彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要彩鋼瓦常用建筑工地和民用的倉(cāng)庫(kù)等臨時(shí)建筑。彩鋼瓦是通過(guò)彩鋼壓瓦機(jī)軋制。本文設(shè)計(jì)了一種基于可編程控制器S7-200PLC的彩鋼壓瓦機(jī)的控制系統(tǒng)。當(dāng)彩鋼板輸送過(guò)來(lái)時(shí)，采用的光電編碼器檢測(cè)系統(tǒng)就會(huì)對(duì)彩鋼板的運(yùn)動(dòng)位移進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，當(dāng)記錄的數(shù)與設(shè)定值相同時(shí)就會(huì)啟動(dòng)液壓剪切系統(tǒng)來(lái)剪切彩鋼板；在料架和壓輥之間安裝光電開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)有無(wú)料，有料正常工作，無(wú)料則報(bào)警停機(jī)；傳動(dòng)電機(jī)由變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速。本設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，具體介紹了彩鋼壓瓦機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，確定相關(guān)的電路參數(shù)，選擇各個(gè)元器件的型號(hào)，繪出系統(tǒng)的硬件接線圖，軟件的流程圖以及程序的清單。本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)，其剪切精度比較高，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，程序的運(yùn)行也比較穩(wěn)定，能夠提高生產(chǎn)效率，具有一定的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。關(guān)鍵詞：可編程控制器，光電編碼器，變頻調(diào)速，自動(dòng)控制，液壓剪切

ThecontrolsystemdesignofcolorsteeltilemoldingequipmentABSTRACTColorwattsisoftenusedinconstructionandcivilwarehouseandoftenplaces,itisproducedbycolorsteeltilepress.Inhere,wedesignacolorsteeltilemoldingequipmentcontrolsystemandtoachieve,andthiscontrolsystembasedonprogrammablecontrollerS7-200PLC.Whenthethinsteelplatecome,photoelectricencoderautomaticcountingthesizeofthesteel,ifthesizeisconsistentwiththesetvalue,thehydrauliccuttingsystemwillstartandshearthinsteelplate;photoelectricswitchtodetectwhetherthematerial,ifhasmaterial,toworkproperly,ifnomaterial,itwillalarm;thedrivemotortofrequencycontrolbytheinverter.Thedesignincludessystemdesign,systemhardwaredesign,systemsoftwaredesign,introductionthestructureandcompositionofthecolorsteeltilepresscontrolsystem.Determinetherelevantcircuitparameters,selectthecomponentsofthemodel,anddrawthewiringdiagramofthesystem’shardwareandsoftwareflowchartandalistofprocedures.Thedesignofthecoloredsteeltilemachineautomaticcontrolsystem,highcuttingprecision,thecontrolsystemissimple,easytooperateandrunstable,canimprovetheproductionefficiency,ithasacertainvalueandeconomicvalue.KEYWORDS:keywordsPLC,photoelectricencoder,frequencyspeed,Automaticcontrol,hydraulicshear目錄前言彩鋼瓦常用建筑工地和民用的倉(cāng)庫(kù)等臨時(shí)建筑。隨著彩鋼瓦的普遍應(yīng)用，現(xiàn)在有許多的大型工礦的廠房、鋼結(jié)構(gòu)屋架、倉(cāng)庫(kù)和大設(shè)備，都使用了彩鋼瓦，有的還使用了琉璃式的彩鋼設(shè)備，使得我們的生活的建筑的外觀更加的整潔、漂亮，更加的豐富多彩。彩鋼瓦是通過(guò)彩鋼壓瓦機(jī)軋制。彩鋼壓瓦機(jī)的結(jié)構(gòu)合理，操作方便，功能齊全，鋼料經(jīng)過(guò)送料、壓型、切斷而成彩鋼瓦。彩鋼瓦機(jī)采用變頻調(diào)速、電腦控制，所以計(jì)量準(zhǔn)確。使用自動(dòng)化控制軟件，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的信息化管理。機(jī)組整體的控制系統(tǒng)采用高集成的網(wǎng)絡(luò)，使得其自動(dòng)化系統(tǒng)的性能更加優(yōu)越。設(shè)備可以單獨(dú)安裝和使用，但是需要人工進(jìn)行裝料。如果能夠安裝自動(dòng)化的裝料和卸料等裝置，來(lái)組成彩鋼瓦設(shè)備生產(chǎn)流水線，則可以自動(dòng)生產(chǎn)，完全不需要進(jìn)行人工操作。本文根據(jù)彩鋼壓瓦機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于S7-200PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、操作簡(jiǎn)捷、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的經(jīng)濟(jì)和使用價(jià)值。本文共分四章介紹了對(duì)彩鋼壓瓦機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。第一章為緒論，主要介紹了設(shè)計(jì)的背景和設(shè)計(jì)的目的意義，以及設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和彩鋼壓瓦機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容進(jìn)行了介紹；第二章為系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，包括對(duì)控制系統(tǒng)的功能要求、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，對(duì)兩種方案進(jìn)行了論證和取舍；第三章為彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中有彩鋼瓦長(zhǎng)度檢測(cè)控制、有無(wú)料檢測(cè)、電機(jī)控制和彩鋼瓦截?cái)嗫刂?，還對(duì)電機(jī)的控制電路、電源的分配電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)；第四章是系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，介紹了整個(gè)控制系統(tǒng)的控制流程，并對(duì)控制系統(tǒng)的各功能模塊進(jìn)行了介紹和編程。本文在編寫的過(guò)程中參考了大量的文獻(xiàn)資料，并得到了指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)，但由于自己的水平有限，內(nèi)容難免會(huì)有錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)大家的批評(píng)指正。第1章緒論1.1彩鋼壓瓦機(jī)發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)壓瓦機(jī)的發(fā)展歷程既是一波三折的又是漫長(zhǎng)的。在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇及第一個(gè)五年計(jì)劃期間里，我國(guó)磚瓦機(jī)械制造業(yè)經(jīng)歷了從無(wú)到有，并且在最后得到了迅猛的發(fā)展。剛開(kāi)始國(guó)家計(jì)劃對(duì)外引進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行仿造改制，并安排在礦山機(jī)械廠和建筑機(jī)械廠進(jìn)行生產(chǎn)。