基于PLC的自動剪板機設計

基于PLC的自動剪板機設計第1章緒論1.1概述在金屬加工工業(yè)中，剪切機是一種應用非常廣泛的設備，而剪切機的控制系統(tǒng)是其核心部件。剪板機在我國主要用于薄鋼板的剪切，尤其是薄鋼板的剪切加工。剪板機應用在汽車、鋼鐵、建筑和電子等行業(yè)，與之相匹配的是剪板機控制系統(tǒng)[1]。為了提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)精度，需要設計一套基于PLC控制的自動剪板機控制系統(tǒng)。本文所研究的剪板機控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC作為主控制器，并使用光電開關檢測行程開關，當行程開關檢測到的位移達到預定值時，系統(tǒng)會發(fā)出相應的指令給PLC。在此基礎上設計了自動剪板機系統(tǒng)的硬件組成以及軟件系統(tǒng)。本文以SIMATICS7-1200系列PLC為核心，結合變頻器、觸摸屏與PLC之間的通信連接關系設計了一套自動化剪板機控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)剪板加工過程中的各種控制要求，滿足生產(chǎn)工藝要求，具有很高的應用價值。1.2本課題的研究背景目前國內(nèi)對于基于PLC的剪板機控制系統(tǒng)的研究還較為有限，存在控制算法不夠成熟、控制精度不夠高、系統(tǒng)穩(wěn)定性有待提高等問題。近年來，隨著工業(yè)自動化技術的不斷發(fā)展，越來越多的傳統(tǒng)機械設備開始向自動化控制方向轉變。剪板機作為一種重要的金屬加工設備，設備的安全穩(wěn)定是第一要點[2]。因此，如何設計一種穩(wěn)定可靠的剪板機控制系統(tǒng)，提高其自動化程度和生產(chǎn)效率，是當前亟待解決的問題。在目前的剪板機控制系統(tǒng)中，多數(shù)使用傳統(tǒng)的電氣控制方式，存在控制精度低、可靠性差、故障率高等問題。同時，隨著工業(yè)自動化、智能化的普及和數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化的發(fā)展，基于PLC控制的剪板機控制系統(tǒng)逐漸成為研究的熱點[3]。PLC控制系統(tǒng)具有控制精度高、可靠性強、系統(tǒng)結構簡單等優(yōu)點，可以有效地提高剪板機的自動化水平和生產(chǎn)效率。1.3研究目的及意義金屬板材中應用最廣、產(chǎn)量最大的就是鋼板，而鋼板中，中板是應用范圍最廣泛的扁平鋼材。據(jù)統(tǒng)計，2021年我國中板產(chǎn)量近四千五百萬噸，較2020年增長近200萬噸。而在巨量鋼材及其他金屬板材的機加工作業(yè)中，首先將會進行的是剪板作業(yè)。顧名思義，剪板就是將板材進行裁剪，以便于在下游工序中可以進一步加工[4]。機加工行業(yè)所使用的自動剪板機是先進加工中心需要的裝備條件其中的一條，其有良好的剪切效率和加工質(zhì)量，換一種說法，它是提升金屬板材機生產(chǎn)能力和加工效率的其中一項重要的因素。隨著科學技術的發(fā)展和市場的需求，在現(xiàn)在生產(chǎn)中如何提高生產(chǎn)效率減少成本已經(jīng)成為各行各業(yè)的共識。因此生產(chǎn)中的自動化、智能化的生產(chǎn)設備成為當前的主流設備。自動剪板機技術可以代替大量人工排序下料和開料，不僅縮減了人工的費用，而且大大提高了剪切作業(yè)的效率和準確性。在傳統(tǒng)金屬剪切領域中，基本以輸送線、切刀機構成的傳統(tǒng)剪板系統(tǒng)，所以將傳統(tǒng)剪板系統(tǒng)升級優(yōu)化為全自動剪板機志在必行。