2164 SP板切割機的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

2164 SP板切割機的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計,sp,切割機,電氣,控制系統(tǒng),設(shè)計 XXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書題 目： SP 板切割機的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2012 5.25 湘 潭 大 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書論文（設(shè)計）題目： SP 板切割機的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)號： 姓名： 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： 系主任： 周友行 一、主要內(nèi)容及基本要求1.該切割機的工藝路線要包括以下幾步：橫向切割，大車快速縱向行走，縱向切割，斜向切割，開槽切割，自動橫向切割。 2.主要內(nèi)容： 2.1 主切割電動機 M1 正反轉(zhuǎn)運行，實現(xiàn) SP 板橫向、縱向及斜向切割功能。2.2 開槽電動機 M2 單向運行，實現(xiàn) SP 板表面開槽功能。2.3 油泵電動機 M3 單向運行，給液壓系統(tǒng)提供動力。2.4 回轉(zhuǎn)電動機 M4 正反轉(zhuǎn)運行，調(diào)整切割頭角度。2.5 液壓馬達及電磁鐵 YA 實現(xiàn)切割機裝置的各種動作及速度調(diào)節(jié)。2.6 旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)切割機切割深度的實時檢測。2.7 數(shù)碼管（帶譯碼器）實現(xiàn)切割機切割規(guī)格切割深度的實時顯示。2.8 直流開關(guān)電源為 PLC 輸入信號提供電源，同時為 PLC 輸出驅(qū)動提供電源。 3.基本要求 3.1 編制電氣控制總體方案說明書 。 3.2 設(shè)計電氣控制原理圖： （1）主電路設(shè)計 （2）交流控制電路設(shè)計 （3）主要器件參數(shù)計算 （4）PLC 控制程序設(shè)計 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院3二、重點研究的問題針對建筑用 SP 板切割機的工藝，設(shè)計一套機、電、液一體化的多功能 SP 板 切割機，采用先進的 PLC 實現(xiàn)電氣控制，使其具有較高自動化程度及較高的運行 安全可靠性，能提高 SP 板的切割效率。并能滿足用戶多方位的切割要求。三、進度安排序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間1 收集相關(guān)資料及有關(guān)文獻 3 月 10 日—3 月 25 日2 編制電氣控制總體設(shè)計方案 3 月 26 日—4 月 15 日3 PLC 控制電路設(shè)計 4 月 16 日—4 月 28 日4 PLC 控制程序的編制 4 月 29 日—5 月 10 日5 寫出初稿 5 月 11 日—5 月 15 日6 修改后寫出第二稿 5 月 16 日—5 月 20 日7 寫出正式稿 5 月 21 日—5 月 25 日8 答辯 5 月 26 日—5 月 31 日四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻【1】王衛(wèi)星，傅立思。可編程控制器原理及應(yīng)用【M】 。中國水利出版社，2002 【2】徐德，孫同景?？删幊炭刂破鲬?yīng)用技術(shù)【M】 。山東科學(xué)技術(shù)出版社，2001 【3】何友華，可編程控制器及常用控制電器【M】 。冶金工業(yè)出版社，2003 【4】朱家建，單片機與可編程控制器【M】 。高等教育出版社， 2000 【5】徐世許，可編程控制器原理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)【M】 。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，湘潭大學(xué)興湘學(xué)院42000 【6】田瑞庭，可編程控制器應(yīng)用技術(shù)【M】 。機械工業(yè)出版社， 1994 【7】何衍慶，可編程控制器原理及應(yīng)用技術(shù)【M】 ?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2003 【8】黃大雷，吳庚生?？删幊炭刂破骷捌鋺?yīng)用【M】 。人民交通出版社，1993 【9】焦振學(xué)，機床電氣控制技術(shù)【M】 。北京理工大學(xué)出版社， 1998 【10】王永華，現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù)【M】 。北京航空航天大學(xué)出 版社，2008 湘 潭 大 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表學(xué)號 姓名 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： SP 板切割機的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院5湘 潭 大 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見學(xué)號： 姓名： 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 評價項目 評 價 內(nèi) 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的；2.難度、份量是否適當；3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。能力1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力；2.是否有綜合運用知識的能力；3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力；4.是否具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力；5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。