【基于PLC縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線非標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)10000字（論文）】

基于PLC縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線非標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：我國(guó)工業(yè)技術(shù)隨著現(xiàn)代化的需求和工業(yè)生產(chǎn)需求的不斷發(fā)展下，出現(xiàn)了一些關(guān)于工業(yè)技術(shù)和作業(yè)人員方面的問(wèn)題，例如市場(chǎng)人力資源的匱乏、操作人員安全事故、幫助企業(yè)減少不必要經(jīng)濟(jì)支出等一系列問(wèn)題也隨著工業(yè)需求而逐漸增多。在這些問(wèn)題中，施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全問(wèn)題也逐漸的受到了各方的重視，為了解決這些問(wèn)題，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的科技研究人員研究出了縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線流程不僅可以幫助企業(yè)減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失，流程化的作業(yè)讓其可以保障操作員的安全，而且還可以加速工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，更重要的是該設(shè)備可以廣泛的運(yùn)用到電器、汽車、工業(yè)商品加工所作業(yè)中，所以該設(shè)備廣受工業(yè)領(lǐng)域的制造商所喜愛(ài)。鑒于此，本文提出了集PLC、HMI、伺服驅(qū)動(dòng)于一體的縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線非標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以提高縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線生產(chǎn)效率。在介紹系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工藝的基礎(chǔ)上，闡述了PLC子系統(tǒng)的控制方案、與HMI的連接方式以及硬件組態(tài)，完成了校平、定尺送料、縱橫剪等功能模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了金屬卷料的開(kāi)卷、校平、送料以及堆垛等操作控制。仿真調(diào)試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)方案可行，并利用PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制，讓其剪裁模型呈現(xiàn)出高可控性、高效性、可靠性。并且該設(shè)備整體構(gòu)成零件由變頻器、小料車、開(kāi)卷機(jī)、送料機(jī)、校平機(jī)、擺橋、觸摸屏、縱橫裁剪機(jī)、廢料卷取機(jī)、橫剪機(jī)、輸送帶、排料架、堆垛臺(tái)等部件組成。關(guān)鍵詞：縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線，PLC，伺服驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)控制目錄TOC\o"1-3"\h\u179381.緒論 .緒論1.1課題研究背景及意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷上升,工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入高速發(fā)展新時(shí)代,對(duì)各種自動(dòng)化技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量都提出了更高的要求。各種領(lǐng)先技術(shù)有望在制造過(guò)程中以綜合應(yīng)用模式實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化和高效化,這也體現(xiàn)了我國(guó)當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的高科技水平和發(fā)展方向。在我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力不斷發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展也漸漸呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。我們生產(chǎn)方式從手工制造業(yè)到機(jī)械化生產(chǎn)線再到自動(dòng)化生產(chǎn)線。因考慮到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的要求以及各種小規(guī)模產(chǎn)品需求的逐步增加，提高自動(dòng)化生產(chǎn)水平，提高生產(chǎn)效率以及加快生產(chǎn)效率已經(jīng)成了必然的趨勢(shì)。近幾年，隨著制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進(jìn)，很多勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向智能制造方向發(fā)展，引入了大量自動(dòng)化設(shè)備，逐步擺脫對(duì)人工的依賴，裝訂行業(yè)便是其中之一。