热缩管自动剪切机控制系统设计
本论文重点研究了系统的方案设计以及系统主要硬件的选用和软件的设计过程。根据课题的一些设计要求，完成了控制系统的设计。在论文中介绍了一些主要元器件和软件的选型应用，并且绘制了整个控制系统的控制流程图；进行了I/O点数的分配和PLC类型的选择；根据控制系统设计要求绘制了接线原理图、顺序功能图和控制梯形图；最后，用触摸屏软件设计了主控制画面。本论文采用信捷XC3系列的PLC，通过PLC输出脉冲信号给步进电机，从而进行热缩管的定长送料控制；并且控制换向电磁阀的得电来控制双作用气缸对热缩管的剪切。大大降低了系统的复杂性，使得整个系统的操作简便、实用，便于检修和维护，提高了控制精度，增加了系统的稳定性和实用性。
目录
1.绪论 1
1.1 引言 1
1.2 选题背景和意义 1
1.3 国内外现状及发展 2
2.系统方案设计 3
2.1 系统设计要求 3
2.2 定长切割部分方案 3
2.3 控制系统方案设计 4
2.4 显示界面和输入方案 5
2.5 安全部分设计方案 5
3.系统的硬件设计 7
3.1 热缩管剪切机控制系统总体设计 7
3.2 步进电机及步进电机驱动器的选型 8
3.2.1步进电机及步进电机驱动器简介 8
3.2.2步进电机的初选 9
3.2.3负载惯量的估算 10
3.2.4负载转矩的估算 12
3.2.5步进电机驱动器的选型 16
3.3 标准元器件的选型 17
3.3.1 单杆双作用缸的选型 17
3.3.2 二位四通换向电磁阀的选型 20
3.3.3 其它元器件的选型 21
3.4 PLC的选型 23
3.4.1 可编程控制器的简介 23
3.4.2 PLC的机型选择 24
3.4.3 PLC的容量选择 25
4.系统软件设计 29
4.1 编程软件 29
4.2 PLC程序（梯形图） 29
5.触摸屏的选型及画面编辑
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36
5.1 触摸屏的简介 36
5.2 触摸屏的硬件与软件选用 36
5.3 触摸屏界面设计（设计过程） 37
结束语 41
参考文献 42
附录 43
附录1 接线原理图 43
附录2 电气设备清单 44
附录3 流程框图 45
附录4 程序截图 46
附录5 元器件布置图 55
附录6 气动回路 57
致谢 58
1.绪论
1.1 引言
在生产生活中，经常需要用定长的、小管径PVC热缩管对断线接头处的漏电保护，以及断线接头处的安装管理进行处理。对于热缩管的定长切割也有不同的方式，比如手动操作、自动切割。但是所使用的切管机型号和切割方式也都是各不相同。本文所设计的热缩管剪切机进行定长切割时，采用PLC作为主控制器，步进电机进行送料，标准型气缸带动刀具进行定长切割。自动化的控制系统使切割的效率大大改善。从经济效益和自动化大生产的时代背景下，从而设计出基于PLC的热缩管剪切机控制系统
1.2 选题背景和意义
当前的工业、电子领域对于PVC热缩套管的需求量很大，其大量应用于电子生产厂家。
热缩管自动剪切机的设计和制作投资成本少，效果好，有利于产品的开发和后续的维护、保障。对于自动化、机械设备行业来说效益高，有利于现今经济的发展和产业向自主创新方向的转变。传统意义上的剪切都是人工操作的，不仅效率低，而且不安全，严重制约社会平均劳动时间。自从机械化大生产以后，机器代替了手工，生产率和安全度都大大提升了。
流水线生产模式使得机器和自动化控制有效结合起来。热缩管自动剪切机可以说是这类产品的一种，而且高速步进马达精确控制切管长度；方便调试、方便使用者操作和产品的生产。达到切口平，长度准，可以更换刀具，所以其适用范围广也有其一定的经济意义。
1.3 国内外现状及发展
图1.1 大型剪切机 图1.2 小型剪切机
上个世纪六七十年代机械行业的生产和零件的加工多以人工操作为主，不仅效率低下而且控制精度不高，对于一些高标准的行业总是得不到可靠的参数，一致性较差，还严重的浪费了原材料，产品能耗大，不可能采用较复杂的先进生产方式，生产成本高。如图1.1所示。进入21世纪后虽然也有不少机器控制生产线，形成流水线生产模式，但是这种生产方式也是粗放式生产，重数量不重质量，非常浪费资源，不环保，不利于扩大再生产规模。
