基于plc的鋼板定長(zhǎng)剪切控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)……

1、大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：基于 PLC鋼板定長(zhǎng)剪切系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：院系名稱(chēng)： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師：2014 年 06 月 18 日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)機(jī)械 姓名 下發(fā)日期 2013-11-28題目基于 PLC的鋼板定長(zhǎng)剪切控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)題電氣控制主要 內(nèi) 容 及 要 求內(nèi)容： (1) 根據(jù)鋼板剪切結(jié)構(gòu)，確定系統(tǒng)方案； (2) PLC的選用； (3) 光電編碼器的選用； (4) 控制系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)； (7) 根據(jù)橋鋼板定長(zhǎng)剪切系統(tǒng)運(yùn)行控制要求及系統(tǒng)PLC編程環(huán)境，設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件程序。要求： (1) 在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，培養(yǎng)較強(qiáng)的創(chuàng)新

2、意識(shí)和學(xué)習(xí)能力； (2) 收 集相關(guān)的資料和闡述設(shè)計(jì)的思維； (3) 熟悉系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，了解各部分性能。主 要 技 術(shù)參 數(shù)光電編碼器型號(hào)： EPC-755A 每轉(zhuǎn) 600 個(gè)脈沖PlC ：采用 FX2N-32MR,共 32 點(diǎn)， 16 點(diǎn)輸入， 16 點(diǎn)輸出，主要組成模塊為 CPU模塊、 I/0 擴(kuò)展模塊、功能擴(kuò)展模塊進(jìn)度 及 完 成 日 期4月 01日-4 月18日查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn) ,上交開(kāi)題報(bào)告；4 月 22 日 5 月 12 日系統(tǒng)方案選擇與論證 , 軟硬件設(shè)計(jì)；5 月 13 日 5 月 23 日主要參數(shù)計(jì)算及元器件的選擇 , 上交中期審核表；5 月 25 日 6 月 05 日完成畢業(yè)設(shè)

3、計(jì)論文書(shū)的撰寫(xiě) , 上交初稿；6月 06日 6月16日論文打印 ,完成答辯 PPT,準(zhǔn)備答辯。系主任簽字日期教研室主任簽字日期指導(dǎo)教師簽字日期指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)在為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中， 該同學(xué)能在老師的嚴(yán)格要求下順利完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作和論文的撰 寫(xiě)。程序能正確的運(yùn)行，界面安排合理，論文符合要求。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程，態(tài)度端正，學(xué)習(xí)也比 較認(rèn)真，時(shí)間安排也很合理，能按時(shí)到實(shí)驗(yàn)室，不存在無(wú)故早退或遲到的情況。能基本在每個(gè)階段完成 相應(yīng)的任務(wù)， 還能主動(dòng)加班， 做到時(shí)間上前緊后松。 當(dāng)然， 在這其間也存在一些不足和需要提高的地方。 例如，知識(shí)面不夠廣， 處理問(wèn)題和運(yùn)用知識(shí)的能力還有待提高， 不能積極主

4、動(dòng)的和老師交流工作的進(jìn)程。 希望該同學(xué)在以后的工作或?qū)W習(xí)中注意這些問(wèn)題，爭(zhēng)取更大的提高和進(jìn)步，取得更好的成績(jī)。指導(dǎo)教師 :畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱意見(jiàn)表設(shè)計(jì)題目 基于 PLC的鋼板定長(zhǎng)剪切控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)項(xiàng) 目評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（ A 級(jí)）滿(mǎn)分評(píng)分ABCDE文獻(xiàn)資 料利用 能力能獨(dú)立地利用多種方式查閱中外文 獻(xiàn)；能正確翻譯外文資料；能正確 有效地利用各種規(guī)范、 設(shè)計(jì)手冊(cè)等。10109876綜合運(yùn) 用能力研究方案設(shè)計(jì)合理； 設(shè)計(jì)方法科學(xué)； 技術(shù)線路先進(jìn)可行；理論分析和計(jì) 算正確；動(dòng)手能力強(qiáng)；能獨(dú)立完成 設(shè)計(jì)；能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)和 解決實(shí)際問(wèn)題； 研究結(jié)果客觀真實(shí)。20192017181516131412設(shè)計(jì)質(zhì) 量

5、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)；邏輯性強(qiáng)；語(yǔ)言文 字表準(zhǔn)確流暢； 格式、 圖、表規(guī)范； 有一定的學(xué)術(shù)水平或?qū)嶋H價(jià)值4037-4032-3628-3125-2724創(chuàng)新能 力有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)；所做工作有較大突破；設(shè)計(jì)有獨(dú)到見(jiàn)解151513-1411-12109工作量工作量飽滿(mǎn)；圓滿(mǎn)完成了任務(wù)書(shū)所 規(guī)定的各項(xiàng)任務(wù)。151513-1411-12109總分是否同意將該設(shè)計(jì)提交答辯：是（ ） 否（ ）具體評(píng)閱及修改意見(jiàn)：評(píng)閱人：年月日注：1. 請(qǐng)按照 A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)出設(shè)計(jì)（論文）各項(xiàng)目的具體得分，并填寫(xiě)在相應(yīng)項(xiàng)目的評(píng)分欄中；2. 計(jì)算出總分。若總分 60 分，“設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量” 24 分，建議不能提交論文評(píng)閱乃至答辯。

6、該設(shè)計(jì)（論文）須限期修改合格后重新申請(qǐng)答辯。3. 評(píng)閱意見(jiàn)欄不夠可另附頁(yè)。答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)評(píng) 定 成 績(jī)周記說(shuō)明書(shū) （或論文）圖紙答辯總評(píng)答辯委員會(huì)主席簽字日期（5%）（65%）（30%）百分制等級(jí)制摘要隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)控制面臨著新的 挑戰(zhàn)。PLC以其體積小、功能齊全、價(jià)格低廉和可靠性高等方面獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè) 領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。 PLC的使用大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自控程度，為企業(yè) 提供了更可靠的生產(chǎn)保障。 如何在 PLC自動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)揮 PLC的優(yōu)勢(shì)是目前自動(dòng)控制 學(xué)科的重要課題之一。為實(shí)現(xiàn)鋼板定長(zhǎng)剪切生產(chǎn)線的安全、 高精度、 可靠和高效的自動(dòng)控

