Q1.6、Q1.7通斷狀況選取變頻器輸出，其相應狀況如表3-1所列。表3-1變頻器控制輸入與三相輸出相應表矯正變頻器送送變頻器控制端接通三相輸出控制端接通三相輸出Q1.2、Q1.3、Q1.450HZ，向前Q1.5、Q1.6、Q1.750HZ，向前Q1.2、Q1.340HZ，向前Q1.5、Q1.640HZ，向前Q1.3、Q1.440HZ，向后Q1.6、Q1.740HZ，向后Q1.420HZ，向前Q1.720HZ，向前Q1.2、Q1.420HZ，向后Q1.5、Q1.720HZ，向后Q1.210HZ，向前Q1.510HZ，向前Q1.310HZ，向后Q1.610HZ，向后3.5主電路設計本設計PLC薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)主電路設計重要有兩塊，一是電機與變頻器電氣連接，二是沖頭執(zhí)行機構(gòu)、批示燈電氣連接，分別如圖3.9和3.10所示。圖3.9主電路(a)在圖3.9主電路(a)中，電源為三相市電輸入，為了保護變頻器和電機安全，串連兩個低電斷路器QF1和QF2，串接了熔斷器，三相異步電機M1和M2接地。其中，M1電機負責矯正機傳動，M2電機負責夾送機構(gòu)和輸送皮帶傳動。變頻器電源通斷控制由PLC控制兩個接觸器開關(guān)KM1和KM2通斷來實現(xiàn)。普通狀況下，把QF1和QF2合上，在系統(tǒng)上電時，KM1和KM2默以為斷開。圖3.10主電路(b)此外，在圖3.10主電路(b)中，單相市電接入串接熔斷器FU起保護作用。該電路重要完畢兩個功能，一種是系統(tǒng)啟動后，KM1和KM2閉合，L1和L2批示變頻器已經(jīng)正常上電；二是接觸器開關(guān)KM3和KM4分別控制沖頭執(zhí)行機構(gòu)下沖或復位。3.6PLC控制系統(tǒng)3.6.1PLC選型西門子公司S7-200PLC是一種疊裝式構(gòu)造小型PLC，它指令豐富，功能強大，可靠性高，構(gòu)造緊湊，便于擴展，性能價格比高。從CPU模塊功能來講，S7-200系列PLC具備如下五種不同構(gòu)造配備CPU單元[8]。(1)CPU221有6輸入/4輸出，無擴展，存儲容量較小，有一定高速計數(shù)能力，適合于點數(shù)少控制系統(tǒng)。(2)CPU222有8輸出/10輸出，可以進行模仿量控制和2個模塊擴展，應用更廣泛全功能控制器。(3)CPU224有14輸入/10輸出，存儲容量擴大了一倍，有7個擴展模塊，內(nèi)置時鐘，有更強模仿量和高速計數(shù)解決能力，是S7-200系列中使用最多產(chǎn)品。(4)CPU224XP最新推出一款實用機型，最大不同是主機上增長了2輸入/1輸出模仿量單元和一種通信口，適合有少量模仿信號系統(tǒng)中使用。(5)CPU226有24輸入/16輸出，增長了通信口數(shù)量，通信能力大大增強，用于點數(shù)較多，規(guī)定較高小型或中型控制系統(tǒng)。依照以上S7-200系列PLC不同CPU資源理解，考慮到本設計薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)所規(guī)定點數(shù)較多，故選取CPU226DC/DC/DC（6ES7216-1AD21-0XB0）。設計涉及CPU226有關(guān)技術(shù)參數(shù)如表3-2所列。表3-2CUP226有關(guān)技術(shù)參數(shù)輸入/輸出24/16時間中斷2個定期器總數(shù)256個

高速計數(shù)器總數(shù)6個邊沿中斷4上升/4下降1ms4個單相計數(shù)器個數(shù)6個，30KHZ脈沖捕獲14個10ms16個兩相計數(shù)器個數(shù)4個，20KHZ計數(shù)器總數(shù)256個100ms236個由表3-2可以看出，S7-200CPU226資源是相稱豐富，基本滿足了本設計薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)端口規(guī)定和編程時所需要功能規(guī)定。3.6.2PLC端口分派控制系統(tǒng)PLCI/O點及地址分派如表3-3所列。