相對(duì)于人工，自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備在產(chǎn)量、質(zhì)量和時(shí)效性上擁有更大的優(yōu)勢(shì)。因此，很多中小企業(yè)開(kāi)始大量引入工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，其中就包括非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備。非標(biāo)設(shè)備是指國(guó)家尚無(wú)定性標(biāo)準(zhǔn)的非通用性設(shè)備，非標(biāo)設(shè)備往往是根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際功能和客戶特定要求而定制的，不僅能夠滿足生產(chǎn)工藝要求，而且具有很大的靈活性。而國(guó)內(nèi)大多數(shù)的自動(dòng)剪裁生產(chǎn)線，盡管已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但仍然存在著一些生產(chǎn)工藝上的缺陷,柔性不足，不能滿足產(chǎn)品的多元化要求，不能提高生產(chǎn)效率、精確度，且維修困難，設(shè)備老化，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和效益造成了很大的影響。而國(guó)外的剪切控制系統(tǒng)由于成本高昂，為了在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出更高的自動(dòng)剪裁生產(chǎn)線，是提高我國(guó)生產(chǎn)自動(dòng)化水平，改善生產(chǎn)中的落后狀況，提高其剪切加工的準(zhǔn)確性和效率，與此同時(shí)，還可以增加生產(chǎn)、擴(kuò)大生產(chǎn)、減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善產(chǎn)品品質(zhì)、滿足國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)的需求，從而可以更好地適應(yīng)板材加工的需要，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本、提升企業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)能力。1.2國(guó)內(nèi)外的發(fā)展及研究現(xiàn)狀全自動(dòng)裁剪流水線是一種將金屬卷的開(kāi)卷、校平、定尺、剪切、橫剪、縱剪等綜合工藝的機(jī)械設(shè)備，在家電，汽車，集裝箱，食品包裝，石油化工，造船，裝飾材料等金屬板材的加工中。尤其是近年來(lái)汽車、家電等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)板材的需求量越來(lái)越大，其中大部分都是卷材，因此，自動(dòng)化生產(chǎn)線的需求量越來(lái)越大。早期的切割機(jī)多采用單臺(tái)常規(guī)剪刀，勞動(dòng)強(qiáng)度大，定位誤差大，造成物料浪費(fèi)。自動(dòng)開(kāi)卷機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于生產(chǎn)效率高，材料利用率高，自動(dòng)化水平高，產(chǎn)品品質(zhì)好。在生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化是提高生產(chǎn)效率、保障作業(yè)安全、促進(jìn)企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)調(diào)查，現(xiàn)已有下列自動(dòng)剪裁流水線：S-T44系列產(chǎn)品主要包括開(kāi)卷機(jī)、平整機(jī)、中間傳送架、剪板機(jī)、落料臺(tái)等。該系統(tǒng)能有效地控制卷材的走線、定長(zhǎng)尺寸精確、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，將料頭送入校平機(jī)后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬卷材的開(kāi)卷、校平、剪切、落料等工序的自動(dòng)控制。BS-T44-4X1800系列全自動(dòng)流水線，包括開(kāi)卷機(jī)、平整機(jī)、中間輸送架、剪板機(jī)、機(jī)動(dòng)送料架、落料臺(tái)等。該系統(tǒng)能有效地控制板料的偏移，精確的定長(zhǎng)，使料頭進(jìn)入校平后，能實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬卷材的開(kāi)卷、校平、剪切、落料等工序的自動(dòng)控制。另外，校平進(jìn)料速度可依客戶需要調(diào)整。我國(guó)目前擁有眾多的濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司、沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)、廣西機(jī)床集團(tuán)等企業(yè)。目前，國(guó)內(nèi)最具代表性的自動(dòng)化生產(chǎn)線有ISI公司的Pathfinder和ABB的DOPPING兩大類。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程診斷技術(shù)、分布式控制技術(shù)、總線技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)等技術(shù)已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線。