基于PLC縱橫剪自動生產(chǎn)線非標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計摘要我國工業(yè)技術(shù)隨著現(xiàn)代化的需求和工業(yè)生產(chǎn)需求的不斷發(fā)展下，出現(xiàn)了一些關(guān)于工業(yè)技術(shù)和作業(yè)人員方面的問題，例如市場人力資源的匱乏、操作人員安全事故、幫助企業(yè)減少不必要經(jīng)濟支出等一系列問題也隨著工業(yè)需求而逐漸增多。在這其中，施工人員生命和財產(chǎn)安全也漸漸引起各方面的關(guān)注，為了解決這些問題，我國相關(guān)領(lǐng)域的科技研究人員研究出了縱橫剪自動生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線流程不僅可以幫助企業(yè)減少不必要的經(jīng)濟損失，流程化的作業(yè)讓其可以保障操作員的安全，而且還可以加速工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，更重要的是該設(shè)備可以廣泛的運用到電器、汽車、工業(yè)商品加工所作業(yè)中，所以該設(shè)備廣受工業(yè)領(lǐng)域的制造商所喜愛。鑒于此，文中提出一種集PLC、HMI、伺服驅(qū)動為一體的集成縱橫剪自動化生產(chǎn)線非標(biāo)控制系統(tǒng)設(shè)計方案，旨在提高縱橫剪自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。在對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和過程進行了描述后，對PLC子系統(tǒng)控制方案進行說明，并闡述了連接HMI方式和硬件組態(tài)，完成校平、定尺送料、縱橫剪及其他功能模塊設(shè)計，實現(xiàn)對金屬卷料開卷，校平、送料和堆垛的運行控制。仿真調(diào)試表明，設(shè)計方案切實可行，并利用PLC系統(tǒng)進行控制，讓其剪裁模型呈現(xiàn)出高可控性、高效性、可靠性。并且該設(shè)備整體構(gòu)成零件由變頻器、小料車、開卷機、送料機、校平機、堆垛臺等部件組成。關(guān)鍵詞：縱橫剪自動生產(chǎn)線，PLC，伺服驅(qū)動，自動控制目錄TOC\o"1-3"\h\u23532第一章緒論 第一章緒論1.1課題研究背景及意義伴隨著中國經(jīng)濟的節(jié)節(jié)攀升，工業(yè)生產(chǎn)步入了一個高速發(fā)展的新時代，對于各項自動化技術(shù)以及產(chǎn)品質(zhì)量均有較高要求。預(yù)計多種領(lǐng)先技術(shù)將以全面的應(yīng)用模式應(yīng)用于制造過程中，達到智能化、自動化、高效化，同時也反映出目前我國工業(yè)發(fā)展高科技水平與方向。在中國社會生產(chǎn)力日益發(fā)達的今天，中國制造業(yè)發(fā)展也逐漸呈增長態(tài)勢。我們的生產(chǎn)方式已由手工制造業(yè)向機械化生產(chǎn)線和自動化生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變。目前，由于顧及市場競爭的需要，對各類小規(guī)模產(chǎn)品的需求也在逐漸增長，提升自動化生產(chǎn)水平，提高生產(chǎn)效率，同時加速生產(chǎn)效率已成為大勢所趨。近幾年，隨著制造強國戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進，很多勞動密集型產(chǎn)業(yè)向智能制造方向發(fā)展，引入了大量自動化設(shè)備，漸漸脫離了人工依賴，裝訂行業(yè)就是如此。與人工、自動化生產(chǎn)設(shè)備相比，其在生產(chǎn)中、質(zhì)量、時效性等方面具有較大優(yōu)勢。所以，許多中小企業(yè)都開始了工業(yè)自動化設(shè)備的大量引進，包括非標(biāo)自動化設(shè)備等等。