锯切机的plc控制系统设计(附件)
随着科技的发展，汽车对于人们而言已不仅仅是代步工具那么简单了，人们更加注重于汽车的整体效果。随着汽车车型的不断改变，对车门外饰条的要求也是越来越高。锯切作为车门外饰条机械加工中必不可少的一道工序，锯切的精度、稳定性直接影响到车门外饰条的合格率和生产效率。本文介绍了采用PLC（PLC是可编程逻辑控制器的缩写）控制系统来对锯切机进行控制，实现锯切机的自动化运行，提高生产效率，并采用WINCC进行调试、监控，实时采集数据。关键词 锯切机，自动控制，PLC，WINCC
目 录
1 绪论 1
1．1 课题研究背景和意义 1
1．2 锯切机的设备结构及其功能 1
1．3 研究手段与步骤 2
2 方案设计 3
2．1 工艺要求 3
2．2 工艺流程 3
2．3 方案的选择及比较 4
2．4 控制设备的选择 5
3 PLC的硬件配置 5
3．1 S71200 PLC简介 5
3．2 设备配置与人机界面（HMI） 6
3．3 PLC的输入输出 8
4 程序设计 13
4．1 程序简介 14
4．2 部分主程序介绍 15
4．3 子程序 18
5 WINCC仿真与调试 19
5．1 WINCC（TIA Protal）简介 19
5．2 程序下载与仿真介绍 19
5．3 WINCC界面介绍 20
5．4 程序调试 23
5．5 WINCC实现功能 27
6 发展趋势 31
结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
1 绪论
1．1 课题研究背景和意义
近年来，中国的汽车产业呈现爆发性的增长，人们对汽车的需求量越来越大。应市场需求，厂家在汽车的整体外形、综合性能方面有了更加深入的研究。随着各式各样的车型推出，车门外饰条也呈现多样化发展。车门外饰条已不单单是一种装饰，更多的是一种对车门的保护 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
作用。整车的运动风格正在向减轻整车重量、降低能耗等方向发展。所以车门外饰条是整车中不可或缺的一部分。车门外饰条中最重要的构成部分就是铝合金。之所以选用铝合金来生产车门外饰条，是因为铝合金的密度小、成型容易，而且耐腐蚀性好，是汽车门外饰条的最佳选择。
车门外饰条的成分有很多，其中包括亮条、骨架、橡胶堵盖等。亮条的形成过程有：铝型材挤出，机加工，高温时效，抛光打磨、氧化涂装等。这里锯切就是机械加工中的一个简单的工艺。不要小看这一小步，产品能否合格，也许就取决于这一小步。要是没有完成好，不仅导致产品不合格，还直接影响到整个生产效率。一个不符合标准的产品，不但会失去它本身的价值，还会造成不必要的资源浪费。虽说可以将不合格产品收集起来、回炉重造，但远不如第一次就生产出合格的产品来的更加有经济效率，而且回炉重造也不是一个简单的工艺过程。这其中又包括碾压成块、回炉融化、杂质分离等。
由于目前锯切机的自动化程度还比较低，企业又渴望得到一种经济性好而又高性能、高效率的锯切机。再结合近几年我国汽车行业的发展与市场需求，一种高自动化程度、高效率、高精度的锯切机应运而生。
1．2 锯切机的设备结构及其功能
如图121所示为锯切机的整体结构图，它主要是由整体机架、夹紧结构、左右各一组锯切运动结构、上下升降门、各个限位装置及其液压系统、气动系统组成。
/
图121 锯切机
1）机架可以作为一种基地，全部的组成部分都可以固定在机架之上。
2）夹紧结构起到固定产品的作用。夹紧结构可分为左上、左下、右上、右下共四套夹紧结构，可同时夹紧四件产品。该机构包括夹紧缸，移动和静态夹紧块，以及安装基地。所有部件都固定在安装座上。当活塞移动时，带动夹紧块跟着运动，从而实现动、静加块的夹紧和放松。
3）左右各一组锯切运动结构，可同时锯切四件产品。锯切运动主要分为锯片的旋转和锯片的前进和后退。
4）上下升降门在锯切机工作时关闭，起保护作用，防止锯屑飞溅。
5） 限位装置主要由行程开关组成，用于检测各个动作是否到位，从而反馈给PLC，进行下一道工序。
1．3 研究手段与步骤
本课题主要以PLC和WINCC来实现锯切机的控制系统，PLC编程用以实现程序设计。编程是PLC应用中最关键的问题。PLC的程序是依照输入信号和输出信号之间的关系来完成的，可以实现各类装置的要求[10]。及在输入一些信号后应输出相应的输出信号，从而达到理想的工作过程。因此，以过程为目标是最常用而且简单的方法。PLC编程是依照各项工艺流程的制约条件以及开始和终止的限制要求来进行设计的。当为每个工作过程编写程序后，总程序便编写结束。WINCC则实现对其进行调试、监控，实时传输现场数据。
因此主要完成的工作有：
1）熟悉掌握车门外饰条锯切工艺的详细流程；
2）根据工艺流程图，理清输入信号和输出信号之间的逻辑关系；
3）确定I/O表；
4）设计硬件构成及接线；
5）设计PLC控制程序；
6）采用WINCC进行仿真调试。
2 方案设计
2．1 工艺要求