7、制， 全面分析 了鋼板定長(zhǎng)剪切生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)、 工作原理及控制特點(diǎn)， 提出了一種基于可編程控制器 的鋼板定長(zhǎng)剪切生產(chǎn)線 PLC 控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以 PLC（可編程控制器）為控制核心 , 采用光電編碼器測(cè)量鋼板長(zhǎng)度，光電編輸出與轉(zhuǎn)速成一定關(guān)系的脈沖信號(hào)，通過(guò) PLC 高速計(jì)數(shù)器記錄脈沖的個(gè)數(shù)用， 間接測(cè)量出鋼板的長(zhǎng)度， 待鋼板長(zhǎng)度達(dá)到在高速計(jì)數(shù) 器中預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí)，主電動(dòng)機(jī)制動(dòng)且剪切機(jī)動(dòng)作，即實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)切割。關(guān)鍵詞： 定長(zhǎng)剪切,可編程控制器PLC, 光電編碼器ABSTRACTWith the rapid development of science and technology, modern i

8、ndustrial control system is more and more complex, traditional control science faces new challenges. PLC with its small volume, complete functions, low cost and high reliability has unique advantages, won a wide application in all fields. The use of PLC control system can be greatly improved the rel

9、iability and control level, for the enterprise provides a more reliable production security. How to play to the advantages of PLC in the field of PLC automatic control is one of the important topics of current automatic control subjectsTo achieve the security of the steel plate fixed length shearing

10、 production line, high precision, reliable and efficient automatic control, comprehensive analysis of the steel plate fixed length shearing production line of the structure, working principle and control characteristics, this paper proposes a fixed length shear production line based on programmable

11、controller PLC control system. The system with PLC (programmable controller) as control core, steel plate length measurement by photoelectric encoder, photoelectric pulse signal output and the speed with a certain relationship, through the PLC high-speed counter records the number of the pulse with

12、indirect measure the length of the steel plate, for steel plate length reaches the preset value, in the high speed counter main motor brake and shear power, namely the realization of fixed length cutting.KEYW ORD：S fixed-length cutting, PLC programmable controller, photoelectricencod1 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。 錯(cuò)誤!未

13、定義書(shū)簽。 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3444666689910101010101212131515目錄摘要 IABSTRACT I I第 1 章 緒論 課題背景和目的意義 設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制要求 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 光電編碼器 光電編碼器的原理 光電編碼器的選型 光電編碼器脈沖數(shù)計(jì)算 PLC 控制原理及選型 PLC 定義 PLC 構(gòu)成 CPU 構(gòu)成 I/O 模塊 電源模塊 PLC 特點(diǎn) PLC 選型 PLC 的型號(hào)選擇 I/O 模塊的選型 第 4 章 電氣原理及軟件設(shè)計(jì) 電氣原理設(shè)計(jì) TOC o 1-5 h z

14、 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 系統(tǒng)控制方案 15 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document PLC I/O 分配 16 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document PLC 硬件接線 17 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 程序設(shè)計(jì) 17第 5 章 總結(jié) 20 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 致謝 21 HYPERLINK l bookmark56 o Cur

15、rent Document 參考文獻(xiàn) 22 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 附錄 I 22 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 附錄 II 22第1章 緒論課題背景和目的意義定長(zhǎng)剪切機(jī)是一種精確控制板材加工尺寸，將大型板塊進(jìn)行定長(zhǎng)剪切的設(shè) 備。傳統(tǒng)定長(zhǎng)剪切機(jī)采用繼電器作為控制器件， 其控制系統(tǒng)較復(fù)雜， 參數(shù)改變不 靈活，大量接線使系統(tǒng)可靠性降低，維修率高，降低了生產(chǎn)效率。 PLC以其靈活 性、快速性、可靠性和性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)越來(lái)越受到企業(yè)或者團(tuán)體設(shè)計(jì)者們的歡迎， 在各行各業(yè)的應(yīng)用非常廣泛。 用 P

16、LC替代繼電器設(shè)計(jì)剪切控制系統(tǒng)， 具有操作簡(jiǎn) 單，運(yùn)行可靠，抗干擾能力強(qiáng)，編程方便，控制精度高的明顯優(yōu)勢(shì)?；谝陨?PLC特點(diǎn)，本課題主要研究如何應(yīng)用 FX2N PLC設(shè)計(jì)一個(gè)薄鋼板定長(zhǎng)剪切控制系 統(tǒng)，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何提高定長(zhǎng)剪切的精度。設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長(zhǎng)， 社會(huì)對(duì)各類(lèi)板材的需求量不斷增長(zhǎng)， 對(duì)板材 加工的精度提出了更高的要求，人們希望能夠精確對(duì)板材進(jìn)行定長(zhǎng)切割。另外， 隨著企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇和人力資源成本的上升， 廠家為了在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有 利地位，除了保證板材加工的精度外，對(duì)板材加工的效率也提出了更高的要求。 鋼板剪切的主要設(shè)備是剪切機(jī)，而普通剪切機(jī)存在諸多不足。

17、加工精度不高造成加工精度不高的主要原因， 一方面是加工尺寸由操作人員用普通鋼尺手 動(dòng)測(cè)得， 精度難以保證； 另一方面采用異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 這樣不僅 定位精度低， 而且易造成剪切面的機(jī)械偏差， 這種偏差隨加工板材寬度增加而加 大。操作繁瑣，容易出錯(cuò)剪切機(jī)需要人工操作， 剪切動(dòng)作的控制需人工完成， 占用人力資源， 也容易 出錯(cuò)。能耗大，效率低剪切機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)一般使用普通異步電機(jī)， 在剪板過(guò)程中不斷啟停， 能耗大、 效率低。基于上述情況，面對(duì)板材生產(chǎn)加工企業(yè)迫切需要高精度、 高效率的生產(chǎn)設(shè)備， 在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)， 剪板機(jī)發(fā)展趨勢(shì)和需求方向是： 一些資金雄厚的企業(yè)， 出巨資 購(gòu)買(mǎi)全新數(shù)控剪切

