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1、剪板机控制系统目录1、绪论11.1 设计剪板机的意义11.2 剪板机的概述22.系统工作原理23、剪板机的硬件配置33.1 PLC 简介33.2 CPU 处理模块43.3 剪板机的 I/O 分配43.4 剪板机的外部接线64.剪板机软件设计74.1 编程软件介绍74.2 剪板机机程序设计及分析8程序的设计8程序分析105、剪板机机监控界面的设计105.1 组态软件的概述105.2 定义数据词典115.3 用户界面的制作115.4 命令语言的编写126、程序调试167.实验体会16参考文献17附录程序梯形图171剪板机控制系统剪板机控制系统高稳沈阳航空航天大学北方科技学院摘要：自动剪板机是一种可
2、按加工要求，将金属板材剪开、自动计数、并由送料车送到下一工序的顺序控制的设备。PLC 是近几年发展起来的一种新型工业控制器，由于其变成灵活，功能齐全，在工业过程控制中的应用越来越广泛。阐述了如何将先进的PLC 控制技术应用到全自动剪板控制系统中，并给出了相应的硬件结构和软件分析，旨在提高剪板机的工作可靠性， 从而增强人工操作的安全性。文中首先介绍了PLC 和剪板机的工作原理，在设计硬件的基础上，对软件进行设计，采用组态软件建立人机监控界面，使自动剪板过程得以实现，并能实时的监控输送过程。关键词：自动剪板； PLC；组态软件；实时监控1、绪论1.1 设计剪板机的意义剪板机广泛的应用于在板材加工系
3、统中 , 板料长度检测，板料进料、压紧、走刀、落料、长度调整等过程必须按一定的节拍控制精确度动作，而且不同长度、不同厚度、不同材料的板材 , 各动作行程、先后顺序、刀具位置等要求都不一样，对于这样的控制要求, 传统控制柜很难实现，而且存在比较大的安全隐患，而使用 PLC控制技术则不但能实现各种复杂功能而且大大简化了线路，消除了安全隐患，因而具有比较高的性价比和可靠性。我国使用 PLC进行自动控制，至今尚未完全普及。 传统的控制系统复杂且功能不完善、效率低、可靠性差、自动化程度不高、安全系数低。全自动 PLC剪板机的应用，可以获得较好的控制效果。我国机床行业（剪板机为主）在很多方面都依赖国外，关
4、键检测设备和一起绝大多数需要进口解决，严重阻碍自助创新能力的提高和新产品的发展。在我国进入快速发展的新时期，剪板机市场有所开拓，在教学、科研、生产制造、技术支持、试验检测等环节对外国的依赖性减少，剪板机市场呈现良好发展态势。因此，我们必须提高剪板机的自主开发、制造能力，加快技术引进和国际合作，才能降低成本，缩短产品周期，提高生产效率，增强企业的竞争力。1剪板机控制系统1.2 剪板机的概述剪板机英文名为 plate shears;guillotine shear，在工业生产过程中常常为剪切板料的剪切机，简单的工作原理就是使用一个刀片和相对的另外一组刀片作往复直线运动，机械原理和剪刀类似，以此原理
5、来剪切一些板材的机械便成为剪板机。剪板机在机械分类中多属于锻压机械中的一种，剪板机主要应用于金属加工行业，可以适用于建筑、船舶、汽车、冶金、化工、电力、电器等各个场合，也是行业中的一种专用剪板机械，目前随着现代化工业技术的迈进剪板机也开始有了他独特的发展道路，因为加工要求以及剪板加工环境不同，也分为多种类型的机械。国外的剪板机的技术经过多年发展，目前功能越来越齐全，操作越来越方便。根据国外资料统计，在工业控制中 80%都采用 PLC 来完成，目前国外 PLC 应用在自动控制这一领域占 60%左右。意大利萨瓦尼尼公司研制出的一条 S4 金属薄板冲剪系统，可将折弯件的图形转换为平面图形。并自动生成
6、冲剪程序，冲剪程序生成后，整个过程无需人工看管和干预。随着国外技术日新月异的发展，剪板机必将实现智能化、体系开放化、驱动数据化、通信网络化、设备运行的高速化和加工高精化。2. 系统工作原理剪板机剪切后应能保证被剪板料剪切面的直线度和平行度要求，并尽量减少板材扭曲，以获得高质量的工件。剪板机的上刀片固定在刀架上，下刀片固定在工作台上。工作台上安装有托料球，以便于板料的在上面滑动时不被划伤。后挡料用于板料定位，位置由电机进行调节。压料缸用于压紧板料， 以防止板料在剪切时移动。护栏是安全装置，以防止发生工伤事故。回程一般靠氮气，速度快，冲击小。剪板机如图1 所示。图1剪板机2剪板机控制系统3、剪板机