論文（設(shè)計）質(zhì)量1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何；3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。綜合評價同學(xué)在 SP 板切割機的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計中表現(xiàn)良好，工作刻苦，按時完成老師布置的任務(wù)。在畢業(yè)設(shè)計中遇到難題時積極查閱資料，同時積極向老師詢問。該生具有很強的動手能力和好奇心，已經(jīng)具備獨立工作的能力。希望該生在以后的工作中繼續(xù)保持不驕不躁的精神，把理論知識與社會實踐很好的結(jié)合，為祖國做出更大的貢獻。評閱人： 年 月 日湘潭大學(xué)興湘學(xué)院6畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 頁 圖 表 張論文（設(shè)計）題目： SP 板切割機的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 內(nèi)容提要： 本設(shè)計的控制對象為多功能屋面 SP 板切割機，本裝置共設(shè)有四臺電動機。本裝置的液壓系統(tǒng)由電磁閥控制液壓回路的通斷，來實現(xiàn)臺車及小車橫移的水平移動。本裝置共有 20 個電磁閥，電磁閥的額定電壓為 220v，線圈啟動容量為 100VA，吸持10.5VA，鑄體為不銹鋼。該切割機的工藝路線要包括以下幾步：橫向切割，大車快速縱向行走，縱向切割，斜向切割，開槽切割，自動橫向切割。主切割電動機 M1 正反轉(zhuǎn)運行，實現(xiàn) SP 板橫向、縱向及斜向切割功能。開槽電動機 M2 單向運行，實現(xiàn) SP 板表面開槽功能。油泵電動機 M3 單向運行，給液壓系統(tǒng)提供動力?；剞D(zhuǎn)電動機 M4 正反轉(zhuǎn)運行，調(diào)整切割頭角度液壓馬達及電磁鐵 YA 實現(xiàn)切割機裝置的各種動作及速度調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)切割機切割深度的實時檢測。數(shù)碼管（帶譯碼器）實現(xiàn)切割機切割規(guī)格切割深度的實時顯示還進行了主電路和交流控制電路及控制程序的設(shè)計，并對主要器件參數(shù)進行了計算。指導(dǎo)教師評語該生在設(shè)計任務(wù)過程中能及時地完成老師布置的各個階段的任務(wù)，并且完成的很好。本次設(shè)計難度工作量適中，在設(shè)計期間該生能夠非常自覺的投入大量的時間和精力，湘潭大學(xué)興湘學(xué)院7積極詢問各方面專業(yè)知識上的不足點，表現(xiàn)很好。該設(shè)計符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求；作者具有很好的查閱文獻、綜合歸納資料的能力。設(shè)計說明書的內(nèi)容表述也基本正確?？傊撋邆淞霜毩⒐ぷ骱徒鉀Q問題的能力。同意其參加答辯，建議成績評定為： 指導(dǎo)教師： 年 月 日答辯簡要情況及評語答辯小組組長： 年 月 日答辯委員會意見答辯委員會主任： 年 月 日目 錄第一章 前言 ....................................................................................................................................9湘潭大學(xué)興湘學(xué)院81.1 屋面 SP 板切割機的來源 ...................................................................................................91.2 研究意義 ..........................................................................................................................10第二章 切割機裝置及其工藝要求 ...............................................................................................112.1 SP 切割機總體結(jié)構(gòu) ..........................................................................................................112.2 SP 切割機主要工藝過程 ..................................................................................................122.2.1 規(guī)格設(shè)定 ...............................................................................................................122.2.2 橫向切割 ...............................................................................................................122.2.3 縱向切割 ...............................................................................................................122.2.4 斜向切割 ...............................................................................................................122.2.5 開槽切割 ...............................................................................................................132.2.6 快速行走 ...............................................................................................................13第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計 ...................................................................................................................143.1 PLC 控制系統(tǒng) ....................................................................................................................143.2 選擇 PLC 控制的意義 .......................................................................................................153.2.1 PLC 替代繼電器系統(tǒng)的意義 .................................................................................153.2.2 其它優(yōu)點 ...............................................................................................................153.3 切割機裝置電控設(shè)備要求及選型 ..................................................................................153.3.1 切割裝置電控設(shè)備其要求 ....................................................................................153.4 主要電控設(shè)備選型 ..........................................................................................................163.5 電控系統(tǒng)原理圖 ..............................................................................................................163.6 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 ............................................................................................................19第四章 PLC 控制程序設(shè)計 ............................................................................................................214.1 PLC 控制程序梯形圖 ........................................................................................................214.2 語句表 .............................................................................................................................284.3 工作原理分析 ..................................................................................................................34第五章 操作說明書 ......................................................................................................................355.1 切割規(guī)格設(shè)定 .................................................................................................................355.2 手動橫向切割 ..................................................................................................................355.3 臺車快速縱向行走 ...........................................................................................................365.4 手動縱向切割 ..................................................................................................................375.5 手動斜向切割 ..................................................................................................................385.6 手動開槽切割 ..................................................................................................................395.7 自動橫向切割 ..................................................................................................................40總結(jié) ................................................................................................................................................41致謝 ................................................................................................................................................42參考文獻 ........................................................................................................................................43附錄：英文文獻翻譯 ....................................................................................................................44摘要：本課題研究的是屋面 SP 切割機的電氣控制系統(tǒng)，滿足了人們對切割機需求，方便人們控制，使用起來非常方便，而且能夠?qū)崿F(xiàn)許多功能，是切割機研發(fā)在技術(shù)上的一次重大突破。