本課題設計擬采用PLC的自動控制設備對剪板機進行優(yōu)化設計，PLC有其靈活可靠、易于擴展、通用性強等特點，結合變頻技術、傳感技術以及氣動技術等，可實現(xiàn)對鋼板等物品的運輸、裁剪等功能，系統(tǒng)整體結構簡單、實用性強，且安全性高。因此研究基于PLC的全自動剪板機技術有著非常重要的意義。1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國國內(nèi)對自動剪板機的研究多源于大型鋼材加工企業(yè)及相關專業(yè)的高校團隊。2019年中冶寶鋼技術服務有限公司的李明在《基于PLC實現(xiàn)對剪板機自動控制的設計》文章中設計了一套基于松下FP1系列可編程控制器的自動剪板機，該機器的機械結構由送料機構、壓料塊、切料刀以及變頻電機組成，并配置了觸摸屏以及光電保護部分[5]。通過IO的設置和限位開關的合理利用，該控制系統(tǒng)實現(xiàn)了剪板機的自動化作業(yè)。但美中不足的是，該系統(tǒng)基于松下公司的可編程控制器，而在工控自動化領域，設備性能有所欠缺，應用范圍不夠廣泛。2021年湖北文理學院的袁芳等人在《自動剪板機控制系統(tǒng)設計》文章中提到了使用三菱FX2N系列PLC來實現(xiàn)剪板機的自動作業(yè)，該團隊研發(fā)的自動控制系統(tǒng)能實現(xiàn)剪板機送料、壓料、剪切、計數(shù)和送料等工序，并在送料抖動問題和控制策略的優(yōu)化均進行了研究分析[6]。但該控制系統(tǒng)未能在剪板生產(chǎn)企業(yè)進行實際運行，機器設備的穩(wěn)定性和程序的故障率需要進一步來驗證。國外對自動剪板機控制系統(tǒng)的關注較早，始源于上個世紀80年代前后，并得到了一些顯著的研究成果，尤其是德國、日本等掌握可編程控制器關鍵技術的國家和企業(yè)，在機加工的自動控制領域發(fā)展水平一直較高。2017年，L.M.B.Araújo等人在《Anoveldynamicholdingsystemforthinmetalplateshearingmachines》文章中對金屬剪板作業(yè)中的切割截面變形從而導致產(chǎn)品質(zhì)量欠佳的問題做出了改進設計，新設計的設備能夠較為輕松的接入剪板機，并且刀具的移動是全自動運行，保證了金屬板的平整[11]。2018年，MelyaDyanasariSebayang和ErlanggaKustyawan在《Designofmaterialtransferautomationinshearingmachine》文章中對全自動剪板機前端物料輸送的各個細節(jié)進行了過程分析，設計了能夠適應多種情形下的物料輸入到送入剪切機床工作臺的輸送機構，該機構采用搭配了液壓系統(tǒng)的多級輸送機，實現(xiàn)了不同厚度的物料多角度移動[12]。同一年度，AGNikitin等人在《Energy-savingmethodofcuttingapre-bentbarontheshearmachine》文章中重點對金屬剪板機作業(yè)過程中剪切力提升和提高剪板機工作效率這兩方面進行了研究，提出了一種計算預彎桿在剪切機上剪切力的方法，確定了在切割剛性材料是獲得定性切割的條件[13]。通過以上對國外研究文獻的了解和上網(wǎng)查詢相關資料，不難發(fā)現(xiàn)國外的剪板機自動控制研究已經(jīng)達到了精細化、多能化的水平，國內(nèi)研究水平較之仍有很大差距。第2章全自動剪板機2.1剪板機的工作原理自動剪板機主要適用于金屬加工和板材作業(yè)。在設計自動剪板機之前，必須考慮幾個因素。