自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)剪裁生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，其自動(dòng)化程度和進(jìn)給精度直接關(guān)系到板材的生產(chǎn)效率和整個(gè)自動(dòng)化水平。全自動(dòng)剪裁生產(chǎn)線的核心部件是控制產(chǎn)品質(zhì)量和加工質(zhì)量的自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。早期送紙機(jī)構(gòu)多為油缸一架一離合器一輥進(jìn)給，但其存在著離合器打滑、油缸沖擊力不能控制、進(jìn)給精度差等固有問(wèn)題。當(dāng)前使用最多的是帶滾輪的送料機(jī)或氣壓送料機(jī)，此生產(chǎn)線的可操作性好；還有一種是安裝了多臺(tái)進(jìn)料裝置，并配有開(kāi)卷裝置、校平裝置等的流水線，由于所處理的金屬卷材的運(yùn)輸量明顯減少，因此在生產(chǎn)中的使用也有逐步增加的趨勢(shì)。張傳林的《縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》一文中提出,早期的開(kāi)卷剪板機(jī)多采用一臺(tái)普通剪板機(jī),費(fèi)力且位置缺陷大,造成不必要的材料浪費(fèi)。生產(chǎn)效率高、材料消耗高、自動(dòng)化水平高、產(chǎn)品質(zhì)量好是開(kāi)卷自動(dòng)瑪咖產(chǎn)品系列的主要優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)裁剪生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備是給料機(jī)，它直接影響到成品的加工速度和加工精度。早期的進(jìn)料機(jī)構(gòu)多為汽缸—石塊—離合器—滾動(dòng)進(jìn)料。由于離合器與滑油缸的碰撞作用，使送料精度出現(xiàn)較大的誤差。目前在裁剪流水線上普遍采用的氣動(dòng)送料器。該產(chǎn)品系列具有良好的功能性;另一種是安裝帶開(kāi)卷裝置的多工位送料裝置。帶調(diào)平設(shè)備等的產(chǎn)品系列。王海峰的《飛剪最佳剪切系統(tǒng)研究》指出,以往的的定長(zhǎng)切割方式有明顯的劣勢(shì)比如缺乏智能判斷功能,往往會(huì)出現(xiàn)切割不美觀、切割精度不夠等問(wèn)題，帶來(lái)了不必要的浪費(fèi)。在精剪前端或粗加工出口處設(shè)置了最優(yōu)剪裁機(jī)構(gòu)，它可以根據(jù)中坯頭的頭部和尾部的形狀，來(lái)決定最優(yōu)的剪裁長(zhǎng)度和裁切線的位置，并將其傳送出去。調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，使之達(dá)到最佳的裁剪效果。采用最佳馬咖體系，以確保中坯頭和尾部具有較好的外形。中坯頭尾的損壞程度大為降低,提高成品率。最終,優(yōu)化后的剪切系統(tǒng)在鞍鋼熱連軋1780線上正常運(yùn)行,飛切損傷率降低0.1%以上,取得了良好的應(yīng)用效果。伴隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、控制理論的飛速發(fā)展以及伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的飛速發(fā)展，很大程度上降低了伺服電機(jī)的經(jīng)濟(jì)成本。目前國(guó)外自動(dòng)切割生產(chǎn)線的送料方式通常配備永磁同步伺服電機(jī)、高精度的減速機(jī)，減少了誤差,保證送料精度一致,控制方便，便于操作。1.3研究的內(nèi)容本課題研究的縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線是專門用于非標(biāo)金屬板料加工。其自動(dòng)化、機(jī)械化的設(shè)計(jì)可以減少用工數(shù)量以及工作強(qiáng)度，降低企業(yè)的用工成本，通過(guò)對(duì)原有工藝的分析改進(jìn)，設(shè)計(jì)了更高效的生產(chǎn)工藝，可以縮短生產(chǎn)周期并且保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，從而讓企業(yè)在市場(chǎng)的利益競(jìng)爭(zhēng)中獲取更大的效益，讓企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力更加強(qiáng)力。所以本次設(shè)計(jì)的主題是以完成自動(dòng)化縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線非標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)為主，并主要完成以下幾點(diǎn)項(xiàng)目為優(yōu)先：首先對(duì)縱橫剪的生產(chǎn)流程以及生產(chǎn)模式結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，并對(duì)生產(chǎn)線的總體進(jìn)行合理的分析，了解其具體的運(yùn)作規(guī)模和流程。對(duì)生產(chǎn)線的流程與控制方案進(jìn)行詳細(xì)且科學(xué)化的設(shè)置，盡可能的保障設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)意外，以此危害到操作人員的生命安全。按照嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PLC程序進(jìn)行設(shè)定，以此實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與聯(lián)動(dòng)的運(yùn)行模式。