應(yīng)證了“科學(xué)機是第一生產(chǎn)力”這句話。具體實現(xiàn)的功能是橫向切割、大車縱向行走、縱向切割、斜向切割、開槽切割、自動橫向切割。采用 PLC 自動控制系統(tǒng)簡潔方便，經(jīng)濟實用。最終用 PLC 控制很好的完成了 SP 板的自動切割功能。關(guān)鍵詞：PLC 電氣設(shè)備 控制系統(tǒng) 自動化Abstract ：This topic research of the cutting machine is roofing SP electric control system, and satisfy the people's needs cutting machine, convenient for people to control, use rise very convenient, but also to realize many functions, is cutting machine in technology research and development of a major breakthrough. Should card "scientific machine is the first productive forces" this sentence. The specific function of the realization of the transverse cutting, cart is longitudinal walk, the longitudinal cutting, inclined to cut, slot cutting, automatic horizontal cutting. Adopting PLC automatic control system is concise convenient, economical and practical. Finally using PLC control good completed the automatic cutting function SP board. Keywords: PLC Electrical equipment Control system automation第一章 前言1.1 屋面 SP 板切割機的來源隨著經(jīng)濟快速的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對一些自動化設(shè)備的需求也越來越大，要求其自動化程度也越來越高。應(yīng)運而生的 PLC 在現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域中早已得到了廣泛的應(yīng)用。可 編 程 邏 輯 控 制 器 PLC 具 有 以 下 鮮 明 的 特點 ： 一 、 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 靈 活 ， 擴 展 容 易 ， 以 開 關(guān) 量 控 制 為 其 特 長 ； 也 能 進 行 連 續(xù)過 程 的 PID 回 路 控 制 ； 并 能 與 上 位 機 構(gòu) 成 復(fù) 雜 的 控 制 系 統(tǒng) ， 如 DDC 和 DCS 等 ，實 現(xiàn) 生 產(chǎn) 過 程 的 綜 合 自 動 化 。 二 、 使 用 方 便 ， 編 程 簡 單 ， 采 用 簡 明 的 梯 形 圖 、 邏 輯 圖 或 語 句 表 等 編 程語 言 ， 而 無 需 計 算 機 知 識 ， 因 此 系 統(tǒng) 開 發(fā) 周 期 短 ， 現(xiàn) 場 調(diào) 試 容 易 。 另 外 ， 可在 線 修 改 程 序 ， 改 變 控 制 方 案 而 不 拆 動 硬 件 。 三 、 能 適 應(yīng) 各 種 惡 劣 的 運 行 環(huán) 境 ， 抗 干 擾 能 力 強 ， 可 靠 性 強 ， 遠 高 于 其他 各 種 機 型 。20 世 紀 70 年 代 初 出 現(xiàn) 了 微 處 理 器 。 人 們 很 快 將 其 引 入 可 編 程 邏 輯 控 制 器 ， 使可 編 程 邏 輯 控 制 器 增 加 了 運 算 、 數(shù) 據(jù) 傳 送 及 處 理 等 功 能 ， 完 成 了 真 正 具 有 計算 機 特 征 的 工 業(yè) 控 制 裝 置 。 此 時 的 可 編 程 邏 輯 控 制 器 為 微 機 技 術(shù) 和 繼 電 器 常規(guī) 控 制 概 念 相 結(jié) 合 的 產(chǎn) 物 。 個 人 計 算 機 發(fā) 展 起 來 后 ， 為 了 方 便 和 反 映 可 編 程控 制 器 的 功 能 特 點 ， 可 編 程 邏 輯 控 制 器 定 名 為 Programmable Logic Controller（ PLC） 。 20 世 紀 70 年 代 中 末 期 ， 可 編 程 邏 輯 控 制 器 進 入 實 用 化 發(fā) 展 階 段 ， 計 算 機技 術(shù) 已 全 面 引 入 可 編 程 控 制 器 中 ， 使 其 功 能 發(fā) 生 了 飛 躍 。 更 高 的 運 算 速 度 、超 小 型 體 積 、 更 可 靠 的 工 業(yè) 抗 干 擾 設(shè) 計 、 模 擬 量 運 算 、 PID 功 能 及 極 高 的 性價 比 奠 定 了 它 在 現(xiàn) 代 工 業(yè) 中 的 地 位 。 20 世 紀 80 年 代 初 ， 可 編 程 邏 輯 控 制 器 在 先 進 工 業(yè) 國 家 中 已 獲 得 廣 泛 應(yīng) 用 。世 界 上 生 產(chǎn) 可 編 程 控 制 器 的 國 家 日 益 增 多 ， 產(chǎn) 量 日 益 上 升 。 這 標 志 著 可 編 程控 制 器 已 步 入 成 熟 階 段 。 