所謂非標(biāo)設(shè)備是指目前國家還沒有定性標(biāo)準(zhǔn)，具有非通用性，非標(biāo)設(shè)備通常都會按照產(chǎn)品的實際功能以及客戶的具體需求來進行定制，既能達到生產(chǎn)工藝的要求，并有較大靈活性。而國內(nèi)大多數(shù)的自動剪裁生產(chǎn)線，盡管已經(jīng)實現(xiàn)了自動化，但仍然存在著一些生產(chǎn)工藝上的缺陷,柔性不足，不能滿足產(chǎn)品的多元化要求，不能提高生產(chǎn)效率、精確度，且維修困難，設(shè)備老化，對企業(yè)的經(jīng)濟效益和效益造成了很大的影響。而國外的剪切控制系統(tǒng)由于成本高昂，為了在競爭中取得優(yōu)勢，在競爭中取得優(yōu)勢，開發(fā)出更高的自動剪裁生產(chǎn)線，是提高我國生產(chǎn)自動化水平，改善生產(chǎn)中的落后狀況，提高其剪切加工的準(zhǔn)確性和效率，與此同時，還可以增加生產(chǎn)、擴大生產(chǎn)、減少工人勞動強度、改善產(chǎn)品品質(zhì)、滿足國內(nèi)和國際市場的需求，從而可以更好地適應(yīng)板材加工的需要，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高，節(jié)約成本，增強企業(yè)國際競爭能力。1.2國內(nèi)外的發(fā)展及研究現(xiàn)狀全自動裁剪流水線就是對金屬卷進行開卷、校平、定尺、剪切、橫剪、縱剪及其他綜合工藝機械設(shè)備，用于家電、汽車、集裝箱、食品包裝、石油化工、造船等行業(yè)，以及在裝飾材料和其他金屬板材加工方面也得到了廣泛應(yīng)用，特別是最近幾年的汽車、家電及其他產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，板材需求不斷增加，這些材料多為卷材所以，對自動化生產(chǎn)線提出了更高的需求。早期的切割機多采用單臺常規(guī)剪刀，勞動強度大，定位誤差大，造成物料浪費。自動開卷機的優(yōu)勢在于生產(chǎn)效率高，材料利用率高，自動化水平高，產(chǎn)品品質(zhì)好。就生產(chǎn)過程而言，使生產(chǎn)自動化就是提高了生產(chǎn)效率、保障作業(yè)安全、促進企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。經(jīng)過調(diào)查，現(xiàn)已有下列自動剪裁流水線：S-T44系列產(chǎn)品主要包括開卷機、平整機、中間傳送架、剪板機、落料臺等。該系統(tǒng)能有效地控制卷材的走線、定長尺寸精確、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，將料頭送入校平機后，可實現(xiàn)對金屬卷材的開卷、校平、剪切、落料等工序的自動控制。BS-T44-4X1800系列全自動流水線，包括開卷機、平整機、中間輸送架、剪板機、機動送料架和落料臺。本系統(tǒng)可對板料偏移情況進行有效控制，準(zhǔn)確定長使料頭入校平，能實現(xiàn)對金屬卷材的開卷、校平、剪切、落料等工序的自動控制。另外，校平進料速度可依客戶需要調(diào)整。我國目前擁有眾多的濟南二機床集團有限公司、沈陽機床集團、廣西機床集團等企業(yè)。目前，國內(nèi)最具代表性的自動化生產(chǎn)線有ISI公司的Pathfinder和ABB的DOPPING兩大類。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程診斷技術(shù)、分布式控制技術(shù)、總線技術(shù)、微機控制技術(shù)等技術(shù)已廣泛應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線。自動進給機構(gòu)是實現(xiàn)剪裁生產(chǎn)自動化的基礎(chǔ)，其自動化程度和進給精度直接關(guān)系到板材的生產(chǎn)效率和整個自動化水平。全自動剪裁生產(chǎn)線的核心部件是控制產(chǎn)品質(zhì)量和加工質(zhì)量的自動進給機構(gòu)。