后來(lái)，一些彩鋼瓦廠在自己的車間和設(shè)備的基礎(chǔ)上，也開(kāi)始了對(duì)彩鋼瓦設(shè)備和配件進(jìn)行生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的彩鋼瓦設(shè)備種類較少，而且技術(shù)比較落后，主要生產(chǎn)的有琉璃瓦設(shè)備普通型彩鋼機(jī)、單板機(jī)、小型輥壓機(jī)等。在這期間，因?yàn)榍疤K聯(lián)引進(jìn)的磚瓦機(jī)設(shè)備和輪窯焙燒技術(shù)，縣級(jí)以上的磚瓦企業(yè)開(kāi)始了半機(jī)械化生產(chǎn)模式，我國(guó)的磚瓦機(jī)械制造技術(shù)和水平得到了很大的提高。在1965年到1985年的期間里，國(guó)家成立了專門的磚瓦研究所，而且在1966年吉林市磚瓦廠研制并成功生產(chǎn)出了粉煤灰產(chǎn)配比達(dá)到了百分之五十的燒結(jié)磚。在這個(gè)基礎(chǔ)上，1968年又在徐州吉祥的榮山磚廠和四川的磚瓦廠研制并成功生產(chǎn)出了煤矸石全內(nèi)燃燒結(jié)磚；在天津的長(zhǎng)征磚瓦廠研究出隧道窯一次碼燒生產(chǎn)工藝；在北京市南湖渠磚廠研究出小斷面一次碼燒工藝。而且在國(guó)家的投資下，又在南京的新寧磚瓦廠、西安的實(shí)驗(yàn)磚瓦廠、常熟的磚瓦廠成功建造了普通型多孔磚的生產(chǎn)線及空心磚的生產(chǎn)線。在無(wú)錫市的利農(nóng)磚瓦廠建造了空心磚制品的生產(chǎn)線。同時(shí)，在國(guó)家相關(guān)部門的組織下，在相關(guān)科研和設(shè)計(jì)單位的緊密配合下，建設(shè)了一大批生產(chǎn)磚瓦機(jī)械的企業(yè)，并且都成為了主干，生產(chǎn)出了年產(chǎn)量達(dá)到五六千萬(wàn)的真空擠磚機(jī)等產(chǎn)品。在這期間，我國(guó)磚瓦工業(yè)裝備的技術(shù)水平由30年代的一無(wú)所有達(dá)到了60年代的國(guó)際水平。在1985年至今的期間里，由于國(guó)家的改革開(kāi)放，使得我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和城鄉(xiāng)的基本建設(shè)開(kāi)始了高速的發(fā)展。有了國(guó)家強(qiáng)有力的政策支撐，我國(guó)的磚瓦行業(yè)自身也在努力的在土地資源及能源的節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和資源的綜合利用上大力發(fā)展，以黏土、煤矸石、頁(yè)巖和粉煤灰為原料的燒結(jié)空心制品整套設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)也完全發(fā)展成熟。在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，我國(guó)的工藝技術(shù)水平大幅度的提高，其中全內(nèi)燃焙技術(shù)也達(dá)到了上世紀(jì)80到90年代的世界水平?，F(xiàn)如今我國(guó)在彩鋼瓦設(shè)備的需求點(diǎn)主要是集中在中大型、重型的高端產(chǎn)品上。我國(guó)在金加和金切的進(jìn)口數(shù)量和金額上雖然都出現(xiàn)了下降，不過(guò)加工中心的增速依然是正的，這就顯示出我國(guó)對(duì)于高端機(jī)床的需求依舊是很大的。由于市場(chǎng)的需求，我國(guó)的機(jī)床企業(yè)在研發(fā)上努力提高，產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)也進(jìn)一步的優(yōu)化，彩鋼瓦設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也得到了很高的提升。彩鋼瓦壓型設(shè)備的行業(yè)是隨著磚瓦行業(yè)的發(fā)展而得到發(fā)展的，從無(wú)到有，從小至大，彩鋼行業(yè)實(shí)現(xiàn)了自主的升級(jí)以及技術(shù)的更新?lián)Q代，也開(kāi)發(fā)出了很多的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，整個(gè)行業(yè)正朝著更好更高的目標(biāo)向前進(jìn)著。所以，未來(lái)在我國(guó)機(jī)床替代進(jìn)口的空間依然很大。1.2設(shè)計(jì)的背景彩鋼瓦壓型設(shè)備由放料、壓型、剪切組成。其組成部分包括：整機(jī)、PLC控制系統(tǒng)、自動(dòng)剪切系統(tǒng)和液壓泵站系統(tǒng)。該設(shè)備采用高水平的自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的信息化管理。整機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)用了高集成的網(wǎng)絡(luò)，使得自動(dòng)化系統(tǒng)的性能更加優(yōu)越。能夠生產(chǎn)出強(qiáng)度高、平整美觀、結(jié)實(shí)耐用的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用在民用和工業(yè)所用的建筑，包括廠房、車庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、影院、體育館和展覽館等。隨著彩鋼瓦成型設(shè)備在我國(guó)的發(fā)展和普及，現(xiàn)在有許多的工礦的廠房、鋼結(jié)構(gòu)的屋架、倉(cāng)庫(kù)和大型的設(shè)備都使用了彩鋼瓦，甚至有的也使用了琉璃式彩鋼設(shè)備，使得我們的生活建筑更加美觀和豐富多彩?；诖?，本文旨在設(shè)計(jì)一款操作簡(jiǎn)單，精準(zhǔn)度高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的彩鋼壓瓦機(jī)全自動(dòng)控制系統(tǒng)。1.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：首先進(jìn)行的是系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，在總體設(shè)計(jì)中提出本設(shè)計(jì)對(duì)控制系統(tǒng)的功能要求，以此來(lái)作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，接著進(jìn)行方案的分析，并對(duì)采用的方案二的彩鋼瓦成型控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和基本的工作原理進(jìn)行介紹；然后進(jìn)行的為彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中有彩鋼瓦長(zhǎng)度檢測(cè)控制、有無(wú)料檢測(cè)、電機(jī)控制和彩鋼瓦截?cái)嗫刂?，還對(duì)電機(jī)的控制電路、電源的分配電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)；最后進(jìn)行的是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，介紹了整個(gè)控制系統(tǒng)的控制流程，并對(duì)控制系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了介紹和編程。1.4本章小結(jié)本章主要提出了課題背景和目的意義，并介紹了國(guó)內(nèi)壓瓦機(jī)行業(yè)的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景，最后對(duì)后面的設(shè)計(jì)內(nèi)容作了概括性的合理規(guī)劃。第2章彩鋼壓瓦機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1彩鋼壓瓦機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理本設(shè)計(jì)彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)備組成如圖2-1所示：1、開(kāi)卷機(jī)；2、光電開(kāi)關(guān)；3、矯直輥；4、成型輥5、動(dòng)力輥；6、測(cè)量輥；7、電機(jī)；8、光電編碼器9、刀具；10，11、限位開(kāi)關(guān)圖2-1彩鋼瓦成型設(shè)備結(jié)構(gòu)組成在圖2-1中，PLC完成開(kāi)卷機(jī)、矯正輥和成型輥的同步傳送，料機(jī)有無(wú)料檢測(cè)，彩鋼板位移檢測(cè)，切刀控制，主電機(jī)的變頻調(diào)速等工作。本控制系統(tǒng)的基本工作原理是這樣的：剛開(kāi)始的時(shí)候是手動(dòng)控制，人工運(yùn)料到料機(jī)，并將薄鋼板穿入矯直輥,然后手動(dòng)控制電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)將料送到刀口。然后啟動(dòng)自動(dòng)控制按鈕，光電編碼器和計(jì)數(shù)器復(fù)位。此時(shí)光電開(kāi)關(guān)2檢測(cè)到有料，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)控制狀態(tài)。通過(guò)變頻器的調(diào)速，來(lái)控制夾輥的轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂票′摪宓倪\(yùn)送速度。