提高機器設備的剪切能力，提高所選零件的生產(chǎn)效率和安全性。設備工作時上模裝在固定行程的上刀架上，下模固定在下刀架上。下刀架起作用時，通過機械傳動，使刀軸旋轉，同時上刀架起作用時，將剪斷的金屬材料送到剪切位置，完成剪切動作。而剎車式切板機驅(qū)動驅(qū)動系統(tǒng)向下移動刀片在前進過程中，不再需要凹面導向或清晰的路徑來保持刀片在適當?shù)奈恢?。剪板機是機械制造業(yè)中一種重要的金屬切削設備。在金屬加工中得到廣泛應用，主要用于加工各種薄板件。2.2剪板機的結構及種類2.2.1結構組成剪板機的結構組成是一臺機床的主要部分，其功能是利用刀具剪切板料，然后通過電機帶動刀片在模具上做相對運動，完成加工過程，如圖2.1所示。根據(jù)產(chǎn)品的性能和要求，所用的刀具結構也不同，大致分為兩大類：一類為固定刀片的剪板機，另一類為浮動刀片的剪板機。固定刀片剪板機一般使用固定刀片，采用液壓油缸傳動，實現(xiàn)剪切動作[7]。而浮動刀片剪板機主要應用于薄板剪斷加工生產(chǎn)中。主要結構如下：1、驅(qū)動裝置：是指在剪切過程中機器運轉所需動力的主要來源。其包括：電動機、減速器、聯(lián)軸器等。2、液壓部分：是指在剪切過程中機器的動力來源，一般包括：液壓站、油泵電機等。3、剪切部分：是指在剪切過程中刀具相對于鋼板所做的相對運動，一般包括：剪刀、刀板。剪刀由刀具、夾具、楔塊組成，剪刃上下兩邊有刃口，保證剪切力。刀架是剪切力的主要來源，由鋼板和刀片組成，固定在機架上。楔塊用于調(diào)整刀具的位置。4、導向裝置：是指在剪切過程中保證剪切動作順利進行的裝置，一般包括：導向套、導向塊、導軌等。5、壓緊機構：是指在剪切過程中，保證鋼板剪切端面平整的裝置。壓緊力主要來自于壓緊板和彈簧，壓緊板用于調(diào)整壓緊力的大小。6、導向部分：是指為了保證剪切過程中鋼板不發(fā)生移動而設置的裝置，一般包括：導向套、導向塊、導軌等。7、間隙調(diào)整裝置：是指為了保證鋼板在剪切過程中能夠處于穩(wěn)定的位置而設置的裝置，一般包括：調(diào)整壓緊彈簧、調(diào)整壓緊板或?qū)к壍取?、制動裝置：是指在剪切結束后，機器停止運行所設置的裝置，一般包括：制動缸等。圖2.1剪板機結構圖2.2.2類型區(qū)別剪板機種類很多，按刀口形式分為單刃式和雙刃式；按剪切形式分為單邊剪、轉角剪三種；按剪刃數(shù)量分為單剪、雙剪和多刀剪。其中多刀剪板機是將三個以上不同規(guī)格的鋼板剪切成一塊板的剪板機。由具有一定剛性的機架、活動刀刃和壓緊裝置構成，能夠完成上下剪切動作。上刀片在機架上方，下刀片在機架下方，用于剪切寬度不大于150mm的鋼板，以及用于對不同厚度的鋼板進行剪切[8]。目前國內(nèi)外常用的剪板機主要有手動和電動兩種。手動剪板機結構簡單、操作方便，但精度較差、壽命較短，不能滿足復雜形狀零件的加工要求；電動剪板機采用伺服電機驅(qū)動，具有較高的精度和較好的穩(wěn)定性，但價格昂貴；此外由于采用進口伺服電機或液壓馬達，價格也比較昂貴。因此我國生產(chǎn)的剪板機基本以電動剪板機為主。第3章控制系統(tǒng)的總體設計方案及選型3.1系統(tǒng)控制要求自動剪板機基于西門子可編程控制器SIMATICS7-1200開發(fā)，根據(jù)設計的工藝工序編程相應PLC的梯形圖，設計簡潔的人機界面以及仿真過程，最終設計出一個自動剪板機控制系統(tǒng)。1、上電后，檢測各工作機構的狀態(tài)，控制各工作機構處于初始位置。2、進料時，由控制系統(tǒng)控制進料機構將待剪板料自動輸送到位。3、定剪切尺寸時，采用伺服電機控制擋料器位置保證精確的剪切尺寸，其尺寸可以根據(jù)需求設置為循環(huán)變動值。