20 世 紀 80 年 代 至 90 年 代 中 期 ， 是 可 編 程 邏 輯 控 制 器 發(fā) 展 最 快 的 時 期 ，年 增 長 率 一 直 保 持 為 30-40%。 在 這 時 期 ， PLC 在 處 理 模 擬 量 能 力 、 數(shù) 字 運 算能 力 、 人 機 接 口 能 力 和 網(wǎng) 絡(luò) 能 力 得 到 大 幅 度 提 高 ， 可 編 程 邏 輯 控 制 器 逐 漸 進湘潭大學(xué)興湘學(xué)院11入 過 程 控 制 領(lǐng) 域 ， 在 某 些 應(yīng) 用 上 取 代 了 在 過 程 控 制 領(lǐng) 域 處 于 統(tǒng) 治 地 位 的 DCS系 統(tǒng) 。 20 世 紀 末 期 ， 可 編 程 邏 輯 控 制 器 的 發(fā) 展 特 點 是 更 加 適 應(yīng) 于 現(xiàn) 代 工 業(yè) 的 需要 。 這 個 時 期 發(fā) 展 了 大 型 機 和 超 小 型 機 、 誕 生 了 各 種 各 樣 的 特 殊 功 能 單 元 、生 產(chǎn) 了 各 種 人 機 界 面 單 元 、 通 信 單 元 ， 使 應(yīng) 用 可 編 程 邏 輯 控 制 器 的 工 業(yè) 控 制設(shè) 備 的 配 套 更 加 容 易 。本 次 基 于 PLC 電 氣 控 制 系 統(tǒng) 的 屋 面 SP 板 的 切 割 機 設(shè) 計 ， 要 求 其 實 現(xiàn) 的 功能 多 ， 速 度 快 ， 切 割 有 力 度 ， 多 方 位 切 割 ， 這 就 迫 使 人 們 一 步 步 的 去 實 現(xiàn) 它 ，屋 面 SP 板 切 割 機 機 也 就 這 樣 被 研 發(fā) 出 來 了 。 具 體 SP 板 是 一 種 以 鋼 絞 線 配 筋用 先 張 法 工 藝 生 產(chǎn) 的 預(yù) 應(yīng) 力 空 心 板 。 SP 是 英 文 SPANCRTE 的 縮 寫 ， 也 是 美 國福 霖 公 司 對 SP 板 的 注 冊 商 標 。 SP 板 可 用 作 工 業(yè) 與 民 用 建 筑 的 樓 板 ， 屋 面 板和 墻 板 ， 構(gòu) 筑 物 的 蓋 板 和 橋 梁 的 橋 面 板 。 SP 板 有 以 下 顯 著 特 點 :a.多 種 尺 寸 的 板 高 和 合 理 的 孔 型 ， SP 板 的 板 高 為100mm、 130mm、 180mm、 200mm、 25Omm、 300mm 和 380mm 板 高 180mm 以 上 的 孔型 均 采 用 鴨 蛋 型 ， 此 種 孔 型 在 生 產(chǎn) 時 最 不 易 塌 孔 。b.重 載 大 跨 ， 有 許 多 種 型 號 板 的 活 荷 載 大 于 14kN(荷 載 規(guī) 范 中 的 最 大 值 )，最 大 跨 度 達 到 18m。c 外 觀 質(zhì) 量 好 ， 幾 何 尺 寸 誤 差 小 ， SP 板 的 板 高 誤 差 在 1.5mm 以 內(nèi) ， 吊裝 后 可 不 做 找 平 層 直 接 鋪 地 毯 。d.采 用 合 適 的 節(jié) 美 構(gòu) 造 ， 有 較 好 的 抗 震 性 能 。美 國 從 五 十 年 代 就 開 始 應(yīng) 用 SP 板 ， 六 十 年 代 SP 板 開 始 進 入 日 本 ， 以SP 板 建 成 的 建 筑 經(jīng) 歷 了 美 國 洛 杉 磯 和 日 本 神 戶 大 地 震 。 我 國 從 九 十 年 代 開 始引 進 SP 板 生 產(chǎn) 技 術(shù) 。1.2 研究意義 研 究 意 義 在 于 它 滿 足 了 人 們 對 切 割 機 的 需 求 ， 方 便 人 們 的 控 制 ， 使 用 其他 非 常 方 便 ， 而 且 能 夠 實 現(xiàn) 很 多 功 能 ， 是 切 割 機 研 發(fā) 技 術(shù) 上 的 一 次 重 大 突 破 。針 對 建 筑 用 SP 板 切 割 機 的 工 藝 ， 驗 證 生 產(chǎn) 了 一 套 機 、 電 、 液 一 體 化 的 多 功 能SP 板 切 割 機 ， 采 用 先 進 的 PLC 實 現(xiàn) 電 氣 控 制 ， 自 動 化 程 度 高 ， 運 行 安 全 可 靠 ，能 提 高 SP 板 的 切 割 效 率 ， 且 能 滿 足 用 戶 多 方 位 的 切 割 要 求 、 本 課 題 研 究 的 屋面 SP 板 切 割 機 實 現(xiàn) 了 許 多 以 前 用 繼 電 器 控 制 系 統(tǒng) 實 現(xiàn) 不 了 的 功 能 ， 具 有 很 高的 應(yīng) 用 價 值 。湘潭大學(xué)興湘學(xué)院12第二章 切割機裝置及其工藝要求我國引進建成的十幾條 SP 板生產(chǎn)線，其生產(chǎn)特點是根據(jù)用戶對屋面板厚度的要求，一次性將攪拌好的混凝土澆注在預(yù)先拉好的幾百米長的鋼絲上，通過模具直接成型幾百米長的 SP 屋面板，一般可澆注 5 層。當所有層 SP 板達到強度要求后，用切割機將其切割成用戶所需不同長度以及形狀等的屋面 SP 板，因此與 SP 板生產(chǎn)線相配套的 SP 板切割機也是成型不同規(guī)格 SP 板的關(guān)鍵設(shè)備。但現(xiàn)有的 SP 板切割機只能人為在 SP 板上按長度預(yù)先畫好切割線，將切割機移至切割位置縱向一層層切割，切割的厚度是通過固定安裝的行程開關(guān)來控制的，改變切割厚度則需要重新安裝行程開關(guān)的位置，而且切割的功能單一，只能橫向切斷 SP 板。而隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)水平的不斷提高，要求 SP 板能夠成型為不同的斷面形狀，而且為增強屋面 SP 板的疊合，又要求在 SP 板上切割出一排淺槽，這樣，現(xiàn)有切割機已遠遠不能滿足建筑的要求。針對這種情況，開發(fā)研制出了一種多功能屋面 SP 板切割機，采用先進的可編程控制器(PLC)對其進行控制，構(gòu)成一套完整的機電一體化切割裝置，實現(xiàn)對屋面 SP 板的多功能切割，滿足不同的建筑要求。2.1 SP 切割機總體結(jié)構(gòu)所研制開發(fā)的多功能 SP 板切割機裝置如圖 1 所示。切割工藝包括對 SP 板的橫向切割、縱向切割、各種形狀的斜向切割、對 SP 板表面的開槽切割以及不切割時切割機的快速縱向行走，對切割的規(guī)格進行分級設(shè)定，而且在切割過程中實時監(jiān)視切割深度。圖 2.1 多功能 SP 板切割機裝置示意圖2.2 SP 切割機主要工藝過程2.2.1 規(guī)格設(shè)定將主切割鋸升至上極限位置，點動設(shè)定 6 種切割規(guī)格，另外當主切割鋸片磨損時，為對切割深度進行補償，點動微調(diào)按鈕對設(shè)定規(guī)格進行微調(diào)，設(shè)定結(jié)湘潭大學(xué)興湘學(xué)院13果在數(shù)碼管上顯示。