7、的硬件配置3.1 PLC 简介在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968 年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，Programmable Controller（ PC）。个人计算机（简称 PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic
8、Controller（ PLC），现在，仍常常将 PLC 简称PC。PLC 的定义有许多种。国际电工委员会（IEC ）对 PLC 的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期。在这时期，PLC 在处理模拟量的能力、数字运算的能力、人机接口能力和网络能力
9、得度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS 系统。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。PLC 控制器本身的硬件采用积木式结构，有母板，数字I/O 模板，模拟 I/O 模板，还有特殊的定位模板，条形码识别模板等模块，用户可以根据需要采用在母板上扩展或者利用总线技术配备远程I/O 从站的方法来得到想要的I/O 数量。PLC 在实现各种数量的I/O 控制的同时，还具备输出模拟电压和数字脉冲的能力，使得它可以控制各种能接收这些信
10、号的伺服电机，步进电机，变频电机等，加上触摸屏的人机界面支持，施耐德的PLC 可以满足您在过程控制中任何层次上的需求。3剪板机控制系统3.2 CPU 处理模块CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中， 同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间
11、联系的数据、控制及状态总线构成， CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC 不可缺少的组成单元。存储器主要用于存放系统程序、用户程序以及工作数据。PLC 常用的存储类型有RAM、ROM 、 EPROM、 EEPROM。CPU224 模块输入、输出单元的接线图如图2 所示。120/240 VAC1L0.0 0.1 0.2 0.32L 0.4 0.5 0.6 0.7 1.03L 1.11.2 1.3 1.4 1.51.6 1.7NL1AC1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1.0 1.1 1.2 1.3 1.42 1.5
12、1.6 1.7 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 M L +MM24VDC图 2CPU224 模块输入、输出单元的接线图3.3 剪板机的 I/O 分配本系统需要 17 个输入点和 9 个输出点。根据PLC 的特点和系统设计的需要，输入信号包括开关、周期循环按钮、手动按钮等等。输出信号包括电机、刀下切、压钳下压等等。其 I/O 分配如表 1 所示。4剪板机控制系统表 1 元件地址 I/O 分配PLC地址（ PLC端子）电气符号功能说明（面板端子）I0.0SD开关I0.1SB1自动循环 13 次I0.2SB2单周期循环I0.3SB3单步控制I0.4SB4周期停止I0.5SB5急停I0.6SB6自动返回I1.0SQ1送料限位I1.1SQ2压钳下限位I1.2SQ3刀下限位I1.3SQ4压钳上限位I1.4SQ5刀上限位I2.0SB7手动送料I2.1SB8手动下压钳I2.2SB9手动下刀I2.3SB10手动上压钳I2.4SB11手动上刀5剪板机控制系统Q0.0A数码管 A口Q0.1B数码管 B口Q0.2C数码管 C口Q0.3D数码管 D口Q0.4M1料右行输出Q0.5M2压钳下压输出Q0.6M2刀下压输出Q0.7M4压钳上行输出Q1.0M5刀上行输出3.4 剪板机的外部