对于热缩管自动剪切机控制系统采用可编程控制器，从而替代了继电器控制装置，使得产品的体积减少，向着集约化方向发展。如图1.2所示。我国的PLC研制、生产和应用发展很快，尤其在应用方面更为突出。当然产品的创新不只是控制系统的改进，其他元器件的发展对其也有不可小觑的作用，从机械设计手册中我们可以根据负载和控制要求选择相匹配型号的步进电机。这些轻便化产品对于自动化的控制都是有一定的益处。
从发展趋势来看，将来的自动化控制系统与PLC的应用肯定密不可分。
2.系统方案设计
2.1 系统设计要求
热缩管大量应用于电子生产厂家，依据需要将购买回来成卷的热缩管按照设定的长度进行切割。该热缩管自动剪切机就是针对小设备设计的自动控制系统。本设计要求能够实现以下基本要求：
（1）每卷热缩管自动切割长度可以设置；
（2）每次切割时间不超过10s；
（3）需要考虑切割过程人员安全问题。
根据控制要求，完成用PLC作为主控制器设计及触摸屏画面设计，并完成毕业设计说明书等相关任务。
2.2 定长切割部分方案
定长切割是最关键的部分切割装置，定长剪切是在热缩管停顿时刻进行的。切刀刀口分离时，定长控制系统启动，送料长度由主控制器、定位系统联合控制。触发开始后，整套系统直接以预设的加减速率，恒速以及长度为基本参数进行加工生产。对此部分的设计有两套方案。
方案一：定长切割部分由夹送机构和剪切机构组成。夹送机构由三菱交流伺服电机驱动旋转，上下夹送辊使物料在两辊中按设定的速度运动。剪切机构由变频电机带动做连续上下运动，剪切的速度由主控制器根据每刀剪切的长度等条件算出。具体运行过程：当输送的长度到达规定长度时，伺服电机停下，物料停止运动，切刀刀口下行，将物料切断，然后物料由传送装置输送到收料装置。
方案二：送料机构由主控制器控制步进电机带动滚轮转动，通过校平辊和滚轮的上下预紧力带动热缩管材料经过热缩管固定的轨迹通道和校平辊，从而完成定长送料，如图2.1所示。剪切机构由标准型气缸和二位四通换向电磁阀组成的气动回路组成，如图2.2所示。当送料到设定长度时，主控制器停止控制步进电机，这时通过控制气缸的上下行程从而达到定长切割。
目录
1.绪论 1
1.1 引言 1
1.2 选题背景和意义 1
1.3 国内外现状及发展 2
2.系统方案设计 3
2.1 系统设计要求 3
2.2 定长切割部分方案 3
2.3 控制系统方案设计 4
2.4 显示界面和输入方案 5
2.5 安全部分设计方案 5
3.系统的硬件设计 7
3.1 热缩管剪切机控制系统总体设计 7
3.2 步进电机及步进电机驱动器的选型 8
3.2.1步进电机及步进电机驱动器简介 8
3.2.2步进电机的初选 9
3.2.3负载惯量的估算 10
3.2.4负载转矩的估算 12
3.2.5步进电机驱动器的选型 16
3.3 标准元器件的选型 17
3.3.1 单杆双作用缸的选型 17
3.3.2 二位四通换向电磁阀的选型 20
3.3.3 其它元器件的选型 21
3.4 PLC的选型 23
3.4.1 可编程控制器的简介 23
3.4.2 PLC的机型选择 24
3.4.3 PLC的容量选择 25
4.系统软件设计 29
4.1 编程软件 29
4.2 PLC程序（梯形图） 29
5.触摸屏的选型及画面编辑
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36
5.1 触摸屏的简介 36
5.2 触摸屏的硬件与软件选用 36
5.3 触摸屏界面设计（设计过程） 37
结束语 41
参考文献 42
附录 43
附录1 接线原理图 43
附录2 电气设备清单 44
附录3 流程框图 45
附录4 程序截图 46
附录5 元器件布置图 55
附录6 气动回路 57
致谢 58
1.绪论
1.1 引言
