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1、西安工程大学毕业设计（论文） 毕业设计（论文） 题 目：纵剪生产线速度匹配控制设计学 院： 电子信息学院 专业班级：电气工程及其自动化 指导教师： 职称： 教授 学生姓名： 学 号： II西安工程大学毕业设计（论文）摘 要近年来，随着我国制造业的发展，金属板材的用量日益增长，对板材的规格种类要求也越来越多。目前，纵剪线生产技术已日趋成熟，对纵剪线的控制系统也要求更加精确和简便，加工板材的速度越来越高。于是，纵剪线各主机之间的运行速度是否匹配成了生产能否顺利进行的重要因素。本设计内容主要包括系统总体概况，系统硬件设计，系统软件设计。对纵剪线控制系统结构组成和各主机线速度的测量，线速度的计算以及控
2、制方案进行了详细介绍。应用基于西门子S7-200PLC的速度匹配控制系统，使纵剪线在生产过程中开卷机、纵剪机、收卷机三机联动，剪切速度可以自动匹配。从而减轻了操作人员的工作强度和方便操作，提高了纵剪线的生产效率、控制性能。关键词：纵剪线,PLC，速度匹配 ,编码器ABSTRACTIn recent years, with the development of our country manufacturing industry, the sheet metal consumption growing, the plate specifications for the type of reque
3、st also more and more. At present, the slitting line production technology has matured, and its control system also requires more accurate and simple, its speed of sheet metal processing is more and more faster. Then, if the running speed between hosts is matched to the production were an important
4、factors. This design content mainly includes the system general situation, system hardware design, system software design. On the longitudinal shear control system structure and the main line speed measurement, its line speed calculation and control scheme are introduced in detail. Application of Si
5、emens S7-200PLC speed matching control system, so that the longitudinal shear line in production process uncoiling machine, slitting machine, rolling machine three machine linkage, shear speed can automatically match. In order to reduce the work intensity of operators and convenient operation, impro
6、ves the slitting line production efficiency, control performance.KEYWORDS: slitting line, PLC, speed matching, encoderII目录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1纵剪生产线简介11.1.1纵剪线的分类21.2国内外研究现状21.3纵剪生产线未来的发展情况3第2章 纵剪自动生产线结构简介52.1系统结构组成和工作原理52.2纵剪线生产作业方式62.3系统控制要求7第3章 纵剪生产线的电气控制83.1纵剪线各主机的速度测量83.1.1开卷机速度测量83.1.2纵剪机速度
7、测量83.1.3收卷机速度测量83.2线速度计算93.3各主机速度匹配9第4章 纵剪线硬件系统的设计114.1纵剪线控制系统要求114.2光电编码器124.2.1光电编码器原理124.2.2脉冲信号处理124.2.3光电编码器选择和安装134.3触摸屏144.2.1触摸屏的选择144.3.2触摸屏的功能144.4光电开关154.5行程开关164.6主电路设计174.7变频器194.7.1变频器一般架构194.7.2变频器选择204.8 PLC控制系统214.8.1PLC选型214.8.2PLC端口分配234.9脉冲当量选择244.10分段变频调速244.11纵剪线的制动过程25第5章 系统软件
8、设计265.1系统主流程265.2手动控制流程275.3高速计数器编程285.4编程软件29参考文献30感谢31附录A PLC连线图32附录B PLC程序控制梯形图33西安工程大学毕业设计（论文）第1章 绪论1.1纵剪生产线简介纵剪线是将金属卷材开卷、分条、收卷，加工成需要宽度的卷料的生产线。主要应用于汽车、电工、电力（硅钢片）及家电等诸多行业。纵剪线主要由以下设备组成：开卷机、纵剪机、边料切碎机、压紧装置、收卷机等。开卷机用于纵剪线上料和放料。通过手轮旋转螺杆副，带动主轴上的滑套，滑套又通过连杆带动卷筒做胀开或收缩运动。也可采用液压传动完成上述动作。来料一般是内径为5510mm左右的卷料，将