2.2.2 橫向切割夾緊油缸呈最大夾緊，將主切割鋸上升至上極限位置。先將鎖定油缸松開，啟動回轉(zhuǎn)電機將切割鋸轉(zhuǎn)至鋸片與 SP 板垂直位置，回轉(zhuǎn)電機停止。然后將鎖定油缸鎖緊，將小車制動油缸松開，小車橫移至左極限起始切割位置，啟動主切割電機，并將冷卻水打開，主切割鋸下降開始切割，切割深度在數(shù)碼管實時顯示。到達所設(shè)切割深度時，小車右移開始橫向切割，至右極限位置，主切割鋸上升至上極限位置，完成一次橫向切割工藝。2.2.3 縱向切割夾緊油缸呈最小夾緊，主切割鋸上升至上極限位置。先將鎖定油缸松開，啟動回轉(zhuǎn)電機將切割鋸轉(zhuǎn)至鋸片與 SP 板平行位置，回轉(zhuǎn)電機停止。然后將鎖定油缸鎖緊，將小車制動油缸松開，小車橫移至起始切割位置，將小車制動油缸鎖緊，啟動主切割電機，并將冷卻水打開，主切割鋸下降開始切割，切割深度在數(shù)碼管實時顯示。到達所設(shè)切割深度時，大車前進或后退開始縱向切割，至縱向切割終點位置，主切割鋸上升至上極限位置，完成一次縱向切割工藝。2.2.4 斜向切割夾緊油缸呈最小夾緊，主切割鋸上升至上極限位置。先將鎖定油缸松開，啟動回轉(zhuǎn)電機將切割鋸轉(zhuǎn)至鋸片與 sP 板成所需角度位工，回轉(zhuǎn)電機停止。然后將鎖定油缸鎖緊，將小車制動油缸松開，小車橫移至所要求切割位置，將小車制動油缸鎖緊，啟動主切割電機，并將冷卻水打開，主切割鋸下降開始切割，切割深度在數(shù)碼管實時顯示。到達所設(shè)切割深度時，主切割鋸上升至上極限位置，完成一次斜向切割。重復(fù)上述斜切工藝，保證下次切割起始位置與上次切割切口銜接，直至完成所有斜向切割工藝。2.2.5 開槽切割夾緊油缸呈最小夾緊，主切割鋸上升至上極限位置。升降油缸鎖定，開槽鋸上升至最高位置，啟動開槽切割電機，并將冷卻水打開，開槽切割鋸下降開始切割。至最低位置，開槽升降油缸鎖定，大車后退開始開槽切割，至切割終點位置，開槽切割鋸上升至上極限位置，完成一次開槽切割工藝。湘潭大學(xué)興湘學(xué)院142.2.6 快速行走為提高切割效率，在切割機不切割時，可以高速在 SP 板上行走，夾緊油缸呈最小夾緊，主切割鋸上升至上極限位置，開槽鋸上升至最高位置，大車可以高速前進。第三章 控制系統(tǒng)設(shè)計3.1 PLC 控制系統(tǒng)可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心的工業(yè)通用控制裝置，體積小、功能強、可靠性高、使用靈活、維護方便、抗干擾能力強，特別適用于邏輯控制、順序控制、運動控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理與通訊等各種控制領(lǐng)域，是高性能機電一體化主要電氣控制設(shè)備。根據(jù)上述工藝要求，SP 板切割機的控制范圍主湘潭大學(xué)興湘學(xué)院15要包括主切割電機、開槽電機、回轉(zhuǎn)電機、液壓系統(tǒng)油循環(huán)泵電機以及電磁閥等電氣設(shè)備，行走速度的快慢以及夾緊油缸的夾緊力的大小也是通過切換電磁閥實現(xiàn)對液壓電機的調(diào)速，切割深度用旋轉(zhuǎn)編碼器進行實時檢測并通過數(shù)碼管顯示，因此整個電氣系統(tǒng)是一個全數(shù)字全的控制系統(tǒng)。選用三菱 FX2N-128MR 型 PLC 實現(xiàn)對 SP 板切割機的多功能切割電氣控制。三菱 FX2N-128MR PLC 是一種緊湊的中小型組裝 PLC，安裝在 DIN 導(dǎo)軌上，體積小，配置靈活，運行速度快，性能可靠，完全能夠滿足 SP 板切割機對電氣控制的要求。PLC 控制系統(tǒng)配置如圖 2.2 所示。圖 2.2 PLC 控制系統(tǒng)配置圖控制系統(tǒng)采集各種輸入信號，執(zhí)行根據(jù)工藝要求編制的梯形圖控制程序，程序執(zhí)行結(jié)果通過輸出裝置控制各種執(zhí)行機構(gòu)。梯形圖程序的形式與常規(guī)繼電接觸器控制系統(tǒng)的電氣控制圖相類似，便于用戶理解系統(tǒng)執(zhí)行過程。另外，針對切割過程中經(jīng)常執(zhí)行的橫向切割工藝，還編制了相應(yīng)的控制程序，實現(xiàn)橫向自動順序切割控制。當橫向切割的初始條件滿足時，只需根據(jù)自動橫向切割的指令，控制程序就能按照橫切工藝，一步步順序執(zhí)行橫切工藝，提高裝置橫切時的切割效率。3.2 選擇 PLC 控制的意義3.2.1 PLC 替代繼電器系統(tǒng)的意義1.PLC 可以很容易地實現(xiàn)比較復(fù)雜的控制邏輯，傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)實現(xiàn)同樣的功能則需要大量的控制繼電器；2.PLC 以弱電控制強電，省去大量控制繼電器，節(jié)省電能，運行成本低；湘潭大學(xué)興湘學(xué)院163.對于復(fù)雜工藝控制系統(tǒng)，采用 PLC 可以簡化控制設(shè)備（箱柜） ，節(jié)省設(shè)備投資；4.PLC 改變工藝控制簡便易行，傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)難以改變工藝；5.PLC 檢修維護比較方便，需要配備的元件少，維護成本低，節(jié)約大量有色金屬。6.PLC 控制設(shè)備占地面積小，運行噪音低、發(fā)熱少、損壞元件垃圾少，利于環(huán)境；7.PLC 運行維護需要比較高的專業(yè)技術(shù)。經(jīng)濟意義：隨著技術(shù)的進步，繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)顯示出越來越多的弊端。近年來，PLC 控制系統(tǒng)在工業(yè)自動控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控制性能、組機周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢，是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。如果用 PLC 控制技術(shù)對系統(tǒng)實施改造，系統(tǒng)配置靈活，編程功能強，性能價格比高，具有普遍的技術(shù)和經(jīng)濟意義。3.2.2 其它優(yōu)點除了以上優(yōu)點外 PLC 控制系統(tǒng)還具有實時性、高可靠性、安裝簡單，維修方便等優(yōu)點。3.3 切割機裝置電控設(shè)備要求及選型3.3.1 切割裝置電控設(shè)備其要求主切割電機 M1：正反轉(zhuǎn)運行，實現(xiàn) SP 板橫向、縱向及斜向切割功能。開槽電動機 M2：單向運行，實現(xiàn) SP 板表面開槽油泵電動機 M3：單向運行，給液壓系統(tǒng)提供動力?