光電編碼器8通過(guò)檢測(cè)測(cè)量輥6轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)來(lái)計(jì)算彩鋼板運(yùn)動(dòng)位移，當(dāng)測(cè)量的位移達(dá)到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)液壓剪切系統(tǒng)，控制刀具下行剪切鋼板。當(dāng)料機(jī)上的鋼料用完時(shí)，光電開(kāi)關(guān)2檢測(cè)后發(fā)送信號(hào)給控制系統(tǒng)，然后報(bào)警停機(jī)。2.2控制系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)需要滿足以下的控制要求：⑴控制系統(tǒng)分手動(dòng)擋和自動(dòng)擋。手動(dòng)檔時(shí)，用點(diǎn)動(dòng)的方式，人工完成鋼板穿帶，零位校準(zhǔn)。自動(dòng)檔時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成鋼板的成型、剪切工作。⑵自動(dòng)檢測(cè)料機(jī)上有無(wú)料。若有料，設(shè)備正常運(yùn)行；若無(wú)料，報(bào)警停機(jī)。⑶電機(jī)通過(guò)變頻器調(diào)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)速度的控制。⑷能夠?qū)Σ输撏哌M(jìn)行定長(zhǎng)剪切，通過(guò)觸摸屏設(shè)置剪切尺寸參數(shù)和數(shù)量參數(shù)，可根據(jù)不同需求改變其參數(shù)。⑸剪切精度要求在一定范圍內(nèi)，誤差不超過(guò)0.1mm。本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單的分為控制部分、輸入模塊和輸出模塊，其結(jié)構(gòu)組成和工作原理可以由下圖2-2的框圖表示:圖2-2系統(tǒng)方框圖2.3方案論證在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)了兩種方法對(duì)彩鋼板的位移進(jìn)行檢測(cè)，下面對(duì)這兩種方法進(jìn)行介紹并取舍：方案一:彩鋼瓦機(jī)對(duì)薄鋼板的剪切是定長(zhǎng)剪切，在彩鋼瓦機(jī)的刀具后面安裝一個(gè)接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)薄鋼板經(jīng)過(guò)輥并通過(guò)刀口到達(dá)之前預(yù)定的位置時(shí)，接近開(kāi)關(guān)就會(huì)檢測(cè)到并發(fā)送信號(hào)給PLC，然后PLC又發(fā)送信號(hào)使機(jī)床停止，并啟動(dòng)液壓剪切系統(tǒng)將彩鋼剪切。如果薄鋼板超過(guò)了預(yù)定的位置，系統(tǒng)就會(huì)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，直到與預(yù)定值一致。改變接近開(kāi)關(guān)與刀具的距離就能夠改變?cè)O(shè)定剪切板的尺寸。但是，不足之處就是，彩鋼必須只有到達(dá)預(yù)定位置和沒(méi)有到達(dá)預(yù)定位置這兩種粗略的狀態(tài)，控制系統(tǒng)不能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)際的尺寸和預(yù)先設(shè)定參數(shù)的差距值，因此使PLC控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)不好把握，容易造成較大的誤差。方案二：用旋轉(zhuǎn)光電編碼器來(lái)測(cè)量鋼板實(shí)際的尺寸，光電編碼器的安裝與輥同軸，根據(jù)輥的周長(zhǎng)和旋轉(zhuǎn)周數(shù)就能夠準(zhǔn)確方便的計(jì)算出鋼板所經(jīng)過(guò)的位移，再將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)以脈沖的形式發(fā)送給PLC進(jìn)行儲(chǔ)存和處理。當(dāng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)值一致時(shí)，PLC就會(huì)啟動(dòng)液壓剪切系統(tǒng)進(jìn)行剪切。通過(guò)觸摸屏改變?cè)O(shè)定的參數(shù)，就可以改變所剪港版的尺寸。本方案的優(yōu)點(diǎn)：在不掉電的情況下，繼電器可以準(zhǔn)確的記錄鋼板的尺寸參數(shù)，控制的精度比方案一要高。相對(duì)于方案一，方案二使用旋轉(zhuǎn)編碼器代替了接近開(kāi)關(guān)，成本有所增加，編程也相對(duì)復(fù)雜，但是其控制精度要高很多，而且增加的成本也在可承受的范圍之內(nèi)，性價(jià)比很高，總體上方案二比方案一要好。綜上，本設(shè)計(jì)采用方案二。2.4本章小結(jié)本章主要介紹了彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的控制要求，對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了介紹和取舍，并根據(jù)要求設(shè)計(jì)出彩鋼瓦成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，標(biāo)出了此系統(tǒng)所涉及到的主要硬件設(shè)備，詳細(xì)介紹說(shuō)明了彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的工作原理及運(yùn)行過(guò)程。第3章彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容在本彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們需要設(shè)計(jì)的內(nèi)容有以下的幾個(gè)方面：有無(wú)料的檢測(cè)，彩鋼瓦長(zhǎng)度的檢測(cè)，彩鋼瓦剪切控制，電機(jī)的控制，控制PLC，電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)，電源分配電路的設(shè)計(jì)。3.2有無(wú)料檢測(cè)在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，需要對(duì)設(shè)備上的料（彩鋼板）進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到設(shè)備上有料，則系統(tǒng)正常工作；如果檢測(cè)到無(wú)料，則會(huì)報(bào)警停機(jī)。在這里，我們選擇光電開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)此控制要求。3.2.1光電開(kāi)關(guān)的工作原理光電開(kāi)關(guān)是工業(yè)生產(chǎn)中常用的傳感器，光電開(kāi)關(guān)又叫光電傳感器，是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱，原理是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的反射和遮擋，由同步的回路來(lái)選通電路，從而檢測(cè)被測(cè)物體的有無(wú)。光電開(kāi)關(guān)將輸入的電流轉(zhuǎn)換成光信號(hào)在發(fā)射器上射出，然后接收器根據(jù)接收到的光線的有無(wú)或強(qiáng)弱對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。其原理圖如下圖3-1所示：圖3-1光電開(kāi)關(guān)原理圖3.2.2光電開(kāi)關(guān)的選型和使用本設(shè)計(jì)選用DC24V的對(duì)射型光電開(kāi)關(guān)，選型歐姆龍E3JK-5M1。其由發(fā)射器和接收器組成，結(jié)構(gòu)上是兩者互相分離的，如果光束被中斷，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)的變化。其參數(shù)如下表3-1所示：表3-1光電開(kāi)關(guān)E3JK-5M1參數(shù)檢測(cè)方式對(duì)射型連接方式導(dǎo)線引出式檢測(cè)距離5M輸出繼電器輸出狀態(tài)入光時(shí)ON遮光時(shí)ON行程開(kāi)關(guān)在與PLC連接時(shí)，它的0V按鈕與PLC的輸入端COM連接，其輸出端和PLC的輸入端連接。當(dāng)光電開(kāi)關(guān)的輸出為高電平的時(shí)候就表示有東西擋住了發(fā)射器發(fā)出的光線，其接收器就接受不到光線，說(shuō)明光電開(kāi)關(guān)之間有物體存在。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，光電開(kāi)關(guān)會(huì)一直檢測(cè)輥上的彩鋼板，如果檢測(cè)到?jīng)]有鋼板，就會(huì)發(fā)送信號(hào)給PLC，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出指令，使設(shè)備停機(jī)。