全自动卷边机控制系统的设计
摘 要 全自动卷边机在板带生产车间剪切线中是重要的设备，它的稳定性和可靠性会直接反应在整条机组的辅助作业时间上，进而反应出整条机组的工作效率。本文论述了利用PLC作为动作控制，通过PLC控制伺服电机来完成缝纫动作，控制步进电机来完成自动送料和收料动作，控制气缸来完成辅助动作，及通过光眼，编码器等来实现精确控制。本设计应用于缝纫行业，对牛仔裤袋进行自动卷边，缝纫及收料，达到缝纫效率高，缝制效果好，操作人员技术要求低的要求。因为整个流程自动化，所以降低了对于操作人员的技术要求，减少了工厂的培训成本。因为对电机的精确控制，所以缝纫效率高，缝制效果好，提高了工厂的生产效率。因为程序内的保障措施，所以降低了安全隐患，增加了工厂的安全保障。
目 录
第一章 绪论 1
1.1全自动卷边机的简介 1
1.2全自动卷边机设计的基本内容概况 1
第二章 系统硬件设计 2
2.1伺服电机的选型 2
2.2步进电机的选型 2
2.3其他元器件的选型 3
2.4全自动卷边机的工作过程 6
2.5全自动卷边机的PLC接线图 7
第三章 系统软件设计 9
3.1触摸屏的界面的程序及说明 9
3.2自动送料控制程序及说 18
3.3自动工作控制程序及说明 19
3.4收料动作控制程序及说明 23
3.5其他控制程序及说明 25
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
附录 31
附录A 完整程序 31
第一章 绪论
1.1全自动卷边机的简介
全自动卷边机作为一款新型自动化缝纫设备，一直以来主要的技术全部把控在国外的一些知名自动化设备公司手中，如意大利的，日本的JUKI。这些公司生产的设备功能较齐全，但价格因为基本垄断的关系，所以居高不下，对于国内的中小型纺织缝纫企业来说，成本过大，投资回报周期太长，实际使用时，因语言差异，工作环境差异，甚至是相配套的操作和机修人员的差异，导致应用效果并不理想。而国内因为技术、成本控制、设计思路、实际应用等
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
方面的欠缺，使得一些类似功能的设备远远达不到国际水平，甚至达不到工厂的要求，从而无法推广，扩大。
1.2全自动卷边机设计的基本内容概况
全自动卷边机作为一款新型自动化缝纫设备，一直以来主要的技术全部把控在国外的一些知名自动化设备公司手中，如意大利的，日本的JUKI。根据国外设备的成功经验，再加上国内工厂实际生产应用的效果，进行重新设计和编程，以达到设备成本降低，生产效率提高，操作简便，功能齐全且实用的效果。
利用PLC作为动作的控制器，通过PLC控制伺服电机来完成缝纫动作，控制步进电机来完成自动送料和收料动作，控制气缸来完成辅助动作，及通过光眼，编码器等来实现精确控制。
本设计应用于缝纫行业，对牛仔裤袋进行自动卷边，缝纫及收料，达到缝纫效率高，缝制效果好，操作人员技术要求低的要求。
图11 全自动卷边机实物图
系统硬件设计
2.1伺服电机的选型
伺服电机作为自动化缝纫设备的核心，缝纫机头的动力源，必须满足实际生产效率的要求，调试维护的便捷以及控制程序的可行性这三大条件。
在牛仔裤袋卷边，这道工序中，工厂需要的缝纫速度为每分钟25003500针，也就是说电机转速得达到2500r/min至3500r/min，而一般实际缝制时，因工人操作水平的不同，以及实际缝纫布料的材质不同，缝纫机头的实际缝纫速度最快只使用到3000r/min。这使得步进电机不在机头动力驱动的考虑范围内。
在实际缝纫过程中，因为送料与缝纫并非同时进行，而是有一个状态差在其中，所以对于缝纫电机的精确度要求非常高。