在生产生活中，经常需要用定长的、小管径PVC热缩管对断线接头处的漏电保护，以及断线接头处的安装管理进行处理。对于热缩管的定长切割也有不同的方式，比如手动操作、自动切割。但是所使用的切管机型号和切割方式也都是各不相同。本文所设计的热缩管剪切机进行定长切割时，采用PLC作为主控制器，步进电机进行送料，标准型气缸带动刀具进行定长切割。自动化的控制系统使切割的效率大大改善。从经济效益和自动化大生产的时代背景下，从而设计出基于PLC的热缩管剪切机控制系统
1.2 选题背景和意义
当前的工业、电子领域对于PVC热缩套管的需求量很大，其大量应用于电子生产厂家。
热缩管自动剪切机的设计和制作投资成本少，效果好，有利于产品的开发和后续的维护、保障。对于自动化、机械设备行业来说效益高，有利于现今经济的发展和产业向自主创新方向的转变。传统意义上的剪切都是人工操作的，不仅效率低，而且不安全，严重制约社会平均劳动时间。自从机械化大生产以后，机器代替了手工，生产率和安全度都大大提升了。
流水线生产模式使得机器和自动化控制有效结合起来。热缩管自动剪切机可以说是这类产品的一种，而且高速步进马达精确控制切管长度；方便调试、方便使用者操作和产品的生产。达到切口平，长度准，可以更换刀具，所以其适用范围广也有其一定的经济意义。
1.3 国内外现状及发展
图1.1 大型剪切机 图1.2 小型剪切机
上个世纪六七十年代机械行业的生产和零件的加工多以人工操作为主，不仅效率低下而且控制精度不高，对于一些高标准的行业总是得不到可靠的参数，一致性较差，还严重的浪费了原材料，产品能耗大，不可能采用较复杂的先进生产方式，生产成本高。如图1.1所示。进入21世纪后虽然也有不少机器控制生产线，形成流水线生产模式，但是这种生产方式也是粗放式生产，重数量不重质量，非常浪费资源，不环保，不利于扩大再生产规模。
对于热缩管自动剪切机控制系统采用可编程控制器，从而替代了继电器控制装置，使得产品的体积减少，向着集约化方向发展。如图1.2所示。我国的PLC研制、生产和应用发展很快，尤其在应用方面更为突出。当然产品的创新不只是控制系统的改进，其他元器件的发展对其也有不可小觑的作用，从机械设计手册中我们可以根据负载和控制要求选择相匹配型号的步进电机。这些轻便化产品对于自动化的控制都是有一定的益处。
从发展趋势来看，将来的自动化控制系统与PLC的应用肯定密不可分。
2.系统方案设计
2.1 系统设计要求
热缩管大量应用于电子生产厂家，依据需要将购买回来成卷的热缩管按照设定的长度进行切割。该热缩管自动剪切机就是针对小设备设计的自动控制系统。本设计要求能够实现以下基本要求：
（1）每卷热缩管自动切割长度可以设置；
（2）每次切割时间不超过10s；
（3）需要考虑切割过程人员安全问题。
根据控制要求，完成用PLC作为主控制器设计及触摸屏画面设计，并完成毕业设计说明书等相关任务。
2.2 定长切割部分方案
定长切割是最关键的部分切割装置，定长剪切是在热缩管停顿时刻进行的。切刀刀口分离时，定长控制系统启动，送料长度由主控制器、定位系统联合控制。触发开始后，整套系统直接以预设的加减速率，恒速以及长度为基本参数进行加工生产。对此部分的设计有两套方案。
方案一：定长切割部分由夹送机构和剪切机构组成。夹送机构由三菱交流伺服电机驱动旋转，上下夹送辊使物料在两辊中按设定的速度运动。剪切机构由变频电机带动做连续上下运动，剪切的速度由主控制器根据每刀剪切的长度等条件算出。具体运行过程：当输送的长度到达规定长度时，伺服电机停下，物料停止运动，切刀刀口下行，将物料切断，然后物料由传送装置输送到收料装置。
方案二：送料机构由主控制器控制步进电机带动滚轮转动，通过校平辊和滚轮的上下预紧力带动热缩管材料经过热缩管固定的轨迹通道和校平辊，从而完成定长送料，如图2.1所示。剪切机构由标准型气缸和二位四通换向电磁阀组成的气动回路组成，如图2.2所示。当送料到设定长度时，主控制器停止控制步进电机，这时通过控制气缸的上下行程从而达到定长切割。
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