18、機(jī)； 相當(dāng)一批中小企業(yè)沒(méi)有足夠的資金， 希望通過(guò)對(duì)原設(shè)備的 技術(shù)改造來(lái)滿(mǎn)足要求。 對(duì)普通剪切機(jī)或傳統(tǒng)自動(dòng)剪切機(jī)升級(jí)改造， 提高工作效率 和剪板精度，降低能耗，這方面有較大的市場(chǎng)需求。PLC一直以來(lái)為各種工業(yè)設(shè)備提供了非常多的控制功能， 不斷完善和擴(kuò)展的 網(wǎng)絡(luò)功能， 朝著高性能小型化發(fā)展。 用可編程序控制器進(jìn)行控制， 省去了如繼電 器之類(lèi)的固體電子器件， 簡(jiǎn)化了繁雜的硬件接線線路， 使控制具有極強(qiáng)的的柔性 和功能的可拓展性；同時(shí)可編程序控制器具有性能穩(wěn)定 , 工作可靠，操作簡(jiǎn)單， 調(diào)節(jié)方便，自動(dòng)保護(hù)等特點(diǎn)。PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求， 以提高生產(chǎn)

19、效率 和產(chǎn)品質(zhì)量為目的的。 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則。（1）滿(mǎn)足要求原則最大限度的滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的首要前提， 也是設(shè)計(jì) 中最重要的一條原則。（2）安全可靠原則控制系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行中能否達(dá)到安全、 可靠、穩(wěn)定，對(duì)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān) 重要。為了達(dá)到這一點(diǎn)，要求在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、器件選擇和軟件編程上全面考慮。例 如，在設(shè)計(jì)上應(yīng)該保證 PLC程序不僅在正常條件下能正確運(yùn)行， 而且在一些非正 常情況下也能正常工作。 系統(tǒng)應(yīng)該具有能接受并且只能接受合法操作， 對(duì)非法操 作程序能予以拒絕的能力。（3）經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則經(jīng)濟(jì)實(shí)用也是系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要原則， 這就要求不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，

20、而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)既方便又低成本。4）適應(yīng)發(fā)展原則控制系統(tǒng)的要求也一定會(huì)不斷的在提高和完善。 在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)， 要考慮 今后的發(fā)展和完善，這就是要求選擇的 PLC機(jī)型和輸入 / 輸出模塊要能適應(yīng)發(fā)展 的需要，要適當(dāng)留有發(fā)展余量。方案論證方案一：在剪板機(jī)刀口后面安裝一個(gè)接近開(kāi)關(guān)， 當(dāng)鋼板經(jīng)過(guò)夾送輥， 通過(guò)刀口到達(dá)預(yù) 定位置，接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到鋼板頭已經(jīng)到達(dá)就啟動(dòng)剎車(chē)系統(tǒng)停車(chē)，并發(fā)送信號(hào)給 PLC， PLC發(fā)送信號(hào)啟動(dòng)沖壓系統(tǒng)將鋼板剪切。改變接近開(kāi)關(guān)距離刀口的長(zhǎng)度就 能夠方便改變要剪切鋼板的尺寸。此方案的好處是原理簡(jiǎn)單，安裝和維護(hù)方便， 編程較容易。不足的是，鋼板的長(zhǎng)度只有到達(dá)位置和沒(méi)有到

21、達(dá)位置兩種粗略狀態(tài)， 系統(tǒng)不能夠監(jiān)測(cè)實(shí)際尺寸跟設(shè)定參數(shù)差距值， 因此使 PLC控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)幅度不好 把握，很難得到預(yù)想結(jié)果，造成誤差較大。針對(duì)方案一顯現(xiàn)的不足， 可用旋轉(zhuǎn)光電編碼器測(cè)量實(shí)際的鋼板尺寸， 安裝光 電編碼器和夾送輥同軸， 根據(jù)夾送輥的周長(zhǎng)和旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)能方便地計(jì)算出鋼板經(jīng)過(guò) 夾送輥的尺寸， 將檢測(cè)數(shù)據(jù)以脈沖形式反饋到 PLC進(jìn)行處理存儲(chǔ)。 當(dāng)檢測(cè)到鋼板 尺寸與設(shè)定值一致， PLC啟動(dòng)沖壓系統(tǒng)將鋼板剪切。本方案的優(yōu)點(diǎn)是，在不掉電 情況下，計(jì)數(shù)器能夠記錄鋼板的尺寸參數(shù)， 控制精度比方案一較高。 相對(duì)方案一， 方案二取消了接近開(kāi)關(guān)， 使用了旋轉(zhuǎn)增量式光電編碼器， 成本上較有上升， 編程 也較

22、復(fù)雜，但其控制精度較高，且成本在可承受范圍內(nèi)，性?xún)r(jià)比比較高，總體來(lái) 說(shuō)比方案一好。本設(shè)計(jì)采用方案二。第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制要求本設(shè)計(jì)的薄鋼板定長(zhǎng)剪切控制系統(tǒng)要達(dá)到以下控制要求：（ 1）待切材料從左向右牽引電動(dòng)機(jī)前行， 光電編碼器信號(hào)用來(lái)測(cè)量牽引的長(zhǎng) 度，待牽引長(zhǎng)度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí)，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)且剪切機(jī)動(dòng)作。（ 2）通過(guò) PLC高速計(jì)數(shù)器控制指令和光電編碼器實(shí)現(xiàn)精確定長(zhǎng)切割。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理鋼板定長(zhǎng)剪切生產(chǎn)線由開(kāi)卷機(jī)、 校平機(jī)、 剪切機(jī)和堆垛機(jī)四部分組成， 如圖 2-1 所示。鋼卷經(jīng)校平機(jī)壓平，按照給定剪切長(zhǎng)度定位后，剪切機(jī)將鋼板剪切成 成品，再由堆垛機(jī)的皮帶輸送入框堆垛。 開(kāi)卷機(jī)

