剪切机plc控制系统设计【字数：12578】
现如今机械制造业的高速发展，钢材的市场用量需求急剧上升，传统人工的钢材剪切加工显然已经达不到生产精度要求与经济效率要求，参考对比了多种方案，在考虑定长剪切与剪板精度的前提下，构思了一套基于可编程控制器的定长剪板加工装置，整套装置的整平部分和送料剪切部分中所涉及到硬件和程序部分做了对比选型与设计。本毕业设计课题是选用了三菱 FX2N-32MT的 PLC 控制整套装置的工作,一整套装置包含了钢板开卷机部分，钢板校平机部分，送料机部分和剪切机构部分。定长剪切系统应用可编程控制器控制自动/手动循环过程，通过由 PLC 计算后发出的高速脉冲信号来控制步进电机驱动器达到控制电机旋转的圈数，使其送料长度达到所需设定值。最终，选用威纶通触摸屏设定系统参数，操作更加简单快捷。
目 录
1．引言 1
1.1 课题的研究背景与意义 1
1.2 国内外剪切机的现状与发展趋势 1
1.3 课题研究的内容 3
2．剪切机控制系统的工作方案 4
2.1 课题的设计思路与方法论述 4
2.2 控制系统的设计控制要求 5
2.3 控制系统方案的对比选择与最终确定 6
3．控制系统硬件的设计与选型 8
3.1 PLC的选型 8
3.2 液压元器件的选型 9
3.3 变频器及三相异步电动机的选型 11
3.4 驱动器及步进电机的选型 14
3.5 触摸屏的选型 17
4．控制系统软件的设计与研究 18
4.1 硬件主要元器件清单 18
4.2 输入输出端口分配 19
4.3 剪切机系统控制的接线原理图 20
4.4 剪切机系统控制的状态转移 21
4.5 部分程序说明 24
5．PLC控制系统触摸屏及人机界面编辑 27
5.1 触摸屏简介 27
5.2 TK8071iP触摸屏的基本性能 27
5.3 TK8071iP触摸屏显示界面设计 29
论文小结 33
参考文献 34
致谢 35
附录 1.剪切装置结构 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
简图 36
附录 2.液压原理图 37
附录 3.PLC接线原理图 38
附录 4.顺序功能流程图 39
附录 5.梯形图 40
附录 6.软元件注释 48
附录 7.PLC指令语编程 49
附录 8.主要元器件清单 53
1．引言
1.1 课题的研究背景与意义
由于中国制造 2025纲领落实到实际生活，机械制造产业领域潜在着巨大的机遇和挑战，间接影响了钢材用量需求的急剧上升【1】。现如今，市场加工的钢材俨然由普通形状钢过渡成弯曲或卷形钢板，卷形钢板加工生产线得到了普遍的推广。传统人工的钢材剪切加工显然已经达不到生产精度要求与经济效率要求，参考对比了多种方案，在考虑剪板精度与控制要求的前提下，构思了一套基于可编程控制器的定长剪板加工装置，整套装置的整平部分和送料剪切部分中所涉及到硬件和程序部分做了对比选型与设计。
剪板效率将决定着板材加工的效率，剪切机能否实现精确的板料加工主要取决于剪切机的控制系统的精确程度【2】。本课题定长剪切系统应用可编程控制器控制自动循环过程，并用触摸屏显示器设置长度通过与PLC连接控制步进电机驱动器达到控制电机旋转的圈数，PLC 计算后发出的高速脉冲信号来间接测得钢板长度。在加工剪板过程中，钢板定长剪切精度误差在±1mm之内，同时具有高节拍、运行稳定、人机交互友好的特点。因此，本课题研究结合社会实际生产中出现的问题，参考对比了多种方案，在保证定长剪切与剪板精度的前提下，构思了一套基于可编程控制器的定长剪板加工装置，整套装置的整平部分和送料剪切部分中所涉及到硬件和程序部分做了对比选型与设计，有着重要的实际意义。
1.2 国内外剪切机的现状与发展趋势
剪切机是一套用来切断金属材料的机械装置，对于钢板这一类原材料来说，一整套剪切装置则应该包含如下几个部分:卷板舒展部分，卷板校平部分和送料剪切机构部分，完成整套流程后，用托运小车放置到已剪切区域。