；剞D(zhuǎn)電動機 M4：正反轉(zhuǎn)運行，調(diào)整切割頭角度。液壓馬達及電磁鐵 YA 實現(xiàn)切割機裝置的各種動作及速度調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)編碼器 實現(xiàn)切割機切割深度的實時檢測。數(shù)碼管（帶譯碼器） ：實現(xiàn)切割機切割規(guī)格、切割深度的實時顯示。直流開關(guān)電源：為 PLC 輸入信號提供電源，同時為 PLC 輸出驅(qū)動提供電源。3.4 主要電控設(shè)備選型主切割電機主要實現(xiàn)對 SP 板的切割功能，根據(jù)切削力的計算理論得在切削湘潭大學(xué)興湘學(xué)院17過程中主切削刀具的受力公式：（3-1）312419.8bcpeFvfa?式中 vc 為切削速度、 ap 為軸向切深、fz 為進給量、ae 為徑向切深。其他為切削參數(shù)為常數(shù)查切削工藝參數(shù)表得 b1、b2、b3、b4 分別為0.4726，0.6225，0.6678 和 0.2912。由前面工藝條件參考建筑材料性能選主切割電機的轉(zhuǎn)速為 2800r/mm ，切削最大切深為 120mm。最大進給量為 600mm/min。將各個參數(shù)代入式（3-1）得主切削刀具所受的切削力為 4.030KN 將其代入下式得主切割電機的負載力矩。(3-2)1403*.1248.36TFRNm?? ?由以上數(shù)據(jù)可知主切削電機的功率應(yīng)大于 12KW，選擇型號為 Y160M2-2 電機，轉(zhuǎn)速為 2890r/min,功率為 15kw.開槽電機主要實現(xiàn)開槽功能，開槽電機的最大切削深度為主切割電機的一半 。同理可選開槽電機的功率為 5KW，轉(zhuǎn)速 2800r/Min.電機型號為 y132s1-2.功率為 5.5kw,轉(zhuǎn)速為 2900r/min.油泵電機根據(jù)液壓系統(tǒng)的流量與壓力要求選定，根據(jù)工藝過程所需的該液壓系統(tǒng)功能要求與負載選擇油泵的電機?；剞D(zhuǎn)電機根據(jù)機器的總重量選定。3.5 電控系統(tǒng)原理圖根據(jù)切割機裝置設(shè)備的要求，設(shè)計電控系統(tǒng)原理圖包括：切割機裝置電氣控制主電路原理圖 4.1 以及相應(yīng)要求的交流控制電路原理圖 4.2。QF1QF23QF4QF56QF7kM12kM34kM56FR1 LNPC~20v=4L21NMM23M4 23~~~FR~0v湘潭大學(xué)興湘學(xué)院184.1 切割機裝置電氣控制主電路原理圖湘潭大學(xué)興湘學(xué)院19主 切 割 開 槽 液 壓 泵 回 轉(zhuǎn) 開 槽 升 降液 壓 缸 小 車 制 動液 壓 缸 回 轉(zhuǎn) 鎖 定液 壓 缸 小 車 橫 移液 壓 缸主 切 割 鋸升 降 液 壓缸 臺 車 移 動液 壓 缸 臺 車 夾 緊液 壓 缸 泵 站 卸 荷圖 4.2 交流控制電路原理圖湘潭大學(xué)興湘學(xué)院203.6 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計選用三菱 FX2N-128MR 型，由此得到的 PLC 輸入、輸出接口功能表如表 3.1及 3.2 所示。表 3.1 輸入接口功能表序號輸入口說明 序號輸入口說明1 X000 輸入點備用 33 X040 小車右限位 KL82 X001 主切割電機正轉(zhuǎn)信號 KM1 34 X041 切割頭慢降裝換開關(guān) SA2-13 X002 主切割電機反轉(zhuǎn)信號 KM2 35 X042 切割頭快升裝換開關(guān) SA2-24 X003 主切割電機過載信號FR1(常閉)36 X043 切割頭下限位 KL95 X004 主切割電機正轉(zhuǎn)按鈕 SB1 37 X044 切割頭上限位 KL106 X005 主切割電機停止按鈕SB2（常閉）38 X045 回轉(zhuǎn)制動油缸開啟轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3-17 X006 主切割電機反轉(zhuǎn)按鈕 SB3 39 X046 回轉(zhuǎn)制動油缸制動轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3-28 X007 輸入點備用 40 X047 輸入點備用9 X010 開槽電機運行信號 KM3 41 X050 臺車最大夾緊轉(zhuǎn)換開關(guān) SA4-110 X011 開槽電機過載信號 FR2 42 X051 臺車最小夾緊轉(zhuǎn)換開關(guān) SA4-211 X012 開槽電機啟動按鈕 SB4 43 X052 臺車夾緊松開轉(zhuǎn)換開關(guān) SA4-312 X013 開槽電機停止按鈕SB5（常閉）44 X053 小車制動油缸開啟轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5-113 X014 輸入點備用 45 X054 小車制動油缸制動轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5-214 X015 液壓泵電機運行信號 KM4 46 X055 開槽機構(gòu)下降轉(zhuǎn)換開關(guān)小車制動油缸開啟轉(zhuǎn)換開關(guān) SA6-115 X016 液壓泵電機過載信號FR3（常閉）47 X056 開槽機構(gòu)下降轉(zhuǎn)換開關(guān)小車制動油缸開啟轉(zhuǎn)換開關(guān) SA6-216 X017 液壓系統(tǒng)過濾器 1 堵 KP1 48 X057 輸入點備用17 X020 液壓系統(tǒng)液位低 KL1（常閉）49 X060 臺車前進轉(zhuǎn)換開關(guān) SA7-118 X021 液壓系統(tǒng)液位高 KL2（常閉）50 X061 臺車慢速轉(zhuǎn)換開關(guān) SA7-219 X022 液壓系統(tǒng)過濾器 2 堵 KP2 51 X062 臺車中速轉(zhuǎn)換開關(guān) SA7-320 X023 回轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)限位開關(guān)KL352 X063 臺車快速轉(zhuǎn)換開關(guān) SA7-421 X024 輸入點備用 53 X064 臺車后退轉(zhuǎn)換開關(guān) SA7-5湘潭大學(xué)興湘學(xué)院2122 X025 回轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)信號 KM5 54 X065 輸入點備用23 