23、無(wú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 采用電磁抱閘制動(dòng)； 校平機(jī)采用異步電機(jī) M1驅(qū)動(dòng)，經(jīng)皮帶減速后由傳動(dòng)箱將運(yùn)動(dòng)傳遞給各主動(dòng)輥， 上下輥的壓緊力由分布在四角的四個(gè)螺栓施加， 用于測(cè)量鋼板長(zhǎng)度的光電編碼器 經(jīng)傳動(dòng)連接在最后一根測(cè)長(zhǎng)輥側(cè)；剪板機(jī)采用下傳動(dòng)式剪板機(jī)，由異步電機(jī) M2 驅(qū)動(dòng), 通過(guò)控制 M2正反轉(zhuǎn)來(lái)控制剪切機(jī)構(gòu)的上下運(yùn)動(dòng)； 堆垛機(jī)由輸送帶和料框組 成，輸送帶由異步電機(jī) M3驅(qū)動(dòng)。圖 2-1 鋼板定長(zhǎng)剪切生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)示意圖工作原理： 待切材料從左向右牽引電動(dòng)機(jī)前行， 光電編碼器通過(guò)測(cè)量電動(dòng)機(jī) M1的轉(zhuǎn)速，輸出與轉(zhuǎn)速成一定關(guān)系的脈沖信號(hào)， 通過(guò) PLC高速計(jì)數(shù)器記錄脈沖的 個(gè)數(shù)用，間接測(cè)量出牽引的長(zhǎng)度， 待牽引長(zhǎng)

24、度達(dá)到在高速計(jì)數(shù)器中預(yù)先設(shè)定的數(shù) 值時(shí)，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)且切刀動(dòng)作，即實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)切割。第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)光電編碼器光電編碼器的原理光電編碼器是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。 這是目前應(yīng)用最多的傳感器， 光電編碼器是由光柵盤(pán)和光電 檢測(cè)裝置組成。 光柵盤(pán)是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。 由于 光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸， 電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)， 光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)， 經(jīng)發(fā)光二極 管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào) 6 ，其原理示意圖如圖 3-1 所示；通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖 3-1 光電編碼器的原理圖

25、光電編碼器的選型在光電編碼器的使用過(guò)程中， 對(duì)于其技術(shù)規(guī)格通常會(huì)提出不同的要求， 其中 最關(guān)鍵的就是它的分辨率、 精度、輸出信號(hào)的穩(wěn)定性、 響應(yīng)頻率、 信號(hào)輸出形式。（1）分辨率，光電編碼器的分辨率是以編碼器軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周所產(chǎn)生的輸出信 號(hào)基本周期數(shù)來(lái)表示的，即脈沖數(shù) / 轉(zhuǎn)（PPR）。根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，可選擇分 辨率通常在 5006000PPR的增量式光電編碼器，（2）精度，精度是一種度量在所選定的分辨率范圍內(nèi)，確定任一脈沖相對(duì) 另一脈沖位置的能力。（3）輸出信號(hào)的穩(wěn)定性， 編碼器輸出信號(hào)的穩(wěn)定性是指在實(shí)際運(yùn)行條件下， 保持規(guī)定精度的能力。 影響編碼器輸出信號(hào)穩(wěn)定性的主要因素是溫度對(duì)電子器件

26、造成的漂移、外界加于編碼器的變形力以及光源特性的變化。（4）響應(yīng)頻率，編碼器輸出的響應(yīng)頻率取決于光電檢測(cè)器件、電子處理線 路的響應(yīng)速度。（5）信號(hào)輸出形式，推挽式輸出方式由上下兩個(gè) NPN型的三極管組成，當(dāng) 其中一個(gè)三極管導(dǎo)通時(shí)， 另外一個(gè)三極管則關(guān)斷。 電流通過(guò)輸出側(cè)的兩個(gè)晶體管 向兩個(gè)方向 流入，并始終輸出電流。因此它阻抗低，而且不太受噪聲和變形波的影響，主要 應(yīng)用領(lǐng)域有自動(dòng)化設(shè)備、切割機(jī)械、印刷機(jī)械、包裝機(jī)械和針織機(jī)械等。下表 3-1 是 EPC-755A型光電編碼器的主要參數(shù) 。表 3-1 EPC-755A 型光電編碼器的主要參數(shù)主要參數(shù) 參數(shù)說(shuō)明輸入電壓0 70和 085時(shí)為0 10

27、0時(shí)為輸入電流最大無(wú)負(fù)載電流為 100mA輸入波動(dòng)在 0 100KHz時(shí)，峰峰之間為 100mV輸出波形增量式，正交輸出，當(dāng)轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)， A 通道的方波領(lǐng)先 B通道輸出電路推挽輸出每通道最大驅(qū)動(dòng)電流 20mA，基準(zhǔn)脈沖每轉(zhuǎn)一周輸出 600 個(gè)脈沖。頻率響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) 10KHz，可選高達(dá) 1MHz?？垢蓴_性經(jīng) IEC 801-3 測(cè)試，符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)。分辨率1-10000PPR2001999 PPR：o （弧度分）之內(nèi)（機(jī)械角度）精度2000 3000 PPR：o （弧度分）之內(nèi)（機(jī)械角度）3000 PPR以上另附加插值誤差 o （機(jī)械角度）光電式旋轉(zhuǎn)編碼器是轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角的檢測(cè)元件， 它是通過(guò)電轉(zhuǎn)

28、換將輸出軸上的 機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器， 是目前應(yīng)用最多的傳感器。 光電 編碼器是由光柵盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成的。旋轉(zhuǎn)編碼器分為絕對(duì)式和增量式兩 種，絕對(duì)式編碼器在碼盤(pán)上分層刻上表示角度的二進(jìn)制數(shù)碼或循環(huán)碼 （格雷碼）， 通過(guò)接收器將該數(shù)碼送入計(jì)算機(jī)。 絕對(duì)式編碼器常用于檢測(cè)轉(zhuǎn)角， 若需得到轉(zhuǎn)速， 必須對(duì)轉(zhuǎn)角進(jìn)行微分處理。增量式編碼器在碼盤(pán)上均勻地刻制一定數(shù)量的光柵。 光電編碼器的光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)， 經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)， 其原理如圖 所示。通過(guò)計(jì)算每秒鐘光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能得到當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)