表3-3I/O口信號代碼和地址編號表名稱代碼地址編號名稱代碼地址編號啟動按扭SB1I0.2正常燈批示L3Q1.0停止按扭SB2I0.3異常燈批示L4Q1.1手動/自動方式選取SAI0.4主電路電源通斷KM1Q0.0矯正機邁進SB3I0.5主電路電源通斷KM2Q0.1矯正機后退SB4I0.6沖頭下沖控制KM3Q0.2夾送輥邁進SB5I0.7沖頭復位KM4Q0.3夾送輥后退SB6I1.0撥碼盤控制Q1.2~Q1.4光電脈沖信號PSP1I0.0矯正變頻器設定Q1.2~1.4光電脈沖方向DSP2I0.1夾送變頻器設定Q1.5~1.7光電開關(guān)3信號SQ1I1.1光電開關(guān)4信號SQ2I1.2光電開關(guān)5信號SQ3I1.3光電開關(guān)13信號SQ4I1.4沖頭上限行程開關(guān)SQ5I1.5沖頭下限行程開關(guān)SQ6I1.6小車位置行程開關(guān)SQ7I1.7撥碼盤輸入I2.0~2.7本設計所選型號CPU226DC/DC/DC，其電源接入和信號輸出有直流電源也有交流電源，并且各種電源級別不盡相似，在接線時選取各種電源是獨立分開，互不干擾。系統(tǒng)所采用開按扭有兩種，一種是可以鎖存狀態(tài)按扭，即手動/自動方式選取按扭；此外一種是點動按扭，重要是在手動方式下對電機進行手動控制。特別值得注意是，本設計系統(tǒng)中，由于要對光電編碼器脈沖進行高速計數(shù)，使用了CPU226某一種高速計數(shù)器。光電編碼器脈沖信號經(jīng)光電脈沖電路解決后得到兩個信號，光電脈沖P和方向信號D，這兩個信號接入PLC端口不是隨便，而是依照規(guī)定，P信號接I0.0（時鐘），D信號接I0.1（方向），否則高速計數(shù)器將得不到對的信號。3.7變頻分段調(diào)速與交流伺服系統(tǒng)不同，變頻器和三相異步電機不也許在高速運營狀態(tài)下迅速停車，必要有一種降速和低速爬行過程，才干保證定位點精確，可以選取多檔調(diào)速，控制精度更高，其運營曲線見圖3.12。圖3.12變頻器定位運營降速控制規(guī)律此外，鋼板剪切長度與毛巾平網(wǎng)印花機花色間距不同，它不是定值，而是從幾十毫米到數(shù)千毫米不等，因而不也許采用同樣運營速度和同樣降速爬行距離。否則，變頻器定位停車會處在一種無序狀態(tài)，剪切精度和生產(chǎn)效率也不能得到平衡和兼顧……[9]。從圖3.12可以看出，不同剪切鋼板尺寸，選取加速上升時間和勻速運營時間以及降速運營時間不可以完全同樣，假定所有狀況下到達定位目的前爬行速度同樣，就要根經(jīng)驗保證爬行距離基本同樣，能較好保證鋼板精確停車。本設計以剪切2m薄鋼板為例闡明各段參數(shù)設定。已知所選電動機為4級，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，減速箱減速比為20/1，測量輥周長400mm，額定輥速75r/min，變頻器固定頻率輸出有多檔，如50HZ，40HZ，30HZ，20HZ，10HZ。剪切2m鋼板，在加速到勻速段變頻器選取輸出40HZ，在降速段選取輸出20HZ進行降速，在爬行階段選取10HZ輸出，直到檢測脈沖數(shù)和設定脈沖相等，變頻器停機，鋼板精確停車。3.8制動過程當系統(tǒng)開始減速時，電動機處在再生發(fā)電制動狀態(tài)。傳動系統(tǒng)中所儲存機械能變成電能并經(jīng)變頻器中逆變器回饋到直流側(cè)。此時逆變器處在整流狀態(tài)，中間回路濾波電容器電壓會因吸取這某些能量而提高，產(chǎn)生泵生電壓。當電壓值超過上限700V時，制動單元電路導通，電流流過與濾波電容器并聯(lián)制動電阻，從而將電能變成熱能消耗掉，泵生電壓隨之下降，待下降到設定下限680V值時斷開。繼續(xù)采樣泵生電壓，制動單元將重復導通和截止，使系統(tǒng)完畢動力制動。4系統(tǒng)軟件設計4.1主流程本設計薄鋼板剪切自動控制系統(tǒng)重要分為兩大塊，一種是系統(tǒng)在手工操作方式下運營，一種是系統(tǒng)在自動方式下運營。主流程如圖4.1所示。圖4.1主流程圖在主流程圖中，先進行PLC初始化，讀撥碼盤值，然后按啟動按扭，主電路通電，接著按選取條件選取手動工作方式或者是自動運營工作方式。若選取手動工作方式，由于其運營次數(shù)比較少，因此每執(zhí)行一次手動子程序都將直接返回到工作方式選取。自動運營子程序相對比較復雜，每次執(zhí)行完之后，進行一種判斷，如果工作方式?jīng)]有變化，則直接返回自動子程序，若工作方式已經(jīng)變化，返回到工作方式選取。