剪板和送料精度必然影响着剪切生产线的加工质量，合理优化控制方案能够避免钢板原材料的浪费。＂三高＂即高速度、高精度、高自动化是以后剪切机领域的目标追求。剪切控制技术已经快速发展多年。当今国外剪切系统功能逐步完善，操作容易上手，程序简明通俗。这家由英国公司开发的剪切机有两个长前臂，带有可编程挡块和一个夹具。剪切机配有一整套全自动液压驱动系统[3,4]。瑞士公司的操控双轴液压剪切机配有前夹钳进给机构和后挡料机构，工件和残余材料通过堆叠系统分类堆叠，自动或手动调整定位装置的板厚和刀片间的间隙[5,6]。有一家比利时公司是国外代表性控制系统的剪切机制造商，其完美的系统和超强的性能技术使剪切机加工完全自动化。在参数输入系统之后，系统能自动调节所剪切的过程参数，因而得出系统程序，并控制计算机设备执行剪切动作[7]。意大利巴利尼机械制造有限公司开发研制的数控闸门剪切机具备整体焊接结构，时效处理后的框架也能具有良好的强度，刚度和精度。集成的液压系统伺服驱动器可以大大提高机器运行的稳定性。根据待切割板材的材料，厚度和强度，自动调整剪切角，剪切行程，叶片间隙和后挡位置。该系统配有前馈。系统或后进料系统或后进料装置，进料和出料均集成在一起，很好地实现了设备的自动化程度【8,9,10】。封闭式专用型过渡到开放式通用型的国外数控技术，剪切机很有可能会实现体系开放化、运行高速化、控制智能化、驱动数据化、通信网络化和加工高精化【11,12】。
在我国，剪切控制技术在近些年中不断得到发展，见图1.1湖北三环公司生产的HGS系列产品【13】。许多研究人员将PLC技术引入到自动剪切技术中来，例如张兴国通过思考自动剪切机的结构组成，根据控制要求设计出符合的方案，使用变频器来实现调速控制电动机的工作状态，提高了自动剪切机的整体方案【14】。郭紫薇，郭术姊通过PLC控制自动剪切机，选取了整体装置结构、工作状态原理、设计过程等几个部分介绍，并十分具体地探讨了系统的状态流程，可以得知用PLC控制剪切机能够在自动化程度、生产节拍、稳定性等方面有显著提高【15】。张铁军通过对国内钢材定尺剪切技术进行分析，开发中厚板剪切生产线，并应用最新的计算机控制理论成果和技术手段，使得该生产线与其他性能相近的进口设备相比，在我国中小企业的推广使用中具有投资成本低、性价比高等优势【16】。
目 录
1．引言 1
1.1 课题的研究背景与意义 1
1.2 国内外剪切机的现状与发展趋势 1
1.3 课题研究的内容 3
2．剪切机控制系统的工作方案 4
2.1 课题的设计思路与方法论述 4
2.2 控制系统的设计控制要求 5
2.3 控制系统方案的对比选择与最终确定 6
3．控制系统硬件的设计与选型 8
3.1 PLC的选型 8
3.2 液压元器件的选型 9
3.3 变频器及三相异步电动机的选型 11
3.4 驱动器及步进电机的选型 14
3.5 触摸屏的选型 17
4．控制系统软件的设计与研究 18
4.1 硬件主要元器件清单 18
4.2 输入输出端口分配 19
4.3 剪切机系统控制的接线原理图 20
4.4 剪切机系统控制的状态转移 21
4.5 部分程序说明 24
5．PLC控制系统触摸屏及人机界面编辑 27
5.1 触摸屏简介 27
5.2 TK8071iP触摸屏的基本性能 27
5.3 TK8071iP触摸屏显示界面设计 29
论文小结 33
参考文献 34
致谢 35
附录 1.剪切装置结构 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
简图 36
附录 2.液压原理图 37
附录 3.PLC接线原理图 38
附录 4.顺序功能流程图 39
附录 5.梯形图 40
附录 6.软元件注释 48
附录 7.PLC指令语编程 49
附录 8.主要元器件清单 53
1．引言
1.1 课题的研究背景与意义