4、壓緊和剪切時，待剪板料長度達到設定值后由主電動機帶動壓料器和剪切刀具，先壓緊板料，然后剪斷板料。5、送料車的運行包括卸載后自動返回。6、剪切板料的尺寸設定、自動計數(shù)及每車板料數(shù)的預設定。7、具備斷電保護和來電恢復功能。8、能實現(xiàn)加工過程自動控制，加工參數(shù)顯示，系統(tǒng)檢測等功能。9、保證板料加工精度、加工效率和安全可靠性。10、具有良好的人機操作界面，使操作者更方便地操作設備。3.2總體方案本課題設計旨在設計一套基于PLC的剪板機控制系統(tǒng)，并對其進行優(yōu)化。首先，通過對PLC技術的概述，對其基本工作原理進行介紹，并介紹其在工業(yè)控制領域的應用。其次，針對剪板機的特點，分析其控制系統(tǒng)的需求。在剪板機控制系統(tǒng)設計方面，本課題設計先列出了系統(tǒng)的功能需求和硬件配置，再進行方案設計，包括控制單元的選擇、控制程序的編寫和通訊模塊的設計等。在系統(tǒng)實現(xiàn)的過程中，通過對PLC編程語言的應用，編寫出了適合剪板機的控制程序，并將其加載到PLC中。在剪板機控制系統(tǒng)優(yōu)化方面，本課題設計探究了多種優(yōu)化方法，包括控制算法的優(yōu)化、參數(shù)調(diào)節(jié)和通訊穩(wěn)定性的提升等。通過實驗驗證和分析，得出了優(yōu)化后系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性均得到了提高。創(chuàng)新點在于將PLC技術與剪板機控制相結合，并通過優(yōu)化方法提高系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，為剪板機領域的控制系統(tǒng)提供了新的思路和方法。3.3PLC可編程控制器的結構組成3.3.1可編程控制器的組成可編程控制器（PLC）由電源模塊、人機界面（HMI）模塊、存儲器模塊和通訊接口模塊組成。電源模塊的功能是為PLC提供工作所需要的電力，它的作用是使可編程控制器能夠從外界的電力系統(tǒng)中獲取電能，是PLC系統(tǒng)的能量來源?？删幊炭刂破髟谄溥\行過程中，要求不斷地為其供電。此外，還要求所提供的電源能夠承受外部設備和惡劣環(huán)境的沖擊，從而保證了系統(tǒng)的可靠性。CPU模塊主要是為PLC內(nèi)部各部件之間的通信提供接口和實現(xiàn)指令的執(zhí)行以及對PLC外部設備進行控制。人機界面模塊包括鍵盤輸入和顯示單元，用于向PLC系統(tǒng)輸入控制信號，并完成人機交互操作。人機界面模塊能對輸入信號進行解釋和處理，并能將處理結果通過RS485/232接口或其他通信接口傳送到PLC系統(tǒng)內(nèi)。通訊接口模塊是指PLC與計算機之間或與各種控制器之間進行數(shù)據(jù)通信和實現(xiàn)信號轉換與通信功能。存儲器模塊主要存儲各種用戶程序、用戶數(shù)據(jù)和系統(tǒng)參數(shù)等?？删幊炭刂破鞯墓δ苁牵和ㄟ^CPU模塊的指令運算和邏輯運算，在輸入輸出處理單元（IO）的配合下完成邏輯控制、定時計數(shù)器處理；通過人機界面模塊完成各種數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)記錄、打印等操作，以及與其他系統(tǒng)的通信。3.3.2可編程控制器內(nèi)部結構PLC內(nèi)部有若干種單元，如輸入輸出單元、定時計數(shù)單元、通信單元等。各單元之間相互配合，完成不同的功能，而各功能之間又通過硬件上的互連構成一個整體。