29、速， 此外為判斷旋轉(zhuǎn)方向，光柵還可以提供相位差 90的雙向脈沖正交信號(hào)。增量式光電編碼器輸出兩路相位相差 90的脈沖信號(hào) A 和 B，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 時(shí)，脈沖信號(hào) A 的相位超前脈沖信號(hào) B的相位 90，經(jīng)邏輯電路處理后形成高 電平方向信號(hào)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，脈沖信號(hào) A 的相位滯后于脈沖信號(hào) B 的相位 90，經(jīng)邏輯電路處理后的方向信號(hào)為低電平。 因此根據(jù)超前和滯后的關(guān)系可以 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向判別的原理如圖 3-1 所示。圖 3-2 區(qū)分旋轉(zhuǎn)方向的 A、 B 兩組脈沖序列光電編碼器脈沖數(shù)計(jì)算為方便計(jì)算，采用 1:1 的同步帶將測(cè)量輥的轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)給編碼器， 即編碼器的轉(zhuǎn)數(shù)與測(cè)量輥的轉(zhuǎn)數(shù)相同。

30、通過(guò)測(cè)量編碼器的脈沖數(shù)即可測(cè)量鋼板的長(zhǎng)度， 在剪切定長(zhǎng)鋼板時(shí)，通過(guò)以下公式即可計(jì)算出定長(zhǎng)鋼板所對(duì)應(yīng)的編碼器脈沖數(shù)：n=L2RN 600n600L2R式中 n 校平機(jī)輥?zhàn)樱ň幋a器）旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)；L 鋼板長(zhǎng)度；R 測(cè)量輥?zhàn)影霃剑籒 長(zhǎng)度為 L 的鋼板對(duì)應(yīng)的光電編碼器脈沖數(shù)。PLC 簡(jiǎn)介及控制原理3.2.1 PLC 定義PLC可編程序控制器： PLC英文全稱(chēng) Programmable Logic Controller , 中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，定義是 : 一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān) 為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ) 程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 , 順序控制，定時(shí)，計(jì)

31、數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令， 并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 / 輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。3.2.2 PLC 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。CPU 的構(gòu)成CPU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(hù)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

32、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(hù)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。在使用者看來(lái)，不必要詳細(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)

33、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。I/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 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(kāi)關(guān)量輸入（ DI），開(kāi)關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI）， 模擬量輸出（ AO）等模塊。開(kāi)關(guān)量是指只有開(kāi)和關(guān)（或 1和 0）兩種

34、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(lèi)如下：開(kāi)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(lèi)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，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。電源模塊PLC電源用于為 PLC各模塊的集

35、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(lèi)型有：交流電源（ 220VAC或 110VAC），直流電源（常用的為 24VAC）。PLC 特點(diǎn)使用靈活、通用性強(qiáng) PLC的硬件是標(biāo)準(zhǔn)化的，加之 PLC的產(chǎn)品已系列 化，功能模塊品種多，可以靈活組成各種不同大小和不同功能的控制系統(tǒng)。在 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在 PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出信號(hào)線。當(dāng)需 要變更控制系統(tǒng)的功能時(shí)， 可以用編程器在線或離線修改程序， 同一個(gè) PLC裝置 用于不同的控制對(duì)象，只是輸入輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)微機(jī)功能強(qiáng)大但抗干擾能力差， 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的 電磁干擾

36、，電源波動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化，都可能導(dǎo)致一般通用微機(jī) 不能正常工作； 傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)， 但由于存在大量 的機(jī)械觸點(diǎn)（易磨損、燒蝕）而壽命短，系統(tǒng)可靠性差。 PLC采用微電子技術(shù)， 大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來(lái)完成， 大部分繼電器和繁雜連線被軟 件程序所取代，故壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高，從實(shí)際使用情況來(lái)看，PLC控制系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間一般可達(dá) 45 萬(wàn)小時(shí)。 PLC采取了一系列硬件和軟件抗干 擾措施，能適應(yīng)有各種強(qiáng)烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，并具有故障自診斷能力。如一般 PLC能抗 1000V、1ms脈沖的干擾，其工作環(huán)境溫度為 060，無(wú)需強(qiáng)迫風(fēng)冷。接口簡(jiǎn)單、

37、維護(hù)方便 PLC的接口按工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)，有較強(qiáng)的帶 負(fù)載能力（輸入輸出可直接與交流 220V，直流 24V等強(qiáng)電相連），接口電路一 般亦為模塊式， 便于維修更換。 有的 PLC甚至可以帶電插拔輸入輸出模塊， 可不 脫機(jī)停電而直接更換故障模塊，大大縮短了故障修復(fù)時(shí)間。體積小、功耗小、性?xún)r(jià)比高以小型 PLC為例，它具有 128個(gè)I/O 接口， 可相當(dāng)于 400800 個(gè)繼電器組成的系統(tǒng)的控制功能，不帶接口的空載功耗為， 其成本僅相當(dāng)于同功能繼電器系統(tǒng)的 1020。PLC的輸入輸出系統(tǒng)能夠直觀地 反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài)，還能通過(guò)各種方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)， 如內(nèi)部工作狀態(tài)、通訊狀態(tài)、

38、I/O 點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，對(duì)此均有醒 目的指示，非常有利于運(yùn)行和維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。編程簡(jiǎn)單、容易掌握 PLC是面向用戶(hù)的設(shè)備， PLC的設(shè)計(jì)者充分考慮 了現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣。 大多數(shù) PLC的編程均提供了常用的梯形圖方 式和面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令方式。編程語(yǔ)言形象直觀，指令少、語(yǔ)法簡(jiǎn)便，不 需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言， 具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員都可在短時(shí)間 內(nèi)掌握。利用專(zhuān)用的編程器，可方便地查看、編輯、修改用戶(hù)程序。設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短用繼電器接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程， 必須首先按工藝要求畫(huà)出電氣原理圖， 然后畫(huà)出繼電器屏 （柜）的布置和接線圖 等，進(jìn)行安

39、裝調(diào)試，以后修改起來(lái)十分不便。而采用 PLC控制，由于其靠軟件實(shí) 現(xiàn)控制，硬件線路非常簡(jiǎn)潔，并為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性 能、容量（輸入輸出點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存大?。┑冗x用組裝，而大量具體的程序編制工作 也可在 PLC到貨前進(jìn)行， 因而縮短了設(shè)計(jì)周期， 使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。 由于 用軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能， 大大減輕了繁重的安裝接線工作， 縮短 了施工周期。 PLC是通過(guò)程序完成控制任務(wù)的， 采用了方便用戶(hù)的工業(yè)編程語(yǔ)言， 且都具有強(qiáng)制和仿真的功能， 故程序的設(shè)計(jì)、 修改和調(diào)試都很方便， 這樣可大大 縮短設(shè)計(jì)和投運(yùn)周期。PLC 選型3.3.1 PLC 的型號(hào)選擇對(duì) PLC型