因而，在主流程圖中，有兩個主體，一種是手動控制流程，一種是自動控制流程。這兩個主體切換，由于使用了順序控制繼電器指令而變得相對以便。在自動控制子流程圖中，進入自動控制狀態(tài)后，在滿足小車到位和小車沒有滿載條件下，才啟動變頻器。由于矯正機負載不穩(wěn)定，也許導致和夾送輥速度不同步，導致套坑鋼帶量不適當。4和5光電開關(guān)檢測套坑里面鋼帶量與否適當，如果過多或者過少都會引進系統(tǒng)振蕩和故障，正常狀態(tài)下4光電開關(guān)為開，5號光電開關(guān)為開，若5號光電開關(guān)為閉，闡明套量過多，矯正變頻器減速一小會再跟夾送變頻器同步速度，若4為開，闡明套量過少，矯正變頻器加速一小會再跟夾送變頻器同步速度。到達變速點，變頻器進行降速爬行輸出，最后鑒定高速計數(shù)器值等于撥碼盤設定值后，發(fā)出沖壓信號。由于其他因素導致停車后實際板長與設定板長不符合，調(diào)用停車異常子程序，通過微小調(diào)節(jié)，再進行判斷，實際值等于設定值后，發(fā)沖壓信號。4.2手動控制流程手動控制子流程比較簡樸，即四個按扭分別控制矯正機和夾送輥邁進或者后退，以便在系統(tǒng)進行自動運營方式前，人工將鋼帶穿過矯正機和送輥始終到達沖頭位置。手動控制流程如圖4.2所示。在圖4.2中，手動方式下四個按扭SB3/SB4/SB5/SB6均是點動式按扭，分別相應了矯正機和夾送輥邁進和后退。按下相應按扭，PLC依照指令編程，控制輸出端Q1.2、Q1.3、Q1.4通斷組合狀況，控制矯正變頻器脈沖方向輸出和頻率輸出，實現(xiàn)控制矯正機邁進和后退目；控制輸出端Q1.5、Q1.6、Q1.7通斷組合狀況，控制夾送變頻器脈沖方向輸出和頻率輸出，實現(xiàn)控制夾送輥邁進和后退目。值得注意是，電機邁進和后退控制按扭控制電機運營效果是矛盾，為了避免浮現(xiàn)混亂，程序編程采用了互鎖手段。圖4.2手動控制流程電氣控制電路中，各電器之間具備互相制約、互相配合控制，稱為聯(lián)鎖控制。在順序控制電路中，規(guī)定接觸器KM1得電后，接觸器KM2才干得電。在電動機正、反轉(zhuǎn)控制電路中，規(guī)定接觸器KM1得電后，接觸器KM2不能得電吸合。則需將前者常閉觸點串接在KM2線圈電路中。反之，也然。這種聯(lián)鎖關(guān)系稱為互鎖[10]。因而，手動控制流程編程中采用互鎖手段，增強了可靠性和安全性。4.3編程軟件STEP7-Micro/WIN32[11]編程軟件是基本W(wǎng)indows應用軟件，由西門子公司專門為SIMATIC[12]S7-200系列PLC設計開發(fā)。該軟件功能強大，界面和諧，并有以便聯(lián)機協(xié)助功能。顧客可運用該軟件PLC應用程序，同步也可實時監(jiān)控顧客程序執(zhí)行狀態(tài)。該軟件是SIMATICS7-200顧客不可缺少開發(fā)工具。5總結(jié)通過幾種月準備和學習和網(wǎng)上查閱資料搜索有關(guān)知識，終于完畢了這份課題通過設計，理解了PLC來源、發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢，理解了薄鋼板剪切行業(yè)概況，熟悉了PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)中開發(fā)和應用。在大學所學知識基本上，嘗試了基于PLC薄鋼板自動剪切控制系統(tǒng)設計，并因而將所學知識系統(tǒng)化、理論化、實用化。通過設計，提高了使用自己知識和獲取有關(guān)資料能力，進一步培養(yǎng)了踏實、勤奮、嚴謹工作態(tài)度。我在做這次設計過程中要感謝指引教師孫教師和劉教師，她們對我有很大協(xié)助。由于客觀條件限制，沒能將指令程序通過編程器送入PLC進行模仿運營，也未進行系統(tǒng)模仿調(diào)試和完善程序。此外，硬件系統(tǒng)安裝，以及對整個系統(tǒng)進行現(xiàn)場調(diào)試和試運營都無法完畢，若后來條件容許，以上局限性之處有待完善。參照文獻1廖常初主編S7-200PLC基本教程（第二版）機械工業(yè)出版社2李增國主編傳感器與檢測技術(shù)北京航空航天大學大學出版社3張勇主編電機拖動與控制 機械工業(yè)出版社4呂汀主編變頻技術(shù)與原理機械工業(yè)出版社5吳麗主編電氣控制與PLC應用技術(shù)機械工業(yè)出版社附錄PLC連線圖