（1）輸入單元：對輸入的信號進行處理，使CPU能夠接收的信號。所述PLC切換量起到了所述輸入裝置的信號元素的作用。輸入單元可分為DC和AC兩種類型。每個可編程控制器由幾個具有同一電路組成的輸入裝置組成，并具有一個共用的COM端。（2）輸出部分：把可編程控制器的輸出信號進行變換，使之能滿足外部負載的要求?？删幊炭刂破鞯妮敵鲇欣^電器輸出，三極管輸出，以及雙向晶閘管輸出。（3）定時計數(shù)單元：可以是定時控制的，也可以是延遲控制的，時間精確到毫秒級的。操作時，用戶可以根據(jù)自己的要求進行設置或修改，操作簡便。通過脈沖信號進行加法和減法的計數(shù)。（4）通信聯(lián)網(wǎng)功能：現(xiàn)在的大多數(shù)PLC都具有很強的通信和聯(lián)網(wǎng)功能，所以，PLC系統(tǒng)能夠直接與計算機或通過通信處理單元進行連接，形成一個網(wǎng)絡，從而達到信息的共享與交換，形成分布式控制網(wǎng)絡，從而達到更大范圍的、更復雜的控制目的。3.4PLC的選型隨著現(xiàn)代自動化工業(yè)的發(fā)展，對PLC產(chǎn)品的需求逐年增加，市場上的PLC產(chǎn)品也越來越多。不同的plc有不同的結構、特點、內(nèi)容、指令結構、編程方法和費用，它們的應用領域也有很大的不同。因此，正確選擇可編程控制器對于提高可編程控制系統(tǒng)的技術效率和經(jīng)濟效益至關重要。PLC廠家的選擇時,應充分考慮用戶需求,應當充分考慮使用者要求、設計師對PLC的了解程度、產(chǎn)品的生產(chǎn)技術服務水平和其他多種原因,確保安全和可靠性的PLC。一般來說，大型外國公司生產(chǎn)的PLC更有可能具有良好的可靠性。plc選型的基本準則是：在滿足功能要求的同時，盡可能選擇可靠性、維護簡單性和性價比最優(yōu)的品牌，以確保系統(tǒng)的可靠性和可用性。本設計采用西門子SIMATICS7-1200系列PLC，它具有功能強大、結構合理、使用方便等優(yōu)點，可編程邏輯控制器內(nèi)部設有各類運算邏輯電路，通過程序控制實現(xiàn)各種邏輯功能?？删幊踢壿嬁刂破髟诠I(yè)控制領域具有廣泛的應用，是目前工業(yè)生產(chǎn)中使用最為廣泛的電子設備之一，PLC可通過編程實現(xiàn)對不同類型對象進行自動控制和對系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。第4章剪板機的硬件設計4.1剪板機的主電路設計剪板機在整個生產(chǎn)過程中主要動作有三個，分別為送料，壓緊，剪切。因此本課題的主電路設計上采取了三個電機進行分別控制。如圖所示4.1所示，由壓塊電機、剪切刀電機、送料壓塊電機組成，每個電機都有正反轉的控制功能以便實現(xiàn)不同的運行動作，本次采取了電機保護器對電機進行過載欠載、短路故障、接地漏電等故障等進行綜合性保護。圖4.1主電路圖由于采用伺服電機來控制擋料器位置控制鋼板精確的剪切尺寸，因此伺服電機的外部接線圖如圖4.2所示。圖4.2伺服電機電路圖剪板機在整個生產(chǎn)過程需要的電源，如圖4.3、圖4.4、圖4.5、圖4.6、圖4.7所示。圖4.3電源輸入線路圖圖4.4直流電源圖圖4.524v電源開關圖圖4.6plc電源圖圖4.7雜電源圖4.2剪板機的控制電路設計4.2.1PLC的I/O分配根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，可以列出本控制系統(tǒng)的I/O分配表如表4.1、表4.2所示。