40、號(hào)選擇的基本原則是在滿(mǎn)足功能要求及保證可靠、 維護(hù)方便的前提 下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比，選擇時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。（1）PLC的硬件功能一些系統(tǒng)對(duì) PLC的功能有特殊要求 ,如通信、網(wǎng)絡(luò)、 PID閉環(huán)控制,響應(yīng)速度 快, 高速計(jì)數(shù)和運(yùn)動(dòng)控制。模塊化 PLC應(yīng)該考慮是否有相應(yīng)的特殊功能模塊。對(duì) 模擬輸入 /輸出系統(tǒng)， PLC需要考慮最大的模擬 I / O是否可以滿(mǎn)足要求 , 模塊 的分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間，以及平均每點(diǎn)的價(jià)格。本系統(tǒng)不需要跨范圍使用PLC，對(duì)某些功能或信號(hào)也沒(méi)有特殊的速度要求，不需要選用具有高速 I/O 功能的 PLC。（2 ）PLC指令系統(tǒng)的功能對(duì)于小型單臺(tái)僅需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備，一般的

41、小型 PLC便可以滿(mǎn)足要求。 如果系統(tǒng)要求 PLC完成某些特殊的功能， 應(yīng)考慮 PLC指令系統(tǒng)是否有相應(yīng)的指令 來(lái)支持。此系統(tǒng)只需用開(kāi)關(guān)量控制，選用一般小型 PLC即可。（3）PLC物理結(jié)構(gòu)的選擇PLC按結(jié)構(gòu)分類(lèi)，可分為整體式、組合式、疊裝式和板式 4 類(lèi)。整體式結(jié)構(gòu) 的 PLC把電源、 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O 系統(tǒng)都集成在一個(gè)單元內(nèi)。整體式結(jié)構(gòu)的特 點(diǎn)是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便，其缺點(diǎn)是輸入與輸出點(diǎn)數(shù)有限定的 比例。小型機(jī)多為整體式結(jié)構(gòu)。 考慮此系統(tǒng)控制比較簡(jiǎn)單， 應(yīng)用于小批量的生產(chǎn) 線故此選擇整體式 PLC的結(jié)構(gòu)形式較為合適。（4）確定輸入 / 輸出（ I/O ）點(diǎn)數(shù)并以此選擇

42、 PLC類(lèi)型綜合對(duì)比三菱 FX 系列（包括 FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西門(mén)子 系列、 OMRO系N列中的 PLC,本系統(tǒng)可選擇 PLC型號(hào)為： FX2N32MR，合計(jì)總數(shù) 32點(diǎn) 16點(diǎn)輸入， 16點(diǎn)繼電器輸出；其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他 PLC。PLC的型號(hào)選好后，根據(jù) I/O 表和可以供選擇的 I/O 模塊的類(lèi)型，確定 I/O 模塊的型號(hào)和塊數(shù)。選擇 I/O 模塊時(shí)， I/O 點(diǎn)數(shù)一般應(yīng)留有一定的余量，以備今 后系統(tǒng)改進(jìn)或者擴(kuò)充時(shí)使用。I/O 模塊的選型（1）開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸入電壓為 AC220VD C24V。直流輸入電路延遲時(shí)間較短 , 可以

43、直接和接近開(kāi)關(guān)、 光電開(kāi)關(guān)和其他電子輸入設(shè)備連接。 交流輸入模式適合于 在有油霧、灰塵的條件下使用 , 在這些條件下交流輸入觸點(diǎn)的接觸較為可靠。（2）開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇開(kāi)關(guān)輸出模塊是低電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)在 PLC外部開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出裝置 ,實(shí)現(xiàn) PLC 信號(hào)內(nèi)部和外部電氣隔離。在選擇時(shí)應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面 :繼電器型輸出模塊的工作電壓范圍廣， 觸點(diǎn)的導(dǎo)通壓降小， 承受瞬時(shí)過(guò)電壓 和瞬時(shí)過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但是速度動(dòng)作較慢，觸點(diǎn)壽命（動(dòng)作次數(shù)）有一定的 限制。如果系統(tǒng)的輸出信號(hào)變化不是很頻繁，優(yōu)先選用繼電器型的。（3）輸出方式開(kāi)關(guān)輸出模塊有繼電器輸出 , 晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。繼電器輸出是便宜

44、的 ,可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載 ,可用于直流負(fù)載 , 傳導(dǎo)電壓降 小,同時(shí)有更好的能力去承受暫態(tài)過(guò)電壓和過(guò)電流 ,它屬于接觸單元 , 緩慢的速度 （ 驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載 , 接觸行動(dòng)頻率必須小于 1 hz）, 短壽命和可靠性較差 , 只適合于頻 繁的開(kāi)啟和關(guān)閉。對(duì)于經(jīng)常打開(kāi)和關(guān)閉負(fù)載 , 應(yīng)選擇晶閘管輸出或輸出晶體管 , 他們屬于非接 觸式組件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載 , 和晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。 本系統(tǒng)為中小型生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)， 需要考慮價(jià)格相對(duì)要便宜， 而本系統(tǒng)對(duì)動(dòng) 作速度要求不高，所以選擇繼電器輸出作為輸出方式。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是 PLC選型的主要依據(jù)。控制系統(tǒng)中需要 12

45、個(gè) 輸入端口， 6 個(gè)輸出端口。為了保證輸出端的 COM端不會(huì)交叉連接，所以選擇了 32 點(diǎn)的 I/O 點(diǎn)數(shù)的 PLC，其輸出要驅(qū)動(dòng)電磁線圈， 屬于是既有交流負(fù)載， 又有直 流負(fù)載，所以應(yīng)選擇繼電器輸出方式。經(jīng)綜合考慮，選擇日本三菱公司的 PLC 進(jìn)行控制， FX2N系列 PLC的基本單元見(jiàn)表 3-1 。本設(shè)計(jì)選用的 PLC型號(hào)為 FX2N-32MR。FX2N-32MR速度塊功能強(qiáng)，它的基本 指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá) , 內(nèi)置的用戶(hù)存儲(chǔ)器為 8K步。I/O 點(diǎn)最多可擴(kuò)展到 32 個(gè)，并 提供多種特殊功能模塊或功能擴(kuò)展板， 可實(shí)現(xiàn)多軸定位控制， 機(jī)內(nèi)有實(shí)時(shí)鐘。 每 個(gè) FX2N的基本單元可擴(kuò)展 8 個(gè)特