X026 回轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)信號 KM6 55 X066 切割頭位置檢測旋轉(zhuǎn)編碼器KL1124 X027 回轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)限位開關(guān)KL456 X067 切割頭規(guī)格設(shè)定點動按鈕 SF125 X030 回轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)按鈕 SB6 57 X070 切割頭規(guī)格設(shè)定微調(diào)（加）按鈕SF226 X031 回轉(zhuǎn)電機停止按鈕SB7（常閉）58 X071 切割頭規(guī)格設(shè)定微調(diào)（減）按鈕SF327 X032 回轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)按鈕 SB6 59 X072 自動橫向切割轉(zhuǎn)換開關(guān) SA828 X033 小車快速左移轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1-160 X073 液壓泵電機啟動按鈕 SB929 X034 小車慢速右移轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1-261 X074 液壓泵電機停止按鈕 SB930 X035 小車左終點限位 KL5 62 X075 輸入點備用31 X036 小車左限位 KL6 63 X076 輸入點備用32 X037 小車右終點限位 KL7 64 X077 輸入點備用表 3.2 PLC 輸出口功能表序號輸出口說明 序號輸出口 說明1 Y000 主切割電機正轉(zhuǎn)中間繼電器 K125 Y030 主切割電機運行指示 H162 Y001 主切割電機反轉(zhuǎn)中間繼電器 K226 Y031 開槽電機運行指示 H173 Y002 開槽電機運行中間繼電器K327 Y032 液壓泵電機運行指示 H184 Y003 液壓泵電機運行中間繼電器 K428 Y033 液壓系統(tǒng)液位報警 H195 Y004 回轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)中間繼電器K529 Y034 臺車高速后退控制 K176 Y005 回轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)中間繼電器K630 Y035 液壓系統(tǒng)過濾器堵指示 H207 Y006 開槽油缸上升控制及指示K7、H131 Y036 回轉(zhuǎn)電機運行指示 H218 Y007 開槽油缸下降控制及指示K8、H232 Y037 自動橫向切割指示 H229 Y010 小車制動控制及指示K9、H333 Y04010 Y011 小車制動開啟控制及指示K10、H434 Y041 切割規(guī)格及切割深度指示 H百位湘潭大學(xué)興湘學(xué)院2211 Y012 回轉(zhuǎn)鎖定控制及指示K11、H535 Y04212 Y013 回轉(zhuǎn)鎖定開啟控制及指示K12、H636 Y04313 Y014 小車左移控制及指示K13、H737 Y04414 Y015 小車右移控制及指示K14、H838 Y04515 Y016 切割頭上升控制及指示K15、H939 Y04616 Y017 切割頭下降控制及指示K16、H1040 Y047切割規(guī)格及切割深度指示 H十位17 Y020 臺車后退控制及指示K19、H1141 Y05018 Y021 臺車高速前進控制 K20 42 Y05119 Y022 臺車中速前進控制 K21 43 Y05220 Y023 臺車最大夾緊控制 K22 44 Y053切割規(guī)格及切割深度指示 H個21 Y024 臺車夾緊松開控制及指示K23、H1245 Y054—Y05722 Y025 臺車夾緊控制及指示K24、H134623 Y026 泵站卸荷控制及指示K25、H144724 Y027 臺車前進控制及指示K18、H1548Y060—Y077輸入點備用 20 點第四章 PLC 控制程序設(shè)計根據(jù)切割機裝置操作控制要求得電磁鐵標準動作表如表 4-1 所示，結(jié)合 PLC控制電路以及電磁鐵標準動作表編制 PLC 控制程序。4.1 PLC 控制程序梯形圖湘潭大學(xué)興湘學(xué)院23圖 4-1 切割機 PLC 控制總程序（一）湘潭大學(xué)興湘學(xué)院24表 4.1 電磁鐵標準動作表電磁鐵標準動作1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9YA10YA11YA12YA13YA14YA15YA16YA17YA18YA19YA20UA開槽液壓缸上升 + +開槽液壓缸下降 + +小車制動液壓缸制動 + +小車制動液壓缸開啟 + +鎖定液壓缸鎖定 + +鎖定液壓缸開啟 + +小車快速左移 + + +小車慢速右移 + +升降液壓缸上升 + +升降液壓缸下降 +大車高速前進 + + + +大車中速前進 + + +大車慢速前進 + +大車慢速后退 + +大車快速后退 + + +大車最大夾緊 + + +大車最小夾緊 + +大車夾緊松開 + +泵站卸荷湘潭大學(xué)興湘學(xué)院25圖 4-2 切割機 PLC 控制總程序（二）湘潭大學(xué)興湘學(xué)院26圖 4-3 切割機 PLC 控制總程序（三）湘潭大學(xué)興湘學(xué)院27圖 4-4 切割機 PLC 控制總程序（四）湘潭大學(xué)興湘學(xué)院28圖 4-5 切割機 PLC 控制總程序（五）湘潭大學(xué)興湘學(xué)院294.2 語句表湘潭大學(xué)興湘學(xué)院31湘潭大學(xué)興湘學(xué)院32湘潭大學(xué)興湘學(xué)院33湘潭大學(xué)興湘學(xué)院344.3 工作原理分析按下 SB1 主切割機正轉(zhuǎn)按下 SB2 主切割機停止按下 SB3 主切割機反轉(zhuǎn)按下 SB4 開槽電機啟動按下 SB5 開槽電機停止按下 SB6 回轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)按下 SB7 回轉(zhuǎn)電機停轉(zhuǎn)按下 SB8 回轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)按下 SB9 液壓機點動啟動和停止按下 SF1 切割機點動規(guī)格設(shè)置按下 SF2 切割機規(guī)格設(shè)定微調(diào)（加）按下 SF3 切割機規(guī)格設(shè)定微調(diào)（減）湘潭大學(xué)興湘學(xué)院36第五章 操作說明書根據(jù)切割機裝