表4.1輸入分配表輸入注釋輸入注釋I0.0編碼器A相I1.0剪切刀鎖定氣缸伸出到位I0.1編碼器B相I1.1剪切刀鎖定氣缸縮回到位I0.2緊急停止I1.2光柵I0.3板料到位I1.3鋼卷檢測有無I0.4壓塊上限位I1.4壓塊電機故障I0.5壓塊下限位I1.5送料壓塊電機故障I0.6送料壓塊上限位I1.6I0.7送料壓塊下限位I1.7表4.2輸出分配表輸出注釋輸出注釋Q0.0送料電機脈沖Q0.5剪切刀下移Q0.1送料電機方向Q0.6送料壓塊上移動Q0.2壓塊正轉Q0.7送料壓塊下移動Q0.3壓塊反轉Q1.0剪切刀鎖定氣缸Q0.4剪切刀上移Q1.1蜂鳴器4.2.2PLC外部接線圖根據(jù)上述所列出的I/O分配表，可以列出PLC的外部接線圖如圖4.8、圖4.9、圖4.10所示。圖4.8PLC的輸入線路圖a圖4.9PLC的輸入線路圖bPLC的輸出控制線路，由于電路電流較大，可以采取小電流控制大電流間接控制電機的運行、氣缸的啟動等輸出，接線圖如圖4.10所示。圖4.10PLC的輸出線路圖第5章剪板機的軟件設計5.1編程軟件的介紹TIA博途是將來應用于西門子全面綜合自動化系統(tǒng)的配置，編程，調(diào)試等一系列功能。SIMATIC

STEP7V11和SIMATICWinCCV11是西門子新推出的自動化軟件，用于控制器和人機界面的應用程序。這些軟件是TIA博途i平臺中的重要組成部分，該平臺整合了西門子的所有軟件工程組態(tài)套件，并實現(xiàn)了高級的資訊分享和組態(tài)連貫性。這個平臺將可編程控制器作為核心，以人機接口和驅(qū)動裝置為主導，形成了一個完整的自動化系統(tǒng)，提高了整體工作效率，在組態(tài)介面上實現(xiàn)高級的資訊分享，讓使用者可以在組態(tài)介面上使用，并可保證組態(tài)的連貫性與連貫性。TIA博途采用了面向?qū)ο蟮?、集中式的?shù)據(jù)管理方法，解決了系統(tǒng)中的輸入問題，保證了數(shù)據(jù)一致性。以可編程序控制器為核心，以人機接口為核心，以驅(qū)動裝置為核心，以可編程控制器為核心，以人機接口為主導，形成一個完整的系統(tǒng)，而且，采用該方法可縮短工程排錯及調(diào)試時間。這種數(shù)據(jù)管理方法可以幫助工程師快速定位問題，從而更快地解決問題，提高了整體工作效率。與此同時，這種方法還可以降低開發(fā)成本，因為工程師不需要花費太多時間在排錯和調(diào)試上?？傊?，TIA博途是一個優(yōu)秀的自動化平臺，可以幫助工程師更快地開發(fā)和部署自動化系統(tǒng)。它不僅提供了先進的軟件工程組態(tài)套件，還采用了面向?qū)ο蟮?、集中式的?shù)據(jù)管理方法，提高了整體工作效率。TIA博途采用了這個全新的、統(tǒng)一的軟件架構，將西門子可編程控制器，HMI，以及驅(qū)動器等全部應用于同一個開發(fā)環(huán)境。在控制器與驅(qū)動程式及人機介面間建立通訊時，作業(yè)共用可大幅減少連線與組態(tài)的費用。舉例來說，使用者可以很容易地把可編程序控制器的變數(shù)拖拽到人機交互裝置的螢幕上。變量立即在HMI中分配，控制器和HMI之間的連接在后臺自動建立，無需手動配置。西門子博圖軟件具有多種功能，支持支持多語言在線預覽生成編輯效果，構建框架智能編輯仿真等功能。西門子博途軟件可以有效地減少自動化項目的軟件工程設置時間，提高程序員的開發(fā)效率。本項目的設計采用西門子TIAPortalV16，也就是博途V16版本來編寫程序，這樣就能很容易的完成程序的編寫工作。博途v16如圖5.1所示。圖5.1博途v16圖5.2系統(tǒng)流程圖整個程序由觸摸屏控制部分和PLC部分組成，觸摸屏接收來自PLC的數(shù)據(jù)，并通過觸摸屏界面完成對數(shù)據(jù)的輸入、顯示和輸出功能。