46、殊單元。通過(guò)通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn) 多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，如 CC-Link ，AS-IPROFIBUS，Devieenet 等開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)通 信， RS-232C，RS-422C和 RS-485通信，并行鏈接，計(jì)算機(jī)鏈接和 I/O 鏈接4 。 表 3-1 FX2N系列 PLC 的基本單元型 號(hào) 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) 擴(kuò)展模 繼電器輸出 晶體管輸出 晶閘管輸 塊可FX2N-16MRFX2N-16MTFX2N-16MS88FX2N-32MRFX2N-32MTFX2N-32MS1616FX2N-48MRFX2N-48MTFX2N-48MS2424FX2N-64MRFX2N-64MTFX2N-64M

47、S3232FX2N-80MRFX2N-80MTFX2N-80MS4040FX2N-128MRFX2N-128MT6464第 4 章 電氣原理及軟件設(shè)計(jì)電氣原理設(shè)計(jì)圖 4-1 所示為電路電氣控制原理圖，其中， M1為驅(qū)動(dòng)校平機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)， 只需正轉(zhuǎn)； M2為驅(qū)動(dòng)剪切機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)， 需要正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)；M3為驅(qū)動(dòng)堆垛機(jī)輸 送帶的異步電機(jī)，只需正轉(zhuǎn) ; KM1控制校平機(jī)電機(jī) M1，KM2和 KM6分別控制剪切 機(jī)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)， YB1和 YB2分別是開(kāi)卷機(jī)料架和校平機(jī)電磁抱閘制動(dòng)用的電磁 線圈。4-1 電氣原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制方案鋼板剪切生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)如圖 4-2 所示，控制器采用三菱

48、的可編程控制器 FX2N-32MR， 其高速計(jì)數(shù)端子 X1 可用于接收光電編碼器的高速 脈沖，以測(cè)量鋼板長(zhǎng)度，其開(kāi)關(guān)量輸入端子用于接收按鈕等信號(hào)。圖 4-2 鋼板定長(zhǎng)剪切生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件體系結(jié)PLC I/O 分配PLC I/O 分配如表 4-1 所示表 4-1 I/O 分配表名稱(chēng)代號(hào)輸入點(diǎn)名稱(chēng)代號(hào)輸出點(diǎn)熱繼電器FR1FR8X0校平電機(jī)接觸器KM1Y0光電編碼器光電編碼器X1剪切電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM2Y1啟動(dòng)按鈕SB1X2輸送電機(jī)接觸器KM3Y2剪切機(jī)啟動(dòng)SB2X3開(kāi)卷制動(dòng)接觸器KM4Y3校平機(jī)停止SB3X4校平制動(dòng)接觸器KM5Y4剪切機(jī)停止SB4X5剪切電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM6Y5輸送機(jī)停止SB5

49、X6開(kāi)卷機(jī)制動(dòng)停止SB6X7校平機(jī)制動(dòng)停止SB7X10系統(tǒng)停止SB8X11剪切機(jī)下限位開(kāi)關(guān)SQ1X12剪切機(jī)上限位開(kāi)關(guān)SQ2X13PLC 硬件接線根據(jù) PLC I/O 分配表，設(shè)計(jì)了 PLC控制系統(tǒng)接線圖，如圖 4-3 所示。圖中， PLC由單相 220VAC供電；輸入電路由開(kāi)關(guān)電源 24VDC供電， X001端子接光電編 碼器的脈沖輸出端， 急停按鈕采用常閉觸點(diǎn)， 其它按鈕采用常開(kāi)觸點(diǎn)； 輸出電路 中，控制接觸器線圈的采用單相 220VAC供電。圖 4-3 系統(tǒng)硬件接線圖程序設(shè)計(jì)生產(chǎn)線在自動(dòng)控制模式下可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作， 無(wú)需人工干預(yù)， 鋼板剪切長(zhǎng)度在 程序中設(shè)定， 校平機(jī)的啟動(dòng)由啟動(dòng)開(kāi)關(guān)控制，

50、 剪切機(jī)由上下兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)控制行 程，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)輸送帶一直工作。圖 4-4 為自動(dòng)控制模式程序流程圖。圖 4-4 自動(dòng)控制模式程序流程圖系統(tǒng)工作流程：按下啟動(dòng)按鈕 SB1，系統(tǒng)啟動(dòng)，校平機(jī)、輸送機(jī)同時(shí)工作； 當(dāng)鋼板長(zhǎng)度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)， 開(kāi)卷機(jī)進(jìn)行電磁制動(dòng)， 校平機(jī)斷電并且電磁制動(dòng)， 同 時(shí)剪切機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作， 當(dāng)剪切機(jī)構(gòu)移動(dòng)到下限位開(kāi)關(guān) SQ1時(shí)，剪切電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)， 剪切機(jī)構(gòu)上升， 當(dāng)剪切機(jī)構(gòu)上升至上限位開(kāi)關(guān) SQ2時(shí)，剪切機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)； 從而 完成一次鋼板定長(zhǎng)剪切工作。 在觸碰 SQ2同時(shí)，開(kāi)卷機(jī)、校平機(jī)的電磁制動(dòng)斷電， 校平機(jī)開(kāi)始工作，從而使整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)工作。根據(jù)鋼板定長(zhǎng)剪切系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)出

51、梯形圖，梯形圖如圖 3-4 所示。圖 4-5 系統(tǒng)硬件接線圖總結(jié)在陳老師的指導(dǎo)下進(jìn)行了為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)， 就要 求我們可以通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)鞏固我們的基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)， 提高我們分析、 設(shè)計(jì) 和開(kāi)發(fā)工程的能力。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，了解了鋼板定長(zhǎng)剪切行業(yè)概況，熟悉了 PLC 在工業(yè)控制系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。在大學(xué)所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，我們嘗試了基于 PLC的鋼板定長(zhǎng)剪切控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 提高了使用已知知識(shí)和獲取相關(guān)資料的能 力，進(jìn)一步培養(yǎng)了我們踏實(shí)、勤奮、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。本設(shè)計(jì)基本達(dá)到了預(yù)定目的，將 FX2N系列 PLC應(yīng)用到鋼板定長(zhǎng)剪切控制系 統(tǒng)中，通過(guò)合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計(jì)，改善