车门外饰条的主要工艺要求有：尺寸（长度，R角，面弧，线弧），整体外观，光泽度，拔插力，拉脱力，压负载荷等。但在锯切时，主要考虑到产品的长度问题和锯切时的R角问题。产品的长度要求不超过0.5mm，R角的合格区域在2.5±0.5度。这就要求所设计的锯切机精确的定位和减少锯切时带来的抖动。
目 录
1 绪论 1
1．1 课题研究背景和意义 1
1．2 锯切机的设备结构及其功能 1
1．3 研究手段与步骤 2
2 方案设计 3
2．1 工艺要求 3
2．2 工艺流程 3
2．3 方案的选择及比较 4
2．4 控制设备的选择 5
3 PLC的硬件配置 5
3．1 S71200 PLC简介 5
3．2 设备配置与人机界面（HMI） 6
3．3 PLC的输入输出 8
4 程序设计 13
4．1 程序简介 14
4．2 部分主程序介绍 15
4．3 子程序 18
5 WINCC仿真与调试 19
5．1 WINCC（TIA Protal）简介 19
5．2 程序下载与仿真介绍 19
5．3 WINCC界面介绍 20
5．4 程序调试 23
5．5 WINCC实现功能 27
6 发展趋势 31
结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
1 绪论
1．1 课题研究背景和意义
近年来，中国的汽车产业呈现爆发性的增长，人们对汽车的需求量越来越大。应市场需求，厂家在汽车的整体外形、综合性能方面有了更加深入的研究。随着各式各样的车型推出，车门外饰条也呈现多样化发展。车门外饰条已不单单是一种装饰，更多的是一种对车门的保护 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
作用。整车的运动风格正在向减轻整车重量、降低能耗等方向发展。所以车门外饰条是整车中不可或缺的一部分。车门外饰条中最重要的构成部分就是铝合金。之所以选用铝合金来生产车门外饰条，是因为铝合金的密度小、成型容易，而且耐腐蚀性好，是汽车门外饰条的最佳选择。
车门外饰条的成分有很多，其中包括亮条、骨架、橡胶堵盖等。亮条的形成过程有：铝型材挤出，机加工，高温时效，抛光打磨、氧化涂装等。这里锯切就是机械加工中的一个简单的工艺。不要小看这一小步，产品能否合格，也许就取决于这一小步。要是没有完成好，不仅导致产品不合格，还直接影响到整个生产效率。一个不符合标准的产品，不但会失去它本身的价值，还会造成不必要的资源浪费。虽说可以将不合格产品收集起来、回炉重造，但远不如第一次就生产出合格的产品来的更加有经济效率，而且回炉重造也不是一个简单的工艺过程。这其中又包括碾压成块、回炉融化、杂质分离等。
由于目前锯切机的自动化程度还比较低，企业又渴望得到一种经济性好而又高性能、高效率的锯切机。再结合近几年我国汽车行业的发展与市场需求，一种高自动化程度、高效率、高精度的锯切机应运而生。
1．2 锯切机的设备结构及其功能
如图121所示为锯切机的整体结构图，它主要是由整体机架、夹紧结构、左右各一组锯切运动结构、上下升降门、各个限位装置及其液压系统、气动系统组成。
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图121 锯切机
1）机架可以作为一种基地，全部的组成部分都可以固定在机架之上。
2）夹紧结构起到固定产品的作用。夹紧结构可分为左上、左下、右上、右下共四套夹紧结构，可同时夹紧四件产品。该机构包括夹紧缸，移动和静态夹紧块，以及安装基地。所有部件都固定在安装座上。当活塞移动时，带动夹紧块跟着运动，从而实现动、静加块的夹紧和放松。
3）左右各一组锯切运动结构，可同时锯切四件产品。锯切运动主要分为锯片的旋转和锯片的前进和后退。
4）上下升降门在锯切机工作时关闭，起保护作用，防止锯屑飞溅。
5） 限位装置主要由行程开关组成，用于检测各个动作是否到位，从而反馈给PLC，进行下一道工序。
1．3 研究手段与步骤
本课题主要以PLC和WINCC来实现锯切机的控制系统，PLC编程用以实现程序设计。编程是PLC应用中最关键的问题。PLC的程序是依照输入信号和输出信号之间的关系来完成的，可以实现各类装置的要求[10]。及在输入一些信号后应输出相应的输出信号，从而达到理想的工作过程。因此，以过程为目标是最常用而且简单的方法。PLC编程是依照各项工艺流程的制约条件以及开始和终止的限制要求来进行设计的。当为每个工作过程编写程序后，总程序便编写结束。WINCC则实现对其进行调试、监控，实时传输现场数据。
因此主要完成的工作有：
1）熟悉掌握车门外饰条锯切工艺的详细流程；
2）根据工艺流程图，理清输入信号和输出信号之间的逻辑关系；
3）确定I/O表；
4）设计硬件构成及接线；
5）设计PLC控制程序；
6）采用WINCC进行仿真调试。
2 方案设计
2．1 工艺要求
车门外饰条的主要工艺要求有：尺寸（长度，R角，面弧，线弧），整体外观，光泽度，拔插力，拉脱力，压负载荷等。但在锯切时，主要考虑到产品的长度问题和锯切时的R角问题。产品的长度要求不超过0.5mm，R角的合格区域在2.5±0.5度。这就要求所设计的锯切机精确的定位和减少锯切时带来的抖动。
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