PLC部分主要完成數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行動作指令，完成整個系統(tǒng)的控制。PLC程序啟動后進行程序的初始化機器設備自檢，設備正常程序開始運行。系統(tǒng)的流程圖如圖5.2所示。圖5.2系統(tǒng)程序圖5.3程序設計設備運行的過程會有可能出現(xiàn)各種故障，因此我們需要設計故障復位程序，如圖5.3所示。當DB1.DBX6.0—DB1.DBX6.7等故障信號給到PLC的時候，系統(tǒng)故障得電，蜂鳴器得電動作，通過故障復位將DB1.DBX0.4清零。圖5.3故障復位如圖5.4所示，當急停被按下時或者軸故障的時候，相應的數(shù)據(jù)位得電。其余的故障程序也相類似。圖5.4故障程序系統(tǒng)的控制可以按照所設計的程序過程自動運行完成剪板操作，但手動控制的程序也是不可缺少的，以便特殊情況的需要。如圖5.5所示，DB1.DBX0.2控制自動程序，DB1.DBX0.1控制手動程序，手動運行即把自動的清零。圖5.5自動手動切換程序當系統(tǒng)自動狀態(tài)啟動，將產(chǎn)量清零，將剪切刀鎖定氣缸設置為自動，程序如圖5.6所示。圖5.6系統(tǒng)啟動當送料開始，送料壓塊開始下降，到達設定的壓力后停止。程序如圖5.7所示，DB1.DBD14小于DB1.DBD36時，送料壓塊下降啟動，直到DB1.DBD14大于等于DB1.DBD36時，執(zhí)行下一步。圖5.7送料壓塊下移當壓塊就位，傳送帶開始運行，如圖5.8所示，DB1.DBX34.0置位軸正轉，同時執(zhí)行下一步程序。圖5.8傳送帶運行當鋼板按指定尺寸前進到指定位置，傳送帶停止運行，執(zhí)行下一步程序，程序如圖5.9所示。圖5.9送料到位當傳送帶停止，軸定位DB1.DBX62.2啟動運行，同時執(zhí)行下一步，程序如圖5.10所示。圖5.10軸定位程序如圖5.11所示，壓塊開始下降，即DB1.DBX22.1置位，并執(zhí)行下一步。圖5.11壓塊下降當壓塊下降到位后停止，將數(shù)據(jù)DB1.DBX22.1復位，同時剪切刀下降將板材剪斷，并執(zhí)行下一步程序，如圖5.12所示。圖5.12剪切刀下降當剪切刀下降位大于等于設定的限位值的時候，DB1.DBX22.3下降復位，DB1.DBX22.2置位剪切刀隨即上升，同時通過一次脈沖使產(chǎn)量計數(shù)加一，程序如圖5.13所示。圖5.13剪切刀下降復位開始上升第6章程序的仿真測試首先設置好參數(shù)，生產(chǎn)次數(shù)設定為5次，產(chǎn)品大小為52mm，壓力設定值20pa，剪切刀電機上位70mm，剪切刀電機下位10mm，系統(tǒng)啟動，剪切刀置位動作，仿真測試如圖6.1所示。圖6.1系統(tǒng)啟動送料壓塊壓力實際值大于或等于送料壓塊壓力設定值時，送料壓塊開始下降，知道壓力值到設定值后停止下降，仿真如圖6.2所示。圖6.2送料壓塊下降仿真如圖6.3所示，傳送帶開始運行，鋼卷板材往前行進。圖6.3傳送帶運行當板材一直往前送，到達設定的長度的時候，鋼卷板材就會停止運行，仿真如圖6.4所示。圖6.4到達設定值板料到位當板材到達設定值的時候，壓塊開始下降，將板材壓緊固定住，準備開始裁剪工作，仿真如圖6.5所示。圖6.5壓塊壓緊首先壓塊下限位強制為1，當壓塊到達壓緊的限位值的時候，剪切刀開始下降，將板材切斷，仿真如圖6.6所示。圖6.6剪切刀下降剪切刀下限位修改為0，當剪切刀將板材剪切完成，并到達設置的限位值的時候，并且產(chǎn)量加1，仿真如圖6.7所示。圖6.7產(chǎn)量加1剪切刀上限位修改為0，剪切刀返回原位，仿真如圖6.8所示。