光電開(kāi)關(guān)工作示意圖如下圖3-2所示：圖3-2光電開(kāi)關(guān)工作示意圖光電開(kāi)關(guān)接收器與PLC的連接圖如下圖3-3所示：圖3-3光電開(kāi)關(guān)與PLC連接3.3彩鋼瓦剪切控制在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，需要對(duì)液壓剪切系統(tǒng)的刀具進(jìn)行限位，確定刀具下切和上行的位置。如果不進(jìn)行限位的話，刀具就會(huì)下切過(guò)頭，或者上行過(guò)頭，直至撞擊停止，不僅會(huì)使刀具撞壞，還會(huì)對(duì)液壓剪切系統(tǒng)造成損壞，造成剪切的不準(zhǔn)確。在這里，我們使用行程開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)此控制要求。3.3.1行程開(kāi)關(guān)工作原理行程開(kāi)關(guān)是位置開(kāi)關(guān)的一種，常被生產(chǎn)工廠用來(lái)控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部位的行程以及對(duì)運(yùn)動(dòng)部位的限位保護(hù)。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部位碰撞到行程開(kāi)關(guān)的觸頭時(shí)，觸頭就會(huì)發(fā)生動(dòng)作將控制電路接通或斷開(kāi)，從而達(dá)到生產(chǎn)所需要的控制目的。此類開(kāi)關(guān)還可以用來(lái)使機(jī)械在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中按一定的要求進(jìn)行停止、變速、反向運(yùn)動(dòng)等。3.3.2行程開(kāi)關(guān)的選型和使用本設(shè)計(jì)選用LX19系列中的JLXK1-311，在彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中要用到的有兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)，分別用來(lái)檢測(cè)液壓剪切系統(tǒng)中刀具的上限位置和下限位置。其參數(shù)如下表3-2所示：表3-2行程開(kāi)關(guān)JLXK1-311的參數(shù)動(dòng)作力≤20N超作行程≥2㎜動(dòng)作行程1～3㎜觸頭換接時(shí)間≤4ms額定電壓380AC，220DC額定電流2A結(jié)構(gòu)形式直動(dòng)防護(hù)式其安裝及液壓系統(tǒng)示意圖如下圖3-4所示：1、油箱，2、濾油器，3、液壓泵，4、8、單向閥，5、壓力表，6、溢流閥，7、換向閥，9、單向節(jié)流閥，10、液壓缸，11、12、行程開(kāi)關(guān)SQ2、SQ3圖3-4液壓系統(tǒng)與行程開(kāi)關(guān)安裝圖刀具上限位置開(kāi)關(guān)將刀具目前的位置信息發(fā)送給PLC，告訴控制系統(tǒng)刀具是在原位還是已經(jīng)下行，如果是已經(jīng)下行，則是否下行到位。如果刀具下行已經(jīng)到位，則SQ3就會(huì)給PLC發(fā)送信息，表明鋼板已經(jīng)被剪切，然后刀具進(jìn)行復(fù)位，這時(shí)，SQ2就會(huì)發(fā)送復(fù)位位置的信號(hào)，如果復(fù)位沒(méi)有成功，系統(tǒng)則繼續(xù)停止不會(huì)開(kāi)車。行程開(kāi)關(guān)在與PLC連接時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的0V與PLC的COM端連接，輸出端與PLC的輸入端連接，其與PLC的連接圖如下圖3-5所示：圖3-5行程開(kāi)關(guān)與PLC連接3.4彩鋼瓦的長(zhǎng)度檢測(cè)在生產(chǎn)中，我們需要根據(jù)用戶的不同需求生產(chǎn)不同長(zhǎng)度的彩鋼瓦。所以在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，需要對(duì)彩鋼瓦能夠進(jìn)行定長(zhǎng)剪切，而要實(shí)現(xiàn)彩鋼瓦的定長(zhǎng)剪切就需要在生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)彩鋼板進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，檢測(cè)其運(yùn)動(dòng)的位移。在這里，我們使用光電編碼器和高速計(jì)數(shù)器的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)此控制要求。3.4.1光電編碼器工作原理所謂的光電編碼器指的是一種能夠通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上機(jī)械的幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)或者數(shù)字量的傳感器。光電編碼器安裝在輥上，與輥同軸，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它會(huì)跟著輥一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)光電檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出脈沖信號(hào)，脈沖的個(gè)數(shù)和位移量有一定的比例關(guān)系，通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)就可以計(jì)算出相應(yīng)的位移，其公式為：(n1為脈沖個(gè)數(shù)，D為輥徑，n2為每周脈沖數(shù))。電機(jī)既正轉(zhuǎn)也反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)數(shù)器加計(jì)數(shù)，反轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)。對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)向，我們可以增加一對(duì)發(fā)光和接收裝置并將這兩對(duì)發(fā)光的接受裝置錯(cuò)開(kāi)光柵節(jié)距的1/4，脈沖序列A和脈沖序列B的相位差為90度，正轉(zhuǎn)時(shí)A在B前面，反轉(zhuǎn)則A在B后面。其示圖如下圖3-6所示：（a）正轉(zhuǎn)（b）反轉(zhuǎn)圖3-6區(qū)分旋轉(zhuǎn)方向的A、B兩組脈沖序列3.4.2光電編碼器的選擇和安裝光電編碼器的選擇能夠?qū)ο到y(tǒng)的整體性能起到至關(guān)重要的作用，因此需要謹(jǐn)慎的選擇。在本設(shè)計(jì)中我們選用歐姆龍型號(hào)為E6B2-CWZ6C2000P/R的光電旋轉(zhuǎn)編碼器。其參數(shù)如下表3-3所示：表3-3E6B2-CWZ6C2000P/R的參數(shù)外徑Ф40電源電壓DC5V～24V輸出形式PNP型開(kāi)路輸出響應(yīng)最高頻率100KHZA、B相相差度數(shù)90度讀出方式接觸式脈沖數(shù)4000/周旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在輥上，在安裝的時(shí)候要與輥同軸，其安裝示意圖如下圖3-7所示：圖3-7光電編碼器安裝示意圖其與PLC連接方式方式如下圖3-8所示：圖3-8旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC連接光電編碼器在安裝時(shí)要注意的問(wèn)題有：旋轉(zhuǎn)編碼器在安裝的過(guò)程中要輕輕的推入被套軸，不能夠用錘子等物件敲擊，從而避免使編碼器受到損壞；安裝時(shí)應(yīng)該使用板彈簧，從而避免與旋轉(zhuǎn)編碼器的剛性連接；如果長(zhǎng)期使用后，需要檢查板彈簧相對(duì)于編碼器是否松動(dòng)以及固定編碼器的螺釘是否松動(dòng)，如果松動(dòng)，需要進(jìn)行加緊。旋轉(zhuǎn)編碼器在電氣連接時(shí)要注意的問(wèn)題:為了防止輸出電路的損壞，編碼器在接線時(shí)，它的輸出線之間不能有搭接現(xiàn)象；編碼器的接地線要盡量的粗點(diǎn)，一般直徑要大于3毫米；編碼器在配線時(shí)，它的電纜的選用應(yīng)該選用屏蔽電纜；為了保護(hù)編碼器，與其接在一起的各種設(shè)備不能有靜電，接地要良好；編碼器在使用時(shí)要避免在強(qiáng)電磁波環(huán)境中使用。3.5電機(jī)控制在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，在生產(chǎn)過(guò)程的手動(dòng)操作階段時(shí)，需要通過(guò)控制主電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來(lái)把料送至刀口，而且在生產(chǎn)的過(guò)程中也需要對(duì)輥的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)幅進(jìn)行控制。在這里，我們使用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)此控制要求。3.5.1變頻器工作原理變頻器是一種通過(guò)微電子技術(shù)和變頻技術(shù)來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的工作電源的頻率從而控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的電力控制設(shè)備。