综上所述，决定使用伺服电机作为缝纫电机的动力驱动。
因机头选用的是Brother8720，根据Brother公司所提供的技术参数，驱动该型机头，达到3500r/min所需的功率为750W，力矩为9.5N/M。因为机头实际工作（即选型时所考虑的负载状态，只是一个简单的缝纫动作，机针插入牛仔布料中）所以负载状态与空载状态所需条件基本相同，而因为缝纫电机需要频繁的在高低速中切换，启停也比较频繁，所以选型时，应将力矩增加。所以伺服电机选定为台湾贺欣公司的M175EC006CE，与之相配套的驱动器为i70M4Z3220。
台湾贺欣电机技术参数见图1
注：因Brother公司，台湾贺欣公司以及下文的汉姆机电有限公司都为指定合作公司，所以在电机选型时，根据双方提供的技术参数要求，来进行选型，选型较方便快捷，同时这三家公司也为优质供应商，货源质量和数量都能保证生产的需要。
2.2步进电机的选型
送料步进电机为驱动送料平台的滚轮，进行送料动作，所以对于负载精度要求较低，经过实际测试负载精度为**，换算后电机的步距角为1.8°。根据送料机构机械设计人员所提供的资料，摩擦负载大于惯性负载，所以以摩擦负载为主考虑对象。一般情况下，送料步进电机的静力矩为摩擦负载的23倍，所以步进电机的力矩选用9.0 N.M。所以选用汉姆机电有限公司的HEM34D440103型步进电机，与之相匹配的驱动器型号为IDRIVE10
步进电机及驱动器的规格参数见表21
表21
项目
参数
步距角
1.8±5%°
相数
2
额定电压
3.3V
额定电流
6.0A
电阻
0.55 ohm±0.1
电感
4.8 mH±20%
保持力矩
10.5 N.m
运行力矩
MIN
允许轴向负载
60N
允许径向负载
220N
收料电机，为驱动收料平台的齿轮，从而带动齿条移动，收料平台下降，每次下降固定距离，以达到收料整齐的效果，因为每次下降距离为2mm（此数值为最厚牛仔面料卷边后的厚度的120%左右）所以对于负载精度也要求低，经过实际测试负载精度为**，换算后电机的步距角为1.8°。根据收料机构机械设计人员所提供的资料，电机保持力矩要求为** N.M。所以选用***，与之相匹配的驱动器型号为
目 录
第一章 绪论 1
1.1全自动卷边机的简介 1
1.2全自动卷边机设计的基本内容概况 1
第二章 系统硬件设计 2
2.1伺服电机的选型 2
2.2步进电机的选型 2
2.3其他元器件的选型 3
2.4全自动卷边机的工作过程 6
2.5全自动卷边机的PLC接线图 7
第三章 系统软件设计 9
3.1触摸屏的界面的程序及说明 9
3.2自动送料控制程序及说 18
3.3自动工作控制程序及说明 19
3.4收料动作控制程序及说明 23
3.5其他控制程序及说明 25
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
附录 31
附录A 完整程序 31
第一章 绪论
1.1全自动卷边机的简介
全自动卷边机作为一款新型自动化缝纫设备，一直以来主要的技术全部把控在国外的一些知名自动化设备公司手中，如意大利的，日本的JUKI。这些公司生产的设备功能较齐全，但价格因为基本垄断的关系，所以居高不下，对于国内的中小型纺织缝纫企业来说，成本过大，投资回报周期太长，实际使用时，因语言差异，工作环境差异，甚至是相配套的操作和机修人员的差异，导致应用效果并不理想。而国内因为技术、成本控制、设计思路、实际应用等
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
方面的欠缺，使得一些类似功能的设备远远达不到国际水平，甚至达不到工厂的要求，从而无法推广，扩大。
1.2全自动卷边机设计的基本内容概况