并保障該系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)測(cè)試完善，可以進(jìn)行觸摸屏進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)置，以此達(dá)到測(cè)試系統(tǒng)性能和指令的要求。2.總體方案設(shè)計(jì)2.1總體結(jié)構(gòu)本課題設(shè)計(jì)的縱橫剪非標(biāo)自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)的控制板料的定尺加工，可以將板料金屬通過(guò)手動(dòng)或者自動(dòng)兩種運(yùn)行模式完成板料的開(kāi)卷、定尺送料以及縱橫剪等生產(chǎn)過(guò)程。生產(chǎn)過(guò)程中主要有送料板車、開(kāi)卷機(jī)、校平機(jī)、縱橫剪切機(jī)、傳送軌道以及剁料機(jī)等。本課題的生產(chǎn)總結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示。圖2-1生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)圖a上料車b引料壓頭c開(kāi)卷支撐d開(kāi)卷機(jī)e托料板f直頭壓輥g校平機(jī)h定長(zhǎng)送進(jìn)機(jī)i縱剪機(jī)j廢邊卷取機(jī)k橫剪機(jī)l傳送機(jī)m垛料機(jī)2.1.1上料機(jī)構(gòu)上料機(jī)構(gòu)由送料板車和軌道組成，送料板車由底座和傳送板組成，底座下有四個(gè)電機(jī)控制的輪子，送料板車可以在預(yù)定軌道上平穩(wěn)送料，傳送板由油缸推動(dòng)，將卷料托起至開(kāi)卷機(jī)軸芯處。2.1.2開(kāi)卷校平機(jī)構(gòu)開(kāi)卷校平機(jī)可以在生產(chǎn)時(shí)，可以通過(guò)相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)置，讓變頻器對(duì)校平機(jī)的運(yùn)行指令進(jìn)行更改，對(duì)一些金屬板料進(jìn)行開(kāi)卷與校平，從而讓所有剪切的材料都按照當(dāng)前產(chǎn)品所需的規(guī)格要求所生產(chǎn)，幫助企業(yè)節(jié)約不必要的材料浪費(fèi)。因?yàn)殚_(kāi)卷機(jī)可以輕易的對(duì)一些金屬材料進(jìn)行開(kāi)卷，所以該設(shè)備被家用電器、汽車、裝飾等工業(yè)領(lǐng)域所喜愛(ài)。而且其校平機(jī)則由于其使用方便、使用領(lǐng)域廣（機(jī)械、建材、化工、電子、科技）、操作方便、材料需求低等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，讓其在各個(gè)領(lǐng)域深受喜愛(ài)，而且校平機(jī)對(duì)材料的定性還可以根據(jù)所定性的產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)的變動(dòng)，無(wú)需花費(fèi)過(guò)多的錢財(cái)進(jìn)口不同的設(shè)備來(lái)滿足不同的需求。平板機(jī)上、下兩排平行輥列是兩排工作輥，它們彼此平行，上排工作輥能上下運(yùn)動(dòng)。校平機(jī)因其特殊要求，主要用于中厚板的校平。而輥輪校平機(jī)的上、下工作輥輥的平行排列可以形成一個(gè)角度，使最上一排的工作輥能上下運(yùn)動(dòng)，使工作輥在一定的斜度下工作，使工作輥的工作向下傾斜，使工作輥的工作在較薄的中等材料上得到應(yīng)用。對(duì)上述三條生產(chǎn)線的需要進(jìn)行了考察，本次以模擬的生產(chǎn)線需求為主，適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合不同的校平機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行綜合性改良，此次制造的輥輪校平機(jī)采用15輥的校平機(jī)，并將15輥輪設(shè)置為上7下8的校平方式，以此來(lái)讓該校平機(jī)處于可控狀態(tài)，來(lái)滿足不同條件下的不同需求。本次研究的開(kāi)卷校平機(jī)全自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備原理如圖2-2所示：當(dāng)校平機(jī)運(yùn)作時(shí)，開(kāi)卷機(jī)會(huì)被校平機(jī)的動(dòng)力所帶動(dòng)，進(jìn)而運(yùn)作，將校平后的材料進(jìn)行開(kāi)卷，施工人員可以通過(guò)觀察板料的位置是否在高/低位光電開(kāi)關(guān)之間，如果在此之間，則表明該設(shè)備運(yùn)作正常，滿足當(dāng)前的生產(chǎn)以及送料速度需求。圖2-2開(kāi)卷校平機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)2.1.3上料機(jī)構(gòu)上料機(jī)構(gòu)由送料板車和軌道組成，送料板車由底座和傳送板組成，底座下有四個(gè)電機(jī)控制的輪子，送料板車可以在預(yù)定軌道上平穩(wěn)送料，傳送板由油缸推動(dòng)，將卷料托起至開(kāi)卷機(jī)軸芯處。2.1.4定長(zhǎng)送料剪切機(jī)構(gòu)定長(zhǎng)給紙機(jī)包括一個(gè)校正機(jī)構(gòu)和一個(gè)送紙滾筒。該校直機(jī)構(gòu)在板寬的兩邊各設(shè)置三組校正滾子，并將校正滾子支承在活動(dòng)滑座上，在板寬變化時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)滾筒來(lái)推動(dòng)滑座的上下運(yùn)動(dòng)，使校正滾子貼在板料的兩邊，從而修正給料的方向，避免在剪切時(shí)出現(xiàn)橫向的偏差，從而導(dǎo)致剪板機(jī)的偏差，從而降低板材的成板精度。給料滾筒的主要作用是給橫剪機(jī)定尺量。