變頻器通過(guò)對(duì)電力半導(dǎo)體器件的通斷來(lái)把電壓和頻率固定不變的交流電變成電壓和頻率都可以調(diào)動(dòng)的交流電源?，F(xiàn)在一般用的變頻器基本上運(yùn)用的是交-直-交方式，它是先通過(guò)整流器把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可以控制的交流電源后提供給電動(dòng)機(jī)。3.5.2變頻器的選型和使用本彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是西門子的變頻器，其型號(hào)為：MICROMASTER440。其參數(shù)如下表3-4所示：表3-4西門子變頻器MM440參數(shù)電源電壓380～480VAC輸出頻率0～650HZ繼電器輸出3個(gè)30VDC/5A,可編程模擬輸入0～10VDC,0～20MaDC輸入頻率47～63HZ模擬輸出2個(gè)0～20mADC變頻器與電機(jī)和三相電的連接電路如下圖3-9所示：圖3-9變頻器電路圖電機(jī)傳動(dòng)示意圖如圖3-10所示：圖3-10電機(jī)傳動(dòng)示意圖3.6控制PLC3.6.1PLC的選擇西門子公司所生產(chǎn)的S7-200系列PLC是一種小型的PLC，它使用的是疊裝式的結(jié)構(gòu)，既擁有非常豐富的指令又有很強(qiáng)大的功能，而且它的結(jié)構(gòu)也很緊湊，可靠性很高，擴(kuò)展起來(lái)也比較方便，因此，這種型號(hào)的性價(jià)比比較高。通過(guò)對(duì)S7-200系列PLC的了解，再根據(jù)本設(shè)計(jì)的需求，我們選擇S7-200CPU226DC/DC/DC。其參數(shù)如下表3-5所示：表3-5S7-200CPU226相關(guān)參數(shù)輸入數(shù)24輸入輸出數(shù)16輸出高速計(jì)數(shù)器6個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器256位計(jì)數(shù)器總數(shù)256計(jì)數(shù)器電源電壓20.4～28.8VDC輸入電流150/1050mA，24VDC3.6.2PLC端口的分配本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的PLC的I/O點(diǎn)地址分配如下表3-6所示。本設(shè)計(jì)所選用的CPU型號(hào)為CPU226DC/DC/DC，它的電源接入既有直流電源又有交流電源，信號(hào)輸出也是既有直流電源又有交流電源，而且這些電源的等級(jí)也各不一樣，因此，我們?cè)谶x擇各個(gè)電源的時(shí)候要獨(dú)立分開(kāi)，不能夠相互干擾。本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)所使用到的按鈕有兩種，一種是點(diǎn)動(dòng)式的按鈕，作用是對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行手動(dòng)的控制；還有一種是可以鎖存狀態(tài)的按鈕，即手動(dòng)/自動(dòng)按鈕。在本設(shè)計(jì)中有一點(diǎn)需要注意：因?yàn)樾枰獙?duì)光電旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)射的的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，所以就要用到PLC中的一個(gè)高速計(jì)數(shù)器。表3-6I/O口的地址分配3.7電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)主要包括兩方面，一方面是變頻器和電機(jī)的連接，一方面是刀具執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電氣連接，其電機(jī)的控制電路如下圖3-11所示。在圖3-11的電機(jī)電路中，使用的電源為三相市電輸入，為了對(duì)變頻器和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，就需要串聯(lián)兩個(gè)斷路器QF1和QF2。電動(dòng)機(jī)M1控制輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)M2負(fù)責(zé)給液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。在一般的情況之下，QF1和QF2是閉合的。斷路器A-QF1、B-QF1的額定電流應(yīng)大于電機(jī)的額定電流。主電機(jī)M1選用的是Y132S-6，額定功率3KW，額定電流6.8A；液壓泵電機(jī)選用的是Y132S2-2，額定功率7.5KW，額定電流15A。所以選擇的斷路器前者為C65N-C10A/1P,額定電流為10A；后者為GV2-ME20C，額定電流為20A。圖3-11主電路3.8電源分配電路設(shè)計(jì)在整個(gè)控制系統(tǒng)中，所有的設(shè)備和元器件使用的不會(huì)是相同的電源，比如，液壓泵電機(jī)使用的是三相市電，PLC輸入的是220V的交流電。所以，對(duì)這些元器件所使用的電源進(jìn)行合理的分配。電源分配電路如下圖3-12所示：圖3-12電源分配電路3.9本章小結(jié)本章主要進(jìn)行了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并介紹了PLC外圍設(shè)備的型號(hào)、工作原理、安裝的方法和使用使用的方法，例如變頻器、光電編碼器、行程開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)。同時(shí)，也對(duì)電機(jī)和配電的電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本章還對(duì)使用的PLC的進(jìn)行了選型和介紹，并進(jìn)行了輸入和輸出I/O口地址的分配。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)主流程本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)分兩部分，一部分為系統(tǒng)在手工的操作方式下的運(yùn)行，另一部分為系統(tǒng)在自動(dòng)的方式下的運(yùn)行。它的主流程如下面圖4-1所示：圖4-1主流程在上面的主流程圖中，先進(jìn)行初始化，接著讀觸摸屏的參數(shù)值，然后按下電源按鈕，就會(huì)使主電路接通，緊接著就會(huì)進(jìn)行工作方式的選擇，可以選擇手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式兩種。如果選擇了手動(dòng)的工作方式，因?yàn)樗倪\(yùn)行次數(shù)較少，所以每次執(zhí)行完成一次手動(dòng)子程序后都會(huì)直接再返回到工作方式的選擇。然后選擇自動(dòng)工作方式，自動(dòng)的子程序運(yùn)行起來(lái)比手動(dòng)的子程序復(fù)雜，每次執(zhí)行完成一次自動(dòng)子程序后，都會(huì)進(jìn)行以此判斷，如果經(jīng)過(guò)判斷工作方式?jīng)]有發(fā)生改變，那么就會(huì)直接返回到自動(dòng)的子程序；如果經(jīng)過(guò)判斷工作方式發(fā)生了改變，那么就會(huì)返回到工作方式的選擇。由上可知，在控制系統(tǒng)的主流程圖中一共有兩個(gè)主體，分別是手動(dòng)的控制流程和自動(dòng)的控制流程。由圖可知，系統(tǒng)進(jìn)入到自動(dòng)控制的子流程時(shí)，會(huì)先對(duì)設(shè)備上的鋼料進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)到無(wú)料，就會(huì)報(bào)警并返回到工作方式的選擇，然后選擇手動(dòng)進(jìn)行人工裝料；如果檢測(cè)到有料，就會(huì)啟動(dòng)變頻器，可以通過(guò)變頻器調(diào)整輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而控制彩鋼瓦的生產(chǎn)速度。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，就會(huì)通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送的脈沖信號(hào)的計(jì)算，計(jì)算出彩鋼板移動(dòng)的位移，如果達(dá)到設(shè)定值，那么就會(huì)發(fā)送沖壓信號(hào)，使刀具下切將彩鋼板剪切。4.2控制系統(tǒng)功能模塊4.2.1控制系統(tǒng)功能模塊框圖圖4-2控制系統(tǒng)功能模塊框圖4.2.2參數(shù)設(shè)置程序在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，我們需要對(duì)剪切的彩鋼瓦長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)置，而且在剪切之前，電機(jī)會(huì)通過(guò)高速和降速階段來(lái)將彩鋼板送到設(shè)定的長(zhǎng)度參數(shù)位置，對(duì)高速點(diǎn)和降速點(diǎn)也需要進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。