附錄程序TITLE=PROGRAMCOMMENTSNetwork1//高速計數(shù)器選取HSC0，工作模式4，容許更新當前值和預置值，清除當前值，建立中斷事件LDSM0.1MOVB16#F8，SMB37HDEF0，4ATCHINT0，12HSC1Network2LDSM0.0SS0.1，1Network3//程序段S0.1開始，功能是讀撥碼盤值LSCRS0.1Network4//選通LDSM0.0SQ1.2，1Network5//撥碼盤個十位LDQ1.2MOVBIB15，VB0Network6LDSM0.0RQ1.2，0SQ1.3，1Network7//撥碼盤百位和千位LDQ1.3MOVBIB15，VB1Network8LDSM0.0RQ1.3，0SQ1.4，1Network9//撥碼盤萬位和十萬位LDSM0.0MOVBIB15，VB2RQ1.4，0Network10//分離得到十位千位LDSM0.0MOVBVB100，AC0MOVBAC0，VB6SRBVB6，4MOVBVB101，AC0MOVBAC0，VB7SRBVB7，4Network11//將相應位乘倍數(shù)LDSM0.0MOVBVB4，AC0MOVW+10，VW7MULAC0，VD5MOVBVB5，AC0MOVW+100，VW8MULAC0，VD6MOVBVB6，AC0MOVW+1000，VW9MULAC0，VD7MOVBVB7，AC0MOVW+10000，VW10MULAC0，VD8Network12//得到最后撥盤碼值，存在VD8LDSM0.0MOVBVB3，AC0MOVDVD5，AC1+IAC0，AC1MOVDVD6，AC0+IAC0，AC1MOVDVD7，AC0+IAC0，AC1MOVDVD8，AC0+IAC0，AC1MOVDAC1，VD8MOVWAC1，AC0-I+4000，AC0MOVDAC0，VD9Network13//程序段S0.1結(jié)束LDSM0.0CSCRENetwork14//在手動控制方式下，按啟動按扭有效接通主電路LDSM0.0LDI0.4AI0.2LDQ0.3AQ0.4OLDALD=Q0.3=Q0.4Network15//工作方式選取，若I0.4閉合，則為手動控制方式LDSM0.0AI0.4AQ0.3AQ0.4SS0.2，1Network16//手動控制程序段S0.2開始LSCRS0.2Network17//矯正機邁進LDSM0.0AI0.5ANI0.6=Q1.4Network18//矯正機后退LDSM0.0AI0.6ANI0.5=Q1.2=Q1.4Network19//夾送輥邁進LDSM0.0AI0.7ANI1.0=Q1.7Network20//夾送輥后退LDSM0.0AI1.0ANI0.7=Q1.5=Q1.7Network21//停車控制LDSM0.0AI0.3RQ0.3，0RQ0.4，0RQ1.2，0RQ1.3，0RQ1.4，0RQ1.5，0RQ1.6，0RQ1.7，0SCRTS0.1Network22//若工作方式?jīng)]變化，返回工作方式選取LDSM0.0AQ0.3AQ0.4AI0.4SCRTS0.2Network23//程序段S0.2結(jié)束LDSM0.0CSCRENetwork24//自動方式選取LDSM0.0AQ0.3AQ0.4AI1.1AI1.4AI1.5AI1.7SS0.3，1Network25//程序段S0.3開始LSCRS0.3Network26//清高速計數(shù)器當前值，寫入變速點預置值，開全局中斷LDSM0.0MOVD+0，SMD38MOVDVD9，SMD42ENIHSC1Network27//啟動變頻器，以輸出40KZ運營LDSM0.0SQ1.2，1SQ1.3，1SQ1.5，1SQ1.6，1Network28//程序段S0.3結(jié)束LDSM0.0CSCRENetwork29LDSM0.0AQ0.3AQ0.4AI1.1AI1.4AI1.5AI1.7SS0.4，1Network30//程序段S0.4開始LSCRS0.4Network31//將當前值讀入AC0LDSM0.0MOVDSMD38，AC0Network32//矯正機比夾送輥快，放慢矯正速度LDSM0.0AI1.3AW<=AC0，+4000RQ1.2，0RQ1.3，0SQ1.