刀軸兩側(cè)的刀軸與定長(zhǎng)進(jìn)給器是一體的，刀軸上有一個(gè)刀架，刀軸的方向用螺絲固定，刀盤可以在刀軸上自由運(yùn)動(dòng)，用螺絲把刀片從刀軸上移開(kāi)，用螺絲把刀片從刀軸上移開(kāi)。在剪剪機(jī)的左右下端設(shè)有一個(gè)廢邊卷取機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)和回收是通過(guò)馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它可以通過(guò)人工的伸縮來(lái)輕松地將被剪切機(jī)剪斷的金屬片的兩邊的廢紙卷起。橫剪機(jī)上設(shè)有一沖程開(kāi)關(guān)，用于對(duì)板材進(jìn)行橫向剪切，從上往下對(duì)板材進(jìn)行切割，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具上下方向的控制。2.1.5傳送機(jī)構(gòu)傳送機(jī)構(gòu)由傳送軌道和成板收納倉(cāng)組成。傳送軌道由電機(jī)帶動(dòng)皮帶將剪切下的板料傳送到成板收納倉(cāng)內(nèi)，它由電機(jī)帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。成板式儲(chǔ)料箱包括倒料架、卸料架、提升料臺(tái)和卸料臺(tái)。翻料架包括側(cè)面擋料架、活動(dòng)后擋板等。可按所需裁剪寬度調(diào)整側(cè)面擋板，以此滿足生產(chǎn)商品的需求，后擋料可根據(jù)待裁料的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，支撐架由氣缸驅(qū)動(dòng)。當(dāng)該設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，堆垛軌道上升到最高接收位置，調(diào)整轉(zhuǎn)板，隨著堆垛刀片高度的增加，光電開(kāi)關(guān)向PLC發(fā)出信號(hào)，當(dāng)?shù)镀_(dá)到一定高度時(shí)，整條線停止運(yùn)行，然后啟動(dòng)排水軌道電機(jī)廣播堆疊的板材。堆垛臺(tái)可堆垛3噸，堆垛臺(tái)最大有效起重能力為400mm。2.2工藝過(guò)程圖2-3工藝流程圖本系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程圖如圖2-3所示。（1）送料板就位后，將引料機(jī)提升。(3)將卷材大致對(duì)稱地懸掛于進(jìn)紙機(jī)的進(jìn)給盤車上，然后起動(dòng)進(jìn)給機(jī)的卷筒軸，點(diǎn)動(dòng)操縱板車提升，使卷料機(jī)的孔心上升到與卷筒軸相一(4)按卷材寬度大小點(diǎn)動(dòng)給料機(jī)到對(duì)應(yīng)的位置，這時(shí)進(jìn)給將卷材推出(5)將開(kāi)卷機(jī)向前點(diǎn)動(dòng)，使開(kāi)卷機(jī)心軸膨脹。(6)切斷纏繞在卷材上的綁帶，壓下引料機(jī)，并與壓輥共同工作，使其拉。（8）為了保障材料的長(zhǎng)短度適宜，需要開(kāi)啟送料輥對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募舨茫源诉_(dá)到材料的最低需求標(biāo)準(zhǔn)。（9）對(duì)材料的傳送帶進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，讓其符合材料的剪切需求，并且要根據(jù)縱切的標(biāo)準(zhǔn)去帶兩側(cè)的收邊機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以此滿足縱切的需求。（10）將輸送軌道提升至起始位置。(11)將剪切長(zhǎng)度、剪切張數(shù)等參數(shù)設(shè)定在觸摸屏上，按下手動(dòng)鍵，進(jìn)入人工操作模式。（12）為確保施工安全，要保證施工作業(yè)區(qū)沒(méi)有人員，否則不應(yīng)啟動(dòng)設(shè)備，直到確保施工區(qū)域無(wú)人員時(shí)再進(jìn)行相應(yīng)的施工作業(yè)，并且要在作業(yè)時(shí)，時(shí)刻觀測(cè)傳輸帶的速度，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以此讓傳輸帶與校平機(jī)的效率保持一致，讓產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備使用壽命都得到相應(yīng)保障。（13）當(dāng)收納倉(cāng)內(nèi)板料上達(dá)到一定高度時(shí)，擋住光電開(kāi)關(guān)后，裝滿指示燈就會(huì)亮起。該倉(cāng)則會(huì)被傳出，換為另一空倉(cāng)，當(dāng)物料堆積到合適的高度或者設(shè)置好的張數(shù)時(shí)，自動(dòng)停止。將板料從料倉(cāng)中取出，放入新的料盤，按下起動(dòng)鍵，再試一次。(14)在卷料靠近末端時(shí)，對(duì)齊和進(jìn)給的速率要適當(dāng)降低。當(dāng)物料的末端靠近進(jìn)給輥，按下停止鍵，自動(dòng)停止，由人工完成進(jìn)料。2.3控制方案設(shè)計(jì)該設(shè)備以西門子S7-300系列PLC為核心，實(shí)現(xiàn)了縱橫剪自動(dòng)化流水線的非標(biāo)控制。該系統(tǒng)包括西門子300系列PLC與2008年WinCCFlexible觸摸屏，兩者之間通過(guò)MPI接口進(jìn)行通訊，系統(tǒng)框架如圖2.4所示。本系統(tǒng)的控制方案圖如圖2-4所示。自動(dòng)剪切生產(chǎn)線控制系統(tǒng)主要由以下三個(gè)部分組成：可編程控制器（PLC）一臺(tái)。PLC用于接收外部信號(hào)，例如：觸摸屏上啟停按鈕的信號(hào)，設(shè)定參數(shù)時(shí)參數(shù)的輸入信號(hào)，控制外部設(shè)備的各種動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，來(lái)達(dá)到生產(chǎn)與控制要求。