參數(shù)設(shè)置的程序如下圖4-3所示：圖4-3參數(shù)設(shè)置程序4.2.3自動(dòng)控制程序在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，手動(dòng)控制結(jié)束后就會(huì)進(jìn)入自動(dòng)控制階段。在自動(dòng)控制階段，依次會(huì)完成高速計(jì)數(shù)器的復(fù)位，檢測(cè)有無(wú)料，變頻器通過(guò)高低速來(lái)使彩鋼板運(yùn)動(dòng)到設(shè)定的剪切長(zhǎng)度位置，然后發(fā)送沖壓信息，刀具下切，最后刀具恢復(fù)。自動(dòng)控制程序如下圖4-4所示：圖4-4自動(dòng)控制程序4.2.4手動(dòng)控制流程圖及程序相比于上面的主流程圖來(lái)說(shuō)，手動(dòng)控制的子流程是比較簡(jiǎn)單的，分別用到兩個(gè)按鈕來(lái)控制主電機(jī)的前進(jìn)和停止，使控制系統(tǒng)在進(jìn)入到自動(dòng)運(yùn)行的方式之前能夠人工的使彩鋼板穿過(guò)各個(gè)輥一直到達(dá)刀具的位置。其手動(dòng)控制的流程圖如下圖4-5所示。在手動(dòng)控制流程圖4-2中，在手動(dòng)的方式下所用到的兩個(gè)按鈕SB3和SB4全部都是點(diǎn)動(dòng)式的按鈕，這兩個(gè)按鈕分別控制的是主電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。只要將相應(yīng)的按鈕按下，PLC就會(huì)根據(jù)編寫出的程序的指令來(lái)控制相應(yīng)的輸出端的通斷情況，從而控制變頻器所發(fā)脈沖的方向輸出以及頻率輸出，并依此來(lái)達(dá)到對(duì)輥的前進(jìn)和后退的控制。圖4-5手動(dòng)控制流程在一般的控制系統(tǒng)中，對(duì)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制需要用到接觸器的連鎖。但是，在此彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對(duì)主電機(jī)的控制是通過(guò)變頻器進(jìn)行的，通過(guò)變頻器來(lái)控制主電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、高速、中速、低速，所以在手動(dòng)控制階段，對(duì)主電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制是通過(guò)變頻器的，不用進(jìn)行互鎖。手動(dòng)控制的程序如下圖4-6所示：圖4-6手動(dòng)控制程序4.2.5液壓系統(tǒng)程序在本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)中，我們需要對(duì)液壓系統(tǒng)的啟停和刀具的上行、下切進(jìn)行控制，其中既有手動(dòng)方式，又有自動(dòng)方式。本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)控制程序如下圖4-7所示：圖4-7液壓系統(tǒng)程序4.3編程軟件的選擇本設(shè)計(jì)的彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的程序的編寫選用西門子的STEP7-Micro/WIN編程軟件。此軟件是西門子基于Windows專門為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件。此軟件的特點(diǎn)：功能非常強(qiáng)大，而且界面也比較友好，使用起來(lái)非常方便。使用這個(gè)軟件用戶不僅能夠?qū)LC應(yīng)用程序進(jìn)行編寫，而且還能夠?qū)λ幊绦蜻M(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)試來(lái)驗(yàn)證編寫的程序是否正確。所以說(shuō)，STEP7-Micro/WIN編程軟件對(duì)于使用S7-200系列PLC的用戶來(lái)說(shuō)是一種極好的編程軟件。4.4本章小結(jié)本章主要是對(duì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，首先對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的主流程進(jìn)行了介紹，然后通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)功能模塊的介紹，分別對(duì)參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)控制、自動(dòng)控制、液壓系統(tǒng)控制進(jìn)行了說(shuō)明并編寫了程序，最后對(duì)編程所使用的軟件進(jìn)行了選擇和介紹。結(jié)論本彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了預(yù)期的目的。當(dāng)彩鋼板輸送過(guò)來(lái)時(shí)，采用的光電編碼器檢測(cè)系統(tǒng)就會(huì)對(duì)彩鋼板的運(yùn)動(dòng)位移進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，當(dāng)記錄的數(shù)與設(shè)定值相同時(shí)就會(huì)啟動(dòng)液壓剪切系統(tǒng)來(lái)剪切彩鋼板；在料架和壓輥之間安裝光電開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)有無(wú)料，有料正常工作，無(wú)料則報(bào)警停機(jī)；傳動(dòng)電機(jī)由變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速。此系統(tǒng)基于西門子S7-200系列PLC，選用CPU226，結(jié)合了變頻器和旋轉(zhuǎn)編碼器，對(duì)所用到的各種設(shè)備及元器件進(jìn)行了合理的選型和布置，并通過(guò)STEP7-Micro/WIN編程軟件進(jìn)行了程序的編寫。相對(duì)于交流伺服系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，運(yùn)用PLC和變頻器配合對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制的性能稍微有點(diǎn)差距，但是對(duì)于本設(shè)計(jì)所要求的控制范圍，采用PLC與變頻器結(jié)合的性價(jià)比較高。此控制系統(tǒng)的缺陷是沒(méi)有使用觸摸屏，參數(shù)的設(shè)置是在程序中直接設(shè)置的，在生產(chǎn)不同長(zhǎng)度彩鋼瓦的時(shí)候，需要將程序內(nèi)設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行改變，沒(méi)有使用觸摸屏方便。雖然在彩鋼瓦成型設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中參考了大量的文獻(xiàn)資料，并得到了指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)，但由于自己的水平有限，內(nèi)容難免會(huì)有錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)大家的批評(píng)指正。謝辭在三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我得到了指導(dǎo)老師馬利民的悉心指導(dǎo)。在資料的查找，設(shè)計(jì)的步驟和論文的編寫方面，馬利民老師都給我提供了許多的幫助，并提出了寶貴的意見(jiàn)。每當(dāng)在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)錯(cuò)誤和疑問(wèn)時(shí)，馬老師都會(huì)指出，并耐心的給我解釋和更正。馬老師嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度以及對(duì)我的嚴(yán)格要求使我受益匪淺，在這里，向尊敬的馬老師表示衷心的感謝。同時(shí)，也要感謝這段時(shí)間給予我?guī)椭椭С值耐瑢W(xué)。最后，也感謝在百忙之中對(duì)我的論文進(jìn)行評(píng)審的各位評(píng)審老師，感謝大家對(duì)我的論文提出的寶貴意見(jiàn)！參考文獻(xiàn)桂興春,林艾光.液壓與氣壓傳動(dòng).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2011姜繼海.液壓與氣壓傳動(dòng).北京:高等教育出版社,2002曹玉平,閻祥安.液壓傳動(dòng)與控制.天津:天津大學(xué)出版社,2004林敏.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及工程應(yīng)用.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2012林敏.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及系統(tǒng).