全自动卷边机作为一款新型自动化缝纫设备，一直以来主要的技术全部把控在国外的一些知名自动化设备公司手中，如意大利的，日本的JUKI。根据国外设备的成功经验，再加上国内工厂实际生产应用的效果，进行重新设计和编程，以达到设备成本降低，生产效率提高，操作简便，功能齐全且实用的效果。
利用PLC作为动作的控制器，通过PLC控制伺服电机来完成缝纫动作，控制步进电机来完成自动送料和收料动作，控制气缸来完成辅助动作，及通过光眼，编码器等来实现精确控制。
本设计应用于缝纫行业，对牛仔裤袋进行自动卷边，缝纫及收料，达到缝纫效率高，缝制效果好，操作人员技术要求低的要求。
图11 全自动卷边机实物图
系统硬件设计
2.1伺服电机的选型
伺服电机作为自动化缝纫设备的核心，缝纫机头的动力源，必须满足实际生产效率的要求，调试维护的便捷以及控制程序的可行性这三大条件。
在牛仔裤袋卷边，这道工序中，工厂需要的缝纫速度为每分钟25003500针，也就是说电机转速得达到2500r/min至3500r/min，而一般实际缝制时，因工人操作水平的不同，以及实际缝纫布料的材质不同，缝纫机头的实际缝纫速度最快只使用到3000r/min。这使得步进电机不在机头动力驱动的考虑范围内。
在实际缝纫过程中，因为送料与缝纫并非同时进行，而是有一个状态差在其中，所以对于缝纫电机的精确度要求非常高。
综上所述，决定使用伺服电机作为缝纫电机的动力驱动。
因机头选用的是Brother8720，根据Brother公司所提供的技术参数，驱动该型机头，达到3500r/min所需的功率为750W，力矩为9.5N/M。因为机头实际工作（即选型时所考虑的负载状态，只是一个简单的缝纫动作，机针插入牛仔布料中）所以负载状态与空载状态所需条件基本相同，而因为缝纫电机需要频繁的在高低速中切换，启停也比较频繁，所以选型时，应将力矩增加。所以伺服电机选定为台湾贺欣公司的M175EC006CE，与之相配套的驱动器为i70M4Z3220。
台湾贺欣电机技术参数见图1
注：因Brother公司，台湾贺欣公司以及下文的汉姆机电有限公司都为指定合作公司，所以在电机选型时，根据双方提供的技术参数要求，来进行选型，选型较方便快捷，同时这三家公司也为优质供应商，货源质量和数量都能保证生产的需要。
2.2步进电机的选型
送料步进电机为驱动送料平台的滚轮，进行送料动作，所以对于负载精度要求较低，经过实际测试负载精度为**，换算后电机的步距角为1.8°。根据送料机构机械设计人员所提供的资料，摩擦负载大于惯性负载，所以以摩擦负载为主考虑对象。一般情况下，送料步进电机的静力矩为摩擦负载的23倍，所以步进电机的力矩选用9.0 N.M。所以选用汉姆机电有限公司的HEM34D440103型步进电机，与之相匹配的驱动器型号为IDRIVE10
步进电机及驱动器的规格参数见表21
表21
项目
参数
步距角
1.8±5%°
相数
2
额定电压
3.3V
额定电流
6.0A
电阻
0.55 ohm±0.1
电感
4.8 mH±20%
保持力矩
10.5 N.m
运行力矩
MIN
允许轴向负载
60N
允许径向负载
220N
收料电机，为驱动收料平台的齿轮，从而带动齿条移动，收料平台下降，每次下降固定距离，以达到收料整齐的效果，因为每次下降距离为2mm（此数值为最厚牛仔面料卷边后的厚度的120%左右）所以对于负载精度也要求低，经过实际测试负载精度为**，换算后电机的步距角为1.8°。根据收料机构机械设计人员所提供的资料，电机保持力矩要求为** N.M。所以选用***，与之相匹配的驱动器型号为
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