一塊觸摸屏幕。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)工藝參數(shù)的設(shè)置和操作的控制，并能實(shí)時(shí)地向用戶提供生產(chǎn)過(guò)程中的有關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)情況。通過(guò)觸摸屏，用戶可以直觀地了解目前的生產(chǎn)批次、進(jìn)料速度、裁剪張數(shù)、校平機(jī)校平速度、進(jìn)料加速度、碼垛速度、裁剪長(zhǎng)度和寬度設(shè)定值等。這樣可以更好地控制系統(tǒng)的工作。伺服驅(qū)動(dòng)一套。通過(guò)觸摸屏所設(shè)的板料裁剪的長(zhǎng)度進(jìn)行剪切，電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同，送料速度就有所變化，所以該機(jī)構(gòu)為送料的核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖2-4控制方案圖3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1PLC硬件設(shè)計(jì)3.1.1PLC選型在一般的工控系統(tǒng)中，可以通過(guò)選擇PLC或者單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化要求，PLC能夠勝任大規(guī)模的控制器件，功能強(qiáng)大而且穩(wěn)定性非常高。單片機(jī)體積很小，并且不能滿足大型工業(yè)要求，所以本課題最終選擇西門子300系列的PLC。3.1.2PLC硬件組態(tài)本系統(tǒng)的PLC硬件組態(tài)如圖所示3-1所示。圖3-1PLC硬態(tài)組件圖3.1.3PLC系統(tǒng)I/O分配根據(jù)縱橫裁剪自動(dòng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理可以將IO口進(jìn)行分配：表3-1I/O分配表符號(hào)PLC地址注釋E_STOPI0.0急停按鈕SA1I0.1手自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)SQ1I0.2液壓刀具上位SQ2I0.3液壓刀具下位SB1I0.4啟動(dòng)按鈕SB2I0.5停止按鈕SB3I0.6復(fù)位按鈕EN_SI0.7伺服就緒SQ3I2.0小車到位光電SQ4I2.2入料板鏈有料光電SQ5I2.3橫向刀具下位SQ6I3.0校平電機(jī)有料光電SQ7I3.1碼垛槽滿料光電SQ8I3.2出料板鏈有料光電KA10Q1.0送料板車正轉(zhuǎn)KA15Q1.5送料板車反轉(zhuǎn)KA13Q1.3入料軌道啟動(dòng)KA00Q0.0開(kāi)卷機(jī)正轉(zhuǎn)KA7Q0.7開(kāi)卷機(jī)反轉(zhuǎn)KA11Q1.1引料壓頭電機(jī)KA12Q1.2直頭壓輥電機(jī)KA02Q0.2牽引輥電機(jī)正轉(zhuǎn)KA17Q1.7牽引輥電機(jī)反轉(zhuǎn)KA01Q0.1校平輥電機(jī)KA04Q0.4縱剪刀具電機(jī)KA16Q1.6油泵電機(jī)KA26Q2.6廢卷機(jī)正轉(zhuǎn)KA27Q2.7廢卷機(jī)反轉(zhuǎn)KA06Q0.6橫剪刀具電機(jī)KA14Q1.4軸閥電機(jī)KA03Q0.3出料軌道KA05Q0.5小車出料氣缸KA20Q2.0校平機(jī)變頻速度1KA21Q2.1送料軌道變頻速度2KA22Q2.2送料軌道變頻速度33.2通訊連接在SIMATICManager窗口選擇圖標(biāo)，界面只有一個(gè)西門子300PLC，可以通過(guò)右擊工程項(xiàng)目的方式添加一個(gè)西門子觸摸屏設(shè)備，之后進(jìn)行MPI地址分配，完成MPI網(wǎng)絡(luò)連接，最后創(chuàng)建S7連接，如圖3-2、3-3所示。圖3-2通信連接圖3-3設(shè)置S7連接屬性4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1開(kāi)發(fā)軟件和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言該系統(tǒng)以西門子STEP7為控制軟件，以梯形圖為主要的編程語(yǔ)言。STEP7軟件具有硬件診斷、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等一系列功能，能夠?qū)τ布?、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組態(tài)，具有簡(jiǎn)單、直觀的特點(diǎn)，同時(shí)也便于使用者進(jìn)行修改。梯形圖是一種圖解程序語(yǔ)言，它的語(yǔ)言更形象、更直觀，便于電氣工程師了解繼電器的控制電路。所以，最基本的，最常用的編程語(yǔ)言就是梯形圖。4.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，當(dāng)選擇手動(dòng)模式時(shí)，按需要進(jìn)行手動(dòng)控制。在選擇自動(dòng)控制的情況下，整個(gè)生產(chǎn)線都可以自己操作，PLC的流程見(jiàn)4-1。在控制系統(tǒng)中，由觸摸屏來(lái)設(shè)置進(jìn)給長(zhǎng)度，由PLC控制的進(jìn)給和裁剪流程流程圖見(jiàn)圖4-2。橫剪機(jī)只有當(dāng)材料都輸送完畢后才會(huì)進(jìn)行啟動(dòng)，定長(zhǎng)裁片，即每次定長(zhǎng)進(jìn)給后，橫切機(jī)的切刀移動(dòng)裁切片材，再回到原來(lái)的位置。在一次送料結(jié)束后，橫切機(jī)再次進(jìn)行切割。