早期送紙機構(gòu)多為油缸一架一離合器一輥進給，但其存在著離合器打滑、油缸沖擊力不能控制、進給精度差等固有問題。當(dāng)前使用最多的是帶滾輪的送料機或氣壓送料機，此生產(chǎn)線的可操作性好；還有一種是安裝了多臺進料裝置，并配有開卷裝置、校平裝置等的流水線，由于所處理的金屬卷材的運輸量明顯減少，因此在生產(chǎn)中的使用也有逐步增加的趨勢。張傳林在《縱橫剪自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計》中指出，早期開卷剪板機大都是用普通剪板機，費力、并且位置缺陷較多，造成了材料的無謂浪費。而生產(chǎn)效率高、材料消耗大、自動化水平較高、良好的產(chǎn)品質(zhì)量，是開卷自動瑪咖系列產(chǎn)品的最大優(yōu)點。自動裁剪生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備是給料機，它直接影響到成品的加工速度和加工精度。早期的進料機構(gòu)多為汽缸—石塊—離合器—滾動進料。由于離合器與滑油缸的碰撞作用，使送料精度出現(xiàn)較大的誤差。目前在裁剪流水線上普遍采用的氣動送料器。本系列產(chǎn)品功能性強；并且裝設(shè)帶有開卷裝置多工位送料裝置。具有調(diào)平設(shè)備及其它產(chǎn)品系列。王海峰在《飛剪最佳剪切系統(tǒng)研究》中認(rèn)為，過去定長切割方式存在著明顯劣勢，如智能判斷功能不足等，經(jīng)常有切割不好看、切割精度不到位等等，造成不必要浪費。在精剪前端或粗加工出口處設(shè)置了最優(yōu)剪裁機構(gòu)，它可以根據(jù)中坯頭的頭部和尾部的形狀，來決定最優(yōu)的剪裁長度和裁切線的位置，并將其傳送出去。調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，使之達到最佳的裁剪效果。采用最佳馬咖體系，以確保中坯頭和尾部具有較好的外形。中坯頭尾的損壞程度大為降低,提高成品率。最終該優(yōu)化剪切系統(tǒng)實現(xiàn)了鞍鋼熱連軋1780線的正常生產(chǎn)，飛切損傷率下降0.1%以上，收到較好的應(yīng)用效果。隨著我國計算機技術(shù)，電子技術(shù)的不斷發(fā)展、控制理論迅速發(fā)展，伺服驅(qū)動技術(shù)發(fā)展迅速，該系統(tǒng)極大限度地減少伺服電機經(jīng)濟成本。國外現(xiàn)有自動切割生產(chǎn)線送料方式一般都裝有永磁同步伺服電機、高精度減速機，減小誤差，確保送料精度的一致性，易于控制和實際操作。1.3研究的內(nèi)容該項目所研究的縱橫剪自動生產(chǎn)線，專為非標(biāo)金屬板料的加工而設(shè)計。它采用自動化，機械化設(shè)計，能夠降低用工數(shù)量和工作強度，減少了企業(yè)用工成本，對原工藝進行了分析和改進，設(shè)計出了一種較高效率的生產(chǎn)工藝，能縮短生產(chǎn)周期，并確保產(chǎn)品質(zhì)量一致，從而使企業(yè)從市場利益競爭中得更多利益，讓企業(yè)的市場競爭力更加強力。所以本次設(shè)計的主題是以完成自動化縱橫剪自動生產(chǎn)線非標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)為主，并主要完成以下幾點項目為優(yōu)先：首先對縱橫剪的生產(chǎn)流程以及生產(chǎn)模式結(jié)構(gòu)進行介紹，并對生產(chǎn)線的總體進行合理的分析，了解其具體的運作規(guī)模和流程。對生產(chǎn)線的流程與控制方案進行詳細(xì)且科學(xué)化的設(shè)置，盡可能的保障設(shè)備不會出現(xiàn)意外，以此危害到操作人員的生命安全。按照嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)對PLC程序進行設(shè)定，以此實現(xiàn)手動與聯(lián)動的運行模式。并保障該系統(tǒng)的運營測試完善，可以進行觸摸屏進行相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)置，以此達到測試系統(tǒng)性能和指令的要求。