由于中国制造 2025纲领落实到实际生活，机械制造产业领域潜在着巨大的机遇和挑战，间接影响了钢材用量需求的急剧上升【1】。现如今，市场加工的钢材俨然由普通形状钢过渡成弯曲或卷形钢板，卷形钢板加工生产线得到了普遍的推广。传统人工的钢材剪切加工显然已经达不到生产精度要求与经济效率要求，参考对比了多种方案，在考虑剪板精度与控制要求的前提下，构思了一套基于可编程控制器的定长剪板加工装置，整套装置的整平部分和送料剪切部分中所涉及到硬件和程序部分做了对比选型与设计。
剪板效率将决定着板材加工的效率，剪切机能否实现精确的板料加工主要取决于剪切机的控制系统的精确程度【2】。本课题定长剪切系统应用可编程控制器控制自动循环过程，并用触摸屏显示器设置长度通过与PLC连接控制步进电机驱动器达到控制电机旋转的圈数，PLC 计算后发出的高速脉冲信号来间接测得钢板长度。在加工剪板过程中，钢板定长剪切精度误差在±1mm之内，同时具有高节拍、运行稳定、人机交互友好的特点。因此，本课题研究结合社会实际生产中出现的问题，参考对比了多种方案，在保证定长剪切与剪板精度的前提下，构思了一套基于可编程控制器的定长剪板加工装置，整套装置的整平部分和送料剪切部分中所涉及到硬件和程序部分做了对比选型与设计，有着重要的实际意义。
1.2 国内外剪切机的现状与发展趋势
剪切机是一套用来切断金属材料的机械装置，对于钢板这一类原材料来说，一整套剪切装置则应该包含如下几个部分:卷板舒展部分，卷板校平部分和送料剪切机构部分，完成整套流程后，用托运小车放置到已剪切区域。
剪板和送料精度必然影响着剪切生产线的加工质量，合理优化控制方案能够避免钢板原材料的浪费。＂三高＂即高速度、高精度、高自动化是以后剪切机领域的目标追求。剪切控制技术已经快速发展多年。当今国外剪切系统功能逐步完善，操作容易上手，程序简明通俗。这家由英国公司开发的剪切机有两个长前臂，带有可编程挡块和一个夹具。剪切机配有一整套全自动液压驱动系统[3,4]。瑞士公司的操控双轴液压剪切机配有前夹钳进给机构和后挡料机构，工件和残余材料通过堆叠系统分类堆叠，自动或手动调整定位装置的板厚和刀片间的间隙[5,6]。有一家比利时公司是国外代表性控制系统的剪切机制造商，其完美的系统和超强的性能技术使剪切机加工完全自动化。在参数输入系统之后，系统能自动调节所剪切的过程参数，因而得出系统程序，并控制计算机设备执行剪切动作[7]。意大利巴利尼机械制造有限公司开发研制的数控闸门剪切机具备整体焊接结构，时效处理后的框架也能具有良好的强度，刚度和精度。集成的液压系统伺服驱动器可以大大提高机器运行的稳定性。根据待切割板材的材料，厚度和强度，自动调整剪切角，剪切行程，叶片间隙和后挡位置。该系统配有前馈。系统或后进料系统或后进料装置，进料和出料均集成在一起，很好地实现了设备的自动化程度【8,9,10】。封闭式专用型过渡到开放式通用型的国外数控技术，剪切机很有可能会实现体系开放化、运行高速化、控制智能化、驱动数据化、通信网络化和加工高精化【11,12】。
在我国，剪切控制技术在近些年中不断得到发展，见图1.1湖北三环公司生产的HGS系列产品【13】。许多研究人员将PLC技术引入到自动剪切技术中来，例如张兴国通过思考自动剪切机的结构组成，根据控制要求设计出符合的方案，使用变频器来实现调速控制电动机的工作状态，提高了自动剪切机的整体方案【14】。郭紫薇，郭术姊通过PLC控制自动剪切机，选取了整体装置结构、工作状态原理、设计过程等几个部分介绍，并十分具体地探讨了系统的状态流程，可以得知用PLC控制剪切机能够在自动化程度、生产节拍、稳定性等方面有显著提高【15】。张铁军通过对国内钢材定尺剪切技术进行分析，开发中厚板剪切生产线，并应用最新的计算机控制理论成果和技术手段，使得该生产线与其他性能相近的进口设备相比，在我国中小企业的推广使用中具有投资成本低、性价比高等优势【16】。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/420.html