在橫剪工序就位后，板料停止動(dòng)作，由PLC下達(dá)命令，由橫剪機(jī)的刀片由上而下，橫向剪切。刀片回到上、下切換狀態(tài)，PLC切斷完成信號(hào)，PLC再驅(qū)動(dòng)進(jìn)給輥經(jīng)交流伺服進(jìn)給，滿足控制需求。圖4-1PLC程序流程圖圖4-2送料剪切程序流程圖4.3PLC程序設(shè)計(jì)4.3.1程序構(gòu)成本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為各個(gè)功能的模塊，再由主程序統(tǒng)一調(diào)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。該系統(tǒng)使用了組織塊）、功能塊（FB）、功能塊（FC）、數(shù)據(jù)塊（DB）、SFB。按系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，采用OB1來(lái)進(jìn)行組織塊軟件編程，本系統(tǒng)在OB1中設(shè)計(jì)的是系統(tǒng)的啟動(dòng)、板車上料、手動(dòng)自動(dòng)的選擇以及出料。FB（功能）是提供手動(dòng)、聯(lián)動(dòng)所需要的子程序編寫(xiě)。PLC的輸入信號(hào)主要包括：輸入信號(hào)，操作柄，輸入信號(hào)，檢測(cè)設(shè)備信號(hào)，以及不同位置的反饋信。4.3.2OB1主程序本部分是系統(tǒng)啟動(dòng)的程序，在按下M11.0系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)，按下停止鍵，按下I0.0緊急停鍵，系統(tǒng)停止操作。使用手動(dòng)切換器I0.1來(lái)選擇系統(tǒng)的手動(dòng)和自動(dòng)方式。當(dāng)I0.1通時(shí)此時(shí)系統(tǒng)為自動(dòng)模式，當(dāng)I0.1不通時(shí)此時(shí)系統(tǒng)為手動(dòng)模式。此模塊主要是為了調(diào)用手動(dòng)運(yùn)行子程序。此模塊主要是為了調(diào)用自動(dòng)運(yùn)行子程序。此程序段為板車正反轉(zhuǎn)輸出程序，當(dāng)通過(guò)執(zhí)行手動(dòng)或自動(dòng)程序后板車正反轉(zhuǎn)標(biāo)志位M201.0或M301.0正轉(zhuǎn)標(biāo)志為1則輸出Q1.0正轉(zhuǎn)，當(dāng)子程序執(zhí)行后M1030.2即板車反轉(zhuǎn)標(biāo)志為真則輸出反轉(zhuǎn)。此段程序?yàn)榘遘囆凶邉?dòng)畫(huà)的程序及出料氣缸控制程序，當(dāng)板車正轉(zhuǎn)輸出時(shí)即Q1.0為真，則MW700開(kāi)始自動(dòng)增加數(shù)字以M0.5及1S的脈沖，當(dāng)增加到300后輸出M1020.0同時(shí)將MW700賦值300使其不再增加，當(dāng)數(shù)字達(dá)到300說(shuō)明板車移動(dòng)到位，此時(shí)M1020.0驅(qū)動(dòng)出料氣缸Q0.5,同樣當(dāng)板車為反轉(zhuǎn)時(shí)，MW700的數(shù)值以M0.5的1S脈沖遞減數(shù)值，此時(shí)實(shí)現(xiàn)板車動(dòng)畫(huà)返回移動(dòng)。當(dāng)開(kāi)卷機(jī)啟動(dòng)時(shí)引料壓頭下壓，壓住板料防止板料翹起。接著由牽引輥電機(jī)控制板料抬起、落下，便于板料進(jìn)入電機(jī)。最后由校平壓輥將板料校平。當(dāng)開(kāi)卷未啟動(dòng)時(shí)，按下M1911.5,牽引棍電機(jī)執(zhí)行反轉(zhuǎn)動(dòng)作。此為入料軌道輸出先去驅(qū)動(dòng)程序和動(dòng)態(tài)顯示程序，第一段當(dāng)子程序執(zhí)行后M2012或M3030啟動(dòng)標(biāo)志位為真，則驅(qū)動(dòng)輸出線圈Q1.3，第二段為當(dāng)Q1.3為真后，執(zhí)行動(dòng)態(tài)顯示功能程序此為校平輥電機(jī)輸出先去驅(qū)動(dòng)程序和動(dòng)態(tài)顯示程序，第一段當(dāng)子程序執(zhí)行后M3040或M2S啟動(dòng)標(biāo)志位為真，則驅(qū)動(dòng)輸出線圈Q0.1，第二段為當(dāng)Q0.1為真后，執(zhí)行動(dòng)態(tài)顯示功能程序當(dāng)板材完成縱橫剪切出料，碼垛槽滿料光電檢測(cè)到板材裝滿時(shí)，進(jìn)行板材送出。當(dāng)子程序執(zhí)行后對(duì)應(yīng)標(biāo)注位驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)剪切電機(jī)，由于是液壓控制，刀具液壓動(dòng)作必然需要啟動(dòng)油泵。當(dāng)Q0.3通后MW710開(kāi)始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以M0.5，1秒一個(gè)脈沖，1秒斷開(kāi)1次。然后自動(dòng)加數(shù)字代表它在移動(dòng)，MW710移動(dòng)第一次，MW720移動(dòng)第二次，MW730移動(dòng)第三次。當(dāng)三塊移動(dòng)完成S1、S2、S3亮驅(qū)動(dòng)M1000.5。出料軌道移動(dòng)效果，當(dāng)Q0.3為真出料軌道電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)始動(dòng)作之后M1、M2、M3、M4、M5輪流開(kāi)始顯示。4.3.2手動(dòng)運(yùn)行程序手動(dòng)運(yùn)行子程序主要是通過(guò)手動(dòng)運(yùn)行進(jìn)行操作，當(dāng)PLC與觸摸屏連接后。按下觸摸屏上啟動(dòng)按鈕即啟動(dòng)系統(tǒng)，然后按下對(duì)應(yīng)按鈕就可以進(jìn)行板車上料，板料開(kāi)卷、校平、縱橫剪以垛料。