第二章總體方案設(shè)計2.1總體結(jié)構(gòu)該項目設(shè)計了一套縱橫剪非標(biāo)自動生產(chǎn)系統(tǒng)，可以對板料定尺加工進行準(zhǔn)確控制，可對板料金屬進行人工或自動2種操作方式，完成板料開卷、定尺送料，還有縱橫剪的制作工藝。其制作工藝主要包括送料板車、開卷機、校平機、縱橫剪切機、傳送軌道和剁料機。本專題制作總結(jié)構(gòu)圖見圖2-1。圖2-1生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)圖a上料車b引料壓頭c開卷支撐d開卷機e托料板f直頭壓輥g校平機h定長送進機i縱剪機j廢邊卷取機k橫剪機l傳送機m垛料機2.1.1上料機構(gòu)所述上料機構(gòu)包括送料板車、軌道，送料板車包括底座、傳送板。底座下方設(shè)有4個由電機控制車輪，該送料板車能夠順利地按照預(yù)設(shè)的軌道進行送料，所述傳送板通過油缸驅(qū)動，撐起卷料到開卷機軸芯上。2.1.2開卷校平機構(gòu)開卷校平機可用于生產(chǎn)過程中，可通過對應(yīng)系統(tǒng)進行設(shè)定，使變頻器改變校平機操作命令，開卷和校平部分金屬板料，從而讓所有剪切的材料都按照當(dāng)前產(chǎn)品所需的規(guī)格要求所生產(chǎn)，幫助企業(yè)節(jié)約不必要的材料浪費。因為開卷機可以輕易的對一些金屬材料進行開卷，所以該設(shè)備被家用電器、汽車、裝飾等工業(yè)領(lǐng)域所喜愛。而且其校平機則由于其使用方便、使用領(lǐng)域廣（機械、建材、化工、電子、科技）、操作方便、材料需求低等多項優(yōu)點，讓其在各個領(lǐng)域深受喜愛，而且校平機對材料的定性還可以根據(jù)所定性的產(chǎn)品進行相應(yīng)的變動，無需花費過多的錢財進口不同的設(shè)備來滿足不同的需求。平板機上、下兩排平行輥列是兩排工作輥，它們彼此平行，上排工作輥能上下運動。校平機因其特殊要求，主要用于中厚板的校平。而輥輪校平機的上、下工作輥輥的平行排列可以形成一個角度，使最上一排的工作輥能上下運動，使工作輥在一定的斜度下工作，使工作輥的工作向下傾斜，使工作輥的工作在較薄的中等材料上得到應(yīng)用。對上述三條生產(chǎn)線的需要進行了考察，本次以模擬的生產(chǎn)線需求為主，適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合不同的校平機優(yōu)缺點，對其進行綜合性改良，此次制造的輥輪校平機采用15輥的校平機，并將15輥輪設(shè)置為上7下8的校平方式，以此來讓該校平機處于可控狀態(tài)，來滿足不同條件下的不同需求。本次研究的開卷校平機全自動生產(chǎn)設(shè)備原理如圖2-2所示：當(dāng)校平機運作時，開卷機會被校平機的動力所帶動，進而運作，將校平后的材料進行開卷，施工人員可以通過觀察板料的位置是否在高/低位光電開關(guān)之間，如果在此之間，則表明該設(shè)備運作正常，滿足當(dāng)前的生產(chǎn)以及送料速度需求。圖2-2開卷校平機構(gòu)的結(jié)構(gòu)2.1.3上料機構(gòu)所述上料機構(gòu)包括送料板車、軌道，送料板車包括底座、傳送板，底座下方設(shè)有4個由電機控制車輪，該送料板車能夠順利地按照預(yù)設(shè)的軌道進行送料，所述傳送板通過油缸驅(qū)動，撐起卷料到開卷機軸芯上。2.1.4定長送料剪切機構(gòu)定長給紙機包括一個校正機構(gòu)和一個送紙滾筒。該校直機構(gòu)在板寬的兩邊各設(shè)置三組校正滾子，并將校正滾子支承在活動滑座上，在板寬變化時，通過旋轉(zhuǎn)滾筒來推動滑座的上下運動，使校正滾子貼在板料的兩邊，從而修正給料的方向，避免在剪切時出現(xiàn)橫向的偏差，從而導(dǎo)致剪板機的偏差，從而降低板材的成板精度。給料滾筒的主要作用是給橫剪機定尺量。刀軸兩側(cè)的刀軸與定長進給器是一體的，刀軸上有一個刀架，刀軸的方向用螺絲固定，刀盤可以在刀軸上自由運動，用螺絲把刀片從刀軸上移開，用螺絲把刀片從刀軸上移開。