圖6.8切刀歸位結論PLC是工業(yè)控制系統(tǒng)的核心部件，在整個控制系統(tǒng)中起著控制和計算的作用，其發(fā)展程度與國家的工業(yè)自動化水平有直接關系。隨著科技進步和發(fā)展，人們對PLC技術不斷提出新的要求，為更好地滿足人們的需求，PLC技術必將有更加廣闊的發(fā)展前景。本文所研究的自動剪板機控制系統(tǒng)以觸摸屏為人機界面，以PLC為核心控制器，采用了計算機數(shù)字技術和軟件編程方法實現(xiàn)了對自動剪板機的各種動作的控制。實踐證明，基于PLC的控制系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械控制可以有效的簡化人工的操作，提高設備的可靠安全度。本文主要介紹了基于PLC的自動剪板機的設計與實現(xiàn)。首先介紹了自動剪板機的應用背景和現(xiàn)狀，然后詳細闡述了PLC的基本原理和應用，接著設計了自動剪板機的硬件和軟件系統(tǒng)，最后進行了實驗驗證。通過本文的研究，可以得出以下結論：1.基于PLC的自動剪板機具有高效、精準、穩(wěn)定的特點，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。2.自動剪板機的硬件系統(tǒng)包括機械結構、電氣控制和傳感器等組成部分，需要進行合理的設計和優(yōu)化。3.自動剪板機的軟件系統(tǒng)需要進行編程和調(diào)試，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。展望未來，我們認為可以從以下幾個方面進行進一步研究和優(yōu)化：1.進一步提高自動剪板機的精度和效率，以滿足不同行業(yè)的需求。2.探索新的材料和工藝，以擴大自動剪板機的應用范圍。3.引入人工智能和大數(shù)據(jù)等新技術，以提高自動剪板機的自動化程度和智能化水平?？傊?，基于PLC的自動剪板機是一項非常有前景的研究領域，未來還有很多的發(fā)展空間和機會。參考文獻劉玉兵,胡建文.智能剪切生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的研究與應用[J].鍛壓裝備與制造技術,2021,56(05):49-53.袁芳,吳何畏.自動剪板機控制系統(tǒng)設計[J].輕工科技,2021,37(08):69-71.張玲.基于STM32F103ZGT6的三環(huán)串級剪板機數(shù)控定位系統(tǒng)設計[J].自動化應用,2021(03):58-60.熊惠敏,閔莉瓊.自動定長剪板機控制系統(tǒng)[J].江西電力,2020,44(08):18-20.李明.基于PLC實現(xiàn)對剪板機自動控制的設計[J].數(shù)字技術與應用,2019,37(11):9-10.王奇.基于閘剪的鈑金柔性生產(chǎn)線研究[D].合肥工業(yè)大學,2019.竇高強.閘式剪板機液壓系統(tǒng)控制剪切角調(diào)整的設計[J].鍛壓裝備與制造技術,2019,54(01):32-34.傅曉耕,馮瀟瀟.基于PLC的剪板機電氣控制系統(tǒng)設計與研究[J].機械制造與自動化,2018,47(06):203-206.江寧,宋亞林.基于S7-200PLC的自由口通信在卷板機控制系統(tǒng)中的應用[J].重型機械,2018(01):81-86.王世峰.基于PLC的剪板機控制系統(tǒng)設計[J].傳感器世界,2017.王家忠.機床數(shù)控技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2009：132-138.張建民.機電一體化