9、卷料套在处于收缩状态下的卷筒上，然后转动手轮，卷料被撑紧，完成上料动作。放料动作由开卷机的直流电机驱动，其线速度应与纵剪机保持同步。开卷机机体为焊接箱形结构，变频调速电机通过齿轮箱减速后驱动卷筒轴为开卷机提供主动力。开卷机的卷筒是一根空心轴，通过两个轴承支撑齿轮箱体上，轴承之间安装有传动直齿轮。该齿轮箱是采用强制润滑的方式进行润滑的，并为闭环的油润滑系统配有两台恒速电机。芯轴为一悬臂结构，在开卷时其前端由外支撑轴承进行支撑，以保持开卷机的刚度和稳定性。随着我国工业技术的蓬勃发展，对金属板料的剪切生产有了越来越高的要求，生产过程控制系统的高度自动化要求、产品的质量精度要求都越来越高。各种先进技术
10、以综合应用方式谋求生产过程实现智能化、高自动化、高效能化，这也反映了生产的高科技水平和发展方向。随着社会生产力的发展，工业技术的进步，生产制造业的发展呈现出三种明显的趋势。首先，自动化水平越来越高。生产设备从手工到机械，直到自动化。生产率大大提高，生产节奏加快。其次，柔性化水平也越来越高。随着市场竞争的需要，多品种、小批量产品生产日益增多。.在欧美和日本的制造业中，中小批量生产的产品在数量上约占85%。再次，生产规模不断扩大，专业分工越来越细。而目前我国的大部分自动剪切生产线虽然实现了自动化，但仍有部分生产线工艺落后，经常发生一些故障，灵活性差，不利于产品多样化的需求，生产效率和精度不高，且维
11、修困难、设备老化，已经严重影响了经济效益和生产效益，而国外的剪切控制系统价格昂贵，为了在激烈的市场竞争中占据有利地位获得较好的竞争力和经济效益，研制出具有更高自动化程度的剪切生产线对于提高我国自动化水平，改变生产的落后局面具有重要的那实章义，同时提高金属冷轧卷材剪切的精度和效率，也可以提高生产能力，扩大生产规模，降低工人劳动强度，提高产品质量，适应产品在国内外市场竞争的需要。本课题的目的就在于设计一套具有较高自动化水平的纵剪自动生产线速度匹配控制系统，使其能够更好的满足板料加工的需求，提高生产效率，降低成本，增强企业的国际竞争力。1.1.1纵剪线的分类 我国生产的纵剪线从剪切工艺方面可分为两大
12、类：一类是送剪工艺的纵剪线；另一类是拉剪工艺的纵剪线。剪切工艺及其效果 送剪工艺是我国20世纪60年代以来一直使用的落后工艺，这种方法很难保证剪切质量。送剪工艺就是指在送料辊的作用下前进，然后送入圆盘剪刀，剪刀和送料辊线速度应保持一致。这种工艺方法很可能会使钢片在送料辊和剪刀之间弓起，此类现象严重时，钢片甚至会随着刀的旋转方向卷起。这样，导致钢片的剪切毛刺和单边不直度超差。拉剪工艺，钢片在拉料辊的作用下前进，圆盘剪刀被动剪切。由于拉料辊线速度稍大于纵剪刀，因此硅钢片在拉料辊和圆盘刀之间始终保持平直，处于拉剪状态，保证剪切质量。纵剪线加工出的产品品质主要取决于纵剪机、开卷机和收卷机。纵剪线电气控
13、制的关键是速度的匹配：纵剪机与开卷机的速度匹配和纵剪机与收卷机的速度匹配。随着相关行业的快速发展，对纵剪线生产的产品的品质要求也越来越高。如何使纵剪线加工出高质量的成品，是每个拥有该设备的厂家都非常关心的问题。1.2国内外研究现状纵剪生产线是对金属卷料进行开卷、定尺、纵剪的组合加工设备，广泛应用于家电、汽车、集装箱、食品包装、石油化工、造、装饰材料等金属板材加工行业。特别是近年来，汽车、家电等行业的飞速发展，需要大量的薄板材料，而这些材料大都是卷材，于是就对纵剪线产生了很大的需求。早期的开卷剪切设备多用单台的普通剪板机，劳动强度大、定位误差大，会带来材料的浪费。开卷自动剪切生产线的主要优点是具
14、有高的生产效率、高的材料利用率、高的自动化程度以及好的产品质量等。在产品的生产中，实现生产自动化对于提高生产率和保证操作安全具有重要意国产纵剪线的性能指标已接近80年代初的国际先进水平。国外纵剪线简介 国外纵剪线一般均采用拉剪工艺，且剪切速度可达120mmin。日本的钢片精整设备一纵剪线，为了收卷整齐，还采用光电调偏系统，收卷机随片边的变化而移动，这个系统收卷精度较高，但却大大地提高了生产线的造价。1.3纵剪生产线未来的发展情况纵剪生产线是大家都熟悉的一种产品，但我们更关注的是如何掌握这熟悉的产品的未来，因为谁掌握了趋势谁才能赢得市场，所以现在很多企业都是需要预测未来，当然准不准得两说来的，但
15、是这种判断还是需要做的，那么今天我们就来跟大家聊聊纵剪生产线未来的一些时间内会有着怎么样的发展呢，有哪些机遇又是我们可以抓住的呢，我相信这些问题大家都是相当关心的吧，先来看看卷板厚度0.3-3mm,卷板宽度1850mm,纵切宽度30mm。 卷材表面无损伤纵剪彩分条机的板材加工费更高,也更易使投资收回.现在有压板式.皮带张紧式和辊式张力几种.什么都是几种演变而来.压板式最大的上风是造价低,做高速出产线张力时易把板材弄伤,还有可能使毛毡高温自燃;皮带张紧式高速时是不用的,由于那样皮带损耗大,使用本钱很高,要求材料表面无损伤的才舍得用,而且皮带张紧机的制造本钱也很高.现在超过300M/MIN的机型都是辊式张力和板式辊式张力混合型的了,为什么要这样呢?由于辊式张力可减少板材表面的摩擦,而又可得到张力.那么他不受速度的限制,是将来纵剪分条机研发的主要方向.可用于多条收卷的辊式张力站技术是克服这方面的好技术.由于它可减少板材表面的摩擦,而又可得到张力.那么他不受速度的限制.现在多条收卷的辊式张力站是最新的技术,没人做成功.现在台湾机都有产不出,只有德国产辊式张