北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,1999王毅,張?jiān)缧?過(guò)程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007宋淑彩,劉建臣.AutoCAD2008實(shí)用教程.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2009李方園.西門子S7系列PLC電氣控制精解.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008劉華波.西門子S7-200PLC編程及應(yīng)用案例精選.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè).西門子(中國(guó))有限公司龔仲華.S7-200系列PLC應(yīng)用技術(shù).北京:人民郵電出版社,2011王瑾,孫艷萍.變頻調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012趙燕.傳感器原理及應(yīng)用.北京:北京大學(xué)出版社,2010吳建平.傳感器原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009附錄附錄A程序外文資料翻譯FrequencyVariationSpeedControl1ThePopularityandProspectofFrequencyVariationSpeedControlTheelectricalmachineryexchangefrequencyconversionvelocitymodulationtechnologyistheelectricitysaving,theimprovementtechnicalprocessimprovestheproductqualityandtheimprovementenvironment,theimpetustechnologyadvancementonemainmethodnowThefrequencyconversionvelocitymodulationbyitsoutstandingvelocitymodulationandthebrakingquality,thehighefficiency,thehighpowerfactorandtheelectricitysavingeffect,thewidespreadapplicablescopeandothermanymeritsbythedomesticgrandfatherwasthoughtmosthasthedevelopmentfuturevelocitymodulationway.Theelectricaltransmissioncontrolsystemusuallybytheelectricmotor,thecontroldeviceandtheinformationinstalls3partstobecomposed,theelectricaltransmissionrelatesusestheelectricmotorbytosavetheelectricalenergyandtocontrolthemachineryreasonablytheoperatingcondition,therealizationelectricalenergy-mechanicalenergytransformation,achieves,thehighproduction,thelowconsumptiongoalhighquality.Theelectricaltransmissiondividesintodoesnotmodulatevelocityandmodulatesvelocitytwobigkinds,thevelocitymodulationisdividedtheexchangetomodulatevelocityandtodirectcurrentmodulatesvelocitytwoways.ThevariablespeedmotordirectlydoesnotsupplypowerbytheelectricalnetworkButthemachinerywhichdoesnotmodulatevelocityalongwithelectricpowerelectronictechnologydevelopmentthiskindoforiginalmanuscriptmoreandmoremanychangestothevelocitymodulationtransmissionbytosavetheelectricalenergy.Theimprovementproductquality,enhancestheoutputThereforethevelocitymodulationtransmissionisanimportantprofession,alreadyobtainedthecountrytotake,atpresenthadcertainscale.Inthisrecent10years,thefrequencyconversiontechnologyapplicationhastheverybigdevelopmentinourcountry,andobtainedthegoodeffecttobepossibletosay,thefrequencyconversiontechnologyhasacceptedforthemajorityusers,buthadnoalternativebuttopointout,ourcountryinfrequencyconversiontechnologyapplicationaspect,withdevelopedcountrylevelShangYouverybigdisparity.Atpresent,theACmotorsweareusingnowusefrequencyvariationspeedcontrolonlyabout6%,butthedevelopedcountryis60%~70%,Japanonairblower,waterpumpfrequencyconversionvelocitymodulationuserateis10%,butourcountryislessthan0.01%,InJapanair-conditionerusingfrequencyvariationtechniquerateis70%,butourcountry'sonlythenjuststartedEmbarksfromthisreality,frequencyconversiontechnologyremainhavetheverybigdevelopmentspace,weshouldcompletethepromotedapplicationworkdoggedly.Andwiththeconstantdevelopmentofcontroltechniqueandcontrolavenue,frequencyvariationspeedcontrolledhasdevelopedthevectorcontrolledfrequencyvariationvelocitymodulation,bycontrollingtheACmotorinsideactforshuntDCmotorfieldcopers’flux,toenhancethepermanenttorqueoutputscopeandstaticanddynamiccharacter,maketheACmotorfrequencyvariationspeedcontrolledsystemsuperiortoDCmotorvoltagevariationspeedcontrolledsystem.Forsimplifyingthecontrolsystem,reducingthefaultrate,therehasdevelopedavectorcontrolledfrequencyvariationspeedcontrolwithoutspeedsensorwhichbasedonthevectorcontrolledfrequencyvariationspeedcontrol.Insomeapplicationwhichhavelowrequire,vectorcontrolledfrequencyvariationspeedcontrolwithoutspeedsensorcouldcompletelycomparewiththevectorcontrolledfrequencyvariationspeedcontrolthathavespeedsensor.Thevectorcontrolhastheepoch-makingsignificancetotheACcurrentmotorvelocitymodulation.Frequencyvariationspeedcontrolisthebestwayinthemotorspeedmodulation,itistheperfectgearinthecompany’stechnicalreformandproductrenewal,itistheessentialcompositionintheindustrialautomaticsystem,itistheassumptionofrealizingtheautomaticofproductproceedandmanagement,itisalsothepreconditioninthedevelopmentofinformationization.Inourcountry’straditionalestate,usingtheDCmotorspeedcontrolactuationaccountabout85%~90%inthespeedcontrolledsystem,buttheACspeedcontrolledsystemaccountabout10%~15%.Lowefficiency,badquality,largecost,highfaultratehavealreadybeenthebottleneckthatrestrainthedevelopmentofthecompany.So,wemustpromotetheadvancedACfrequencyvariationspeedcontroltechniquepositively,armsthetraditionalindustrywiththeadvancedequipment,promoteafurtherdevelopmentintheautomation,theindustrializationandtheinformationization.2FrequencyVariationSpeedControlledModeThealternatingfrequencyconversionvelocitymodulationtechniqueobtainedtherapiddevelopmentin20thcentury.Thisisrelatedwithsomecrucialtechnicalwhichgainunprecedentedprogress,theyareMotorvectorcontroltechnique,directtorquecontroltechnique,PWMtechnique,Entirenumericalcontroltechniqueandself-settingtechniquewhichbasedonmicrocomputerandlargescaleintegratedcircuit,andsoon.⑴VectorControlTechniqueVectortransformationcontroltechniqueisaonekindofnewcontrolthoughtandcontroltheorywhichposedbySIEMENSCO.in1971.Itisrealizingthestatorcurrentexcitationcomponentandthetorquecomponentsolutionlotusrootbyrotormagneticfielddirectiondetection,andvectortransformation,achievedthegoalthatseparatelycontrolthemotorfluxlinkageandtheelectriccurrent,asaresult,obtainfinelystatic,dynamicperformance.Untilnow,thevectorcontroltechniquehasobtainedtheconsiderabledevelopment,andalsoobtainedthewidespreadapplication.⑵VectorControlwithoutVelocityGeneratorTechniqueVectorcontrolwithoutvelocitygeneratortechniqueabolishtheproblemsthattheenvironmentcompatibility、installandmaintenancebringon,reducethecost,enhancethesystemreliability,atthesametime,unionvectorcontrol,hasthefineperformanceofvectorcontrol.Thespeedestimatemethodinvectorcontroltechniquewithoutvelocitygenerator,besidesbasismathematicalmodelcomputationelectricmotorrotationalspeed,atpresentthemoreappliedarethemodeltoreferauto-adaptedmethodandexpandstheKalmanfilteringlaw.Inaddition,entireUygurrotormagneticfluxsight,toothovertoneelectricpotential,suchasthistheoryandsoon,alsoappearanceinthevectorcontrolwithoutvelocitygeneratortechnique.Since1983proposedthevectorcontrolwithoutvelocitygeneratortechniquecontrolstrategy,receivestheacademiccirclesandtheindustrialfieldcontinuouslyhighlyfocusedallthetime.HitachicompanyandSichuanelectricalmachineryandsoonhadpublishedtheresearchresultsseparatelyin1987,andhadpromotedtheproductoneafteranother.Atpresent,vectorcontrolwithoutvelocitygeneratortechniqueinfrequencyconvertercontrollinginthevelocitymodulationscopeisabout1:50,someindividualmerchanthas1:75orevenhigherproduct.⑶DirectTorqueControlTechniqueIn1985,Germany'sM.Depen-blockproposesthedirecttorquecontroltechnique（DTC）forthefirsttime，Thedirecttorquecontroltechniqueanalyzesthemotormathematicalmodeldirectlyunderthestatorcoordinatesystem.Usesthestatormagneticfielddirectiondetectionbutnottoneedthesolutionlotusrootelectriccurrent，directlycontroltheelectricmotorfluxlinkageandtorque,enablethetorquetoobtainthefastresponse,inordertoobtainthehighlyeffectivecontrolperformance.Directtorquecontroltechniqueisanotherkindofnew、highperformancealternatingfrequencyconversionvelocitymodulationtechniqueaftervectorcontroltechniqueinthenearly10years,thiskindofcontroltechniqueisinsensitivetotheelectricalmachineryparameter,notinfluencebytherotorparameter,easyandfeasible,ithasthebroaddevelopmentandtheapplicationprospect.⑷PWMControlTechniqueIn1964,Germany'sA.Schonungandsomepeopletooktheleadtoproposethepulse-durationmodulationfrequencyconversionthought,openedtherecentdevelopmentdomainforthemodernalternatingvelocitymodulationsystem.ThePWMcontroltechniquecontrolstheinversionoutputalternatingfundamentalwavevoltagepeak-to-peakvaluebychangingtherectanglepulsewidth,controlsitsoutputfrequencythroughchangingthemodulationcycle,inordertocarryontheoutputvoltagepeak-to-peakvalueandthefrequencycontrolontheinversionatthesametime.ThePWMtechniquesimplifiedtheinversionstructure,candistinctlychangetheoutputwaveshapeofthefrequencyconverter,reducestheovertonelossofelectricmotor,andreducesthetorquepulsation,atthesametimeenhancestheperformanceofdynamicresponsesystem.ThePWMtechniquealsomayuseintherectifiercontrollingcanrealizetheinputcurrentwhichapproachesthesineextremely.Andmaycausetheelectricalnetworkpowerfactoris1.ThePWMrectifierthusiscalled“thegreenconverter”.Atpresent,PWMtechniquehasbecomethemostwidespreadcontroltechniqueappliedinthefrequencyconverter.TheunceasinglyvelocitymodulationperformanceofalternatingcurrentmotorisasaresultofthePWMtechniqueunceasingprogress