在剪剪機的左右下端設(shè)有一個廢邊卷取機，它的旋轉(zhuǎn)和回收是通過馬達來實現(xiàn)的，它可以通過人工的伸縮來輕松地將被剪切機剪斷的金屬片的兩邊的廢紙卷起。橫剪機上設(shè)有一沖程開關(guān)，用于對板材進行橫向剪切，從上往下對板材進行切割，從而實現(xiàn)對刀具上下方向的控制。2.1.5傳送機構(gòu)所述傳送機構(gòu)包括傳送軌道，成板收納倉。所述傳送軌道通過所述電機驅(qū)動所述皮帶，將剪切下來的板料輸送至所述成板收納倉中，其通過電機驅(qū)動皮帶旋轉(zhuǎn)，達到正常工作的目的。成板式儲料箱包括倒料架、卸料架、提升料臺和卸料臺。翻料架包括側(cè)面擋料架、活動后擋板等?？砂此璨眉魧挾日{(diào)整側(cè)面擋板，以此滿足生產(chǎn)商品的需求，后擋料可根據(jù)待裁料的長度調(diào)節(jié)，支撐架由氣缸驅(qū)動。當(dāng)該設(shè)備開始運行時，堆垛軌道上升到最高接收位置，調(diào)整轉(zhuǎn)板，隨著堆垛刀片高度的增加，光電開關(guān)向PLC發(fā)出信號，當(dāng)?shù)镀_到一定高度時，整條線停止運行，然后啟動排水軌道電機廣播堆疊的板材。堆垛臺可堆垛3噸，堆垛臺最大有效起重能力為400mm。2.2工藝過程圖2-3工藝流程圖該系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程圖見圖2-3。（1）送料板就位后，將引料機提升。(3)將卷材大致對稱地懸掛于進紙機的進給盤車上，然后起動進給機的卷筒軸，點動操縱板車提升，使卷料機的孔心上升到與卷筒軸相一(4)按卷材寬度大小點動給料機到對應(yīng)的位置，這時進給將卷材推出(5)將開卷機向前點動，使開卷機心軸膨脹。(6)切斷纏繞在卷材上的綁帶，壓下引料機，并與壓輥共同工作，使其拉。（8）為了保障材料的長短度適宜，需要開啟送料輥對其進行適當(dāng)?shù)募舨?，以此達到材料的最低需求標(biāo)準(zhǔn)。（9）對材料的傳送帶進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，讓其符合材料的剪切需求，并且要根據(jù)縱切的標(biāo)準(zhǔn)去帶兩側(cè)的收邊機進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以此滿足縱切的需求。（10）將輸送軌道提升至起始位置。(11)將剪切長度、剪切張數(shù)等參數(shù)設(shè)定在觸摸屏上，按下手動鍵，進入人工操作模式。（12）為確保施工安全，要保證施工作業(yè)區(qū)沒有人員，否則不應(yīng)啟動設(shè)備，直到確保施工區(qū)域無人員時再進行相應(yīng)的施工作業(yè)，并且要在作業(yè)時，時刻觀測傳輸帶的速度，并進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以此讓傳輸帶與校平機的效率保持一致，讓產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備使用壽命都得到相應(yīng)保障。（13）收納倉中的板料上到某一高度，遮擋光電開關(guān)，充滿指示燈會點亮。這個倉爆出后，則需要換個空倉，當(dāng)物料堆積到合適的高度或者設(shè)置好的張數(shù)時，自動停止。將板料從料倉中取出，放入新的料盤，按下起動鍵，再試一次。(14)在卷料靠近末端時，對齊和進給的速率要適當(dāng)降低。當(dāng)物料的末端靠近進給輥，按下停止鍵，自動停止，由人工完成進料。2.3控制方案設(shè)計本裝置是采用西門子S7-300系列PLC作為核心來實現(xiàn)的縱橫剪自動化流水線的非標(biāo)控制。該系統(tǒng)包括西門子300系列PLC與2008年WinCCFlexible觸摸屏，兩者之間通過MPI接口進行通訊，系統(tǒng)框架如圖2.4所示。該系統(tǒng)控制方案如圖2-4。