程序?yàn)榘遘囖D(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，按下按鈕板車開(kāi)始正轉(zhuǎn)，按下按鈕板車開(kāi)始反轉(zhuǎn)。該程序?yàn)樗欧姍C(jī)定位功能模塊。4.3.4自動(dòng)程序當(dāng)啟動(dòng)系統(tǒng)按鈕時(shí)，按流程自動(dòng)走手動(dòng)的流程，依次實(shí)現(xiàn)板車上料、開(kāi)卷、校平以及垛料等。該程序?yàn)樽詣?dòng)運(yùn)行模式下伺服電機(jī)設(shè)定的距離自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)脈沖數(shù)。5.系統(tǒng)調(diào)試當(dāng)PLC部分的設(shè)計(jì)和Winccflexible界面都設(shè)計(jì)完成后，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試。仿真的時(shí)候，要先對(duì)PLC的程序進(jìn)行調(diào)試，然后再對(duì)觸摸屏界面進(jìn)行仿真，當(dāng)都沒(méi)有錯(cuò)誤時(shí)，就需要對(duì)PLC和WinCCflexible進(jìn)行聯(lián)調(diào)。5.1PLC仿真調(diào)試PLC的模擬調(diào)試方法有兩種，一種是在實(shí)驗(yàn)室模擬平臺(tái)上進(jìn)行，一種是通過(guò)下載PLCSIM軟件進(jìn)行模擬。一般而言，軟件開(kāi)發(fā)者首次設(shè)計(jì)的程序難保沒(méi)有瑕疵，如果程序有錯(cuò)，直接與仿真臺(tái)連調(diào)可能會(huì)對(duì)儀器設(shè)備造成損壞。所以，最合理方案是利用PLCSIM進(jìn)行仿真。具體的仿真步驟如下：（1）建立仿真環(huán)境首先，安裝好PLCSIM軟件之后，打開(kāi)Step7軟件，在工具欄菜單中單擊圖標(biāo)按鈕即可打開(kāi)仿真軟件，彈出如圖5-1所示窗口。圖5-1仿真界面如果DC是綠色的，則說(shuō)明PLC的供電是開(kāi)著的，RUN是工作的，STOP是停止的，SF紅色時(shí)說(shuō)明系統(tǒng)有問(wèn)題。在選擇框有RUN-P、RUN、STOP三種模式，沒(méi)調(diào)試之前默認(rèn)是STOP狀態(tài)下，在仿真時(shí)，要將模式切換為RUN或RUN-P，RUN與RUN-P的區(qū)別為在RUN-P模式下，可以對(duì)程序進(jìn)行修改與下載，而在RUN模式下，只允許對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，不允許修改與下載。（2）選擇模塊可以在仿真工具欄中選擇需要的輸入與輸出窗口模塊。將本設(shè)計(jì)所用到輸出輸出添加到仿真器中。（3）下載程序在設(shè)置好各模塊后，需要在Step7界面選擇圖標(biāo)將PLC的程序下載到仿真器中。在下載的時(shí)候，請(qǐng)確保模擬程序是在RUN-P或STOP模式下，不能在工作狀態(tài)。（4）程序運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)在仿真器運(yùn)行后，打開(kāi)需要調(diào)試的程序塊，在工具欄中選擇按鈕，可以動(dòng)態(tài)地顯示程序的運(yùn)行情況，能夠直觀地體現(xiàn)出程序的錯(cuò)誤。圖5-2仿真運(yùn)行界面5.2PLC與Winccflexible聯(lián)機(jī)當(dāng)觸摸屏界面仿真沒(méi)有問(wèn)題并且PLCSIM也沒(méi)有錯(cuò)誤時(shí)，就需要把PLC和觸摸屏連接起來(lái)進(jìn)行調(diào)試，該系統(tǒng)采用MPI通信方式。最后，開(kāi)啟PLC模擬接口，開(kāi)始操作觸摸屏系統(tǒng)，進(jìn)行聯(lián)調(diào)。如圖5.3所示是縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線非標(biāo)控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)界面，此時(shí)在觸摸屏界面上可觀察到運(yùn)行設(shè)備的顏色發(fā)生了變化，說(shuō)明本次設(shè)計(jì)的縱橫剪自動(dòng)生產(chǎn)線非標(biāo)控制系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。圖5-3聯(lián)調(diào)畫(huà)面5.結(jié)論本文以研究縱橫剪的非標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主題，對(duì)該設(shè)備的伺服系統(tǒng)、變頻器、PLC和觸摸屏等可控性高、可靠性強(qiáng)的設(shè)備進(jìn)行了組裝，讓其實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的卷料開(kāi)卷、校平、送料、剪切等一系列作業(yè)活動(dòng)，并結(jié)合不同校平機(jī)的不同缺點(diǎn)與性能，對(duì)該校平機(jī)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)試，讓其實(shí)現(xiàn)了單動(dòng)與普動(dòng)的兩種作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制需求標(biāo)準(zhǔn)。首先，通過(guò)查閱資料了解縱橫剪自動(dòng)控制生產(chǎn)線國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和研究背景，分析各控制方式的特點(diǎn)以及PLC的優(yōu)點(diǎn)，接著畫(huà)出生產(chǎn)線流程圖，設(shè)計(jì)出生產(chǎn)