52、傳統(tǒng)剪切機(jī)的性能，還 通過(guò)高速計(jì)數(shù)器和光電編碼器的結(jié)合提高了定長(zhǎng)切割精度， 提高了生產(chǎn)速率， 節(jié) 省電能，降低故障。但本次設(shè)計(jì)中還存在諸多不足，還有待完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)所要求知識(shí)的綜合性較高， 各方面都要用到一點(diǎn)， 但是我的知識(shí)是 不能達(dá)到這樣的水平， 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了很多困難， 但我們?cè)诶щy面前并沒(méi) 有低頭認(rèn)輸， 而是通過(guò)各種方法來(lái)解決。 方法之一就是我們?cè)谄綍r(shí)里沒(méi)有注意到 的自學(xué)能力。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)， 培養(yǎng)了自己的自學(xué)能力， 為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)也奠定 了一定的基礎(chǔ)。 當(dāng)然一個(gè)好的畢業(yè)設(shè)計(jì)并不是一個(gè)人所能完成的， 它需要一個(gè)團(tuán) 體，而這個(gè)團(tuán)體也需要有一種敢于向一切困難挑戰(zhàn)的精神。通過(guò)對(duì)本例的設(shè)

53、計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到 PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。在本例中， 使我們學(xué)習(xí)到了如何對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 以及在元件選擇方面的許多知識(shí)。 在對(duì)系 統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)， 必須首先了解該系統(tǒng)的功能和任務(wù)， 在搞清楚這點(diǎn)以后才能對(duì)整 個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)， 然后才能根據(jù)系統(tǒng)的需要來(lái)進(jìn)行元件的選 取和系統(tǒng)的模塊化細(xì)分。近年來(lái)隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大， PLC技術(shù)已成為電子 技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)新的亮點(diǎn)， 使 PLC技術(shù)成為一門(mén)綜合應(yīng)用技術(shù)， 也是電子技術(shù) 發(fā)展也革新的一個(gè)潮流。隨著我們對(duì) PLC控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)的不斷加深， 相信在以后的工作和生產(chǎn)中我 們會(huì)更加深入透徹的利用 PLC來(lái)解決一些更加實(shí)

54、際的問(wèn)題。致謝四年的大學(xué)， 匆匆而過(guò)，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們四年所學(xué)的一個(gè)體現(xiàn)， 經(jīng)歷半年的 努力，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，慢慢的學(xué)習(xí)，逐漸的鞏固大學(xué) 所學(xué)的知識(shí)，期間有艱苦，有辛酸，也有欣喜，有快樂(lè)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 我們把以前所學(xué)都綜合起來(lái)， 感覺(jué)自己的水平提高很多。 我們了解到了做一個(gè)系統(tǒng)的基本常識(shí)，為我們以后從事技術(shù)工作打下良好的基 礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)的順利完成 , 首先要感謝我的指導(dǎo)老師。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，老師們給了我許許多多的幫助。 在評(píng)閱中， 兩位老師還指出了我設(shè)計(jì)中的許 多不足，使我的設(shè)計(jì)更加完善合理， 使我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)， 也學(xué)到了 很多待人處事道理。 老師們嚴(yán)謹(jǐn)

55、的治學(xué)態(tài)度、 縝密的思維方式、 踏實(shí)的工作作風(fēng) 和對(duì)事業(yè)的執(zhí)著， 以及對(duì)我的諄諄教誨都給我留下了深刻的印象， 并使我終身受 益。謹(jǐn)此對(duì)兩位老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。同時(shí)也感謝許多同學(xué)對(duì)我的支持和鼓勵(lì)， 感謝你們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上給我的幫 助，和我一起解決各種各樣的困難。此外，我還要感謝我的父母，謝謝他們一直 以來(lái)對(duì)我的學(xué)業(yè)的支持和幫助。 最后，祝所有關(guān)心、幫助和支持我的人們身體 健康、工作順利！參考文獻(xiàn)1 郭愛(ài)芳，王恒迪 .傳感器原理及應(yīng)用 M. 西安：西安電子科技大學(xué)出 版社， 290.陳有根,危韌勇.可編程序控制器概述 J. 大眾用電雜志 ,.殷洪義，吳建華 .PLC原理與實(shí)踐 .北京：

56、清華大學(xué)出版社，孫兵,趙斌,施永輝.基于 PLC的機(jī)械手混合驅(qū)動(dòng)控制 J. 液壓與氣動(dòng), 2005,(3):37-39.陳伯時(shí) . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003： 117-209.侯崇開(kāi) . 光電編碼器在剪切鋼板長(zhǎng)度測(cè)量中的應(yīng)用 A. 傳感器技術(shù)， 2005，24(7) ：76-77.張萬(wàn)忠，周淵深 . 可編程控制器應(yīng)用技術(shù) M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，王洪猛.基于 PLC 的過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) J .自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用 , 2004,23(7):25-27.Dierks, Henning. PLC - automata: a new class of imp

57、le-mentable realtime automataJ.TheoreticalComputer Sci-ence, 2001, 253(2)Deepak Alur, JohnCrup,i Dan Malks. J2EE核心模式 M, 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2005附錄 ILathesLathes are machine tools designed primarily to do turning, facing and boring, Very little turning is done on other types of machine tools, and none can

58、do it with equal facility. Because lathes also can do drilling and reaming, their versatility permits several operations to be done with a single setup of the work piece. Consequently, more lathes of various types are used in manufacturing than any other machine tool.The essential components of a la

59、the are the bed, headstock assembly, tailstock assembly, and the leads crew and feed rod.The bed is the backbone of a lathe. It usually is made of well normalized or aged gray or nodular cast iron and provides s heavy, rigid frame on which all the other basic components are mounted. Two sets of para

60、llel, longitudinal ways, inner and outer, are contained on the bed, usually on the upper side. Some makers use an inverted V-shape for all four ways, whereas others utilize one inverted V and one flat way in one or both sets, They are precision-machined to assure accuracy of alignment. On most moder