自動剪切生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)包括如下三大部分：可編程控制器（PLC）一個。PLC是用來接收外部信號的，比如：觸摸屏中啟停按鈕信號，設(shè)置參數(shù)時，輸入信號為參數(shù)，控制外部設(shè)備執(zhí)行各種操作，以滿足生產(chǎn)和控制的需要。一塊觸摸屏幕。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對工藝參數(shù)的設(shè)置和操作的控制，并能實時地向用戶提供生產(chǎn)過程中的有關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)情況。通過觸摸屏用戶可對當(dāng)前生產(chǎn)批次，進料速度和裁剪張數(shù)等信息有一個直觀的認(rèn)識，包括校平機的校平速度、進料加速度，碼垛速度、裁剪長度與寬度的設(shè)定值等等。從而能夠較好的對系統(tǒng)進行運行控制。伺服驅(qū)動1套。由觸摸屏設(shè)置板料裁剪長度剪切，電機轉(zhuǎn)速不等，送料速度也隨之改變，因此，這種機構(gòu)是送料核心執(zhí)行機構(gòu)。圖2-4控制方案圖第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1PLC硬件設(shè)計3.1.1PLC選型普通工控系統(tǒng)，通過選用PLC或單片機，可滿足系統(tǒng)自動化需求，PLC可以勝任大范圍控制器件，功能強，穩(wěn)定性很強。單片機的尺寸非常小，且無法適應(yīng)大型工業(yè)的要求，因此，該項目最終選用西門子300系列PLC進行設(shè)計。3.1.2PLC硬件組態(tài)本系統(tǒng)的PLC硬件組態(tài)如圖所示3-1所示。圖3-1PLC硬態(tài)組件圖3.1.3PLC系統(tǒng)I/O分配按縱橫裁剪自動制造控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理，IO口可配置：表3-1I/O分配表符號PLC地址注釋E_STOPI0.0急停按鈕SA1I0.1手自動選擇開關(guān)SQ1I0.2液壓刀具上位SQ2I0.3液壓刀具下位SB1I0.4啟動按鈕SB2I0.5停止按鈕SB3I0.6復(fù)位按鈕EN_SI0.7伺服就緒SQ3I2.0小車到位光電SQ4I2.2入料板鏈有料光電SQ5I2.3橫向刀具下位SQ6I3.0校平電機有料光電SQ7I3.1碼垛槽滿料光電SQ8I3.2出料板鏈有料光電KA10Q1.0送料板車正轉(zhuǎn)KA15Q1.5送料板車反轉(zhuǎn)KA13Q1.3入料軌道啟動KA00Q0.0開卷機正轉(zhuǎn)KA7Q0.7開卷機反轉(zhuǎn)KA11Q1.1引料壓頭電機KA12Q1.2直頭壓輥電機KA02Q0.2牽引輥電機正轉(zhuǎn)KA17Q1.7牽引輥電機反轉(zhuǎn)KA01Q0.1校平輥電機KA04Q0.4縱剪刀具電機KA16Q1.6油泵電機KA26Q2.6廢卷機正轉(zhuǎn)KA27Q2.7廢卷機反轉(zhuǎn)KA06Q0.6橫剪刀具電機KA14Q1.4軸閥電機KA03Q0.3出料軌道KA05Q0.5小車出料氣缸KA20Q2.0校平機變頻速度1KA21Q2.1送料軌道變頻速度2KA22Q2.2送料軌道變頻速度33.2通訊連接在SIMATICManager窗口選擇圖標(biāo)，界面只有一個西門子300PLC，可采用右擊工程項目增加西門子觸摸屏設(shè)備，隨后執(zhí)行MPI地址分配，完成MPI的網(wǎng)絡(luò)連接，最終建立S7連接，如圖3-2和3-3。圖3-2通信連接圖3-3設(shè)置S7連接屬性第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1開發(fā)軟件和開發(fā)語言本系統(tǒng)采用西門子STEP7作為控制軟件，采用梯形圖作為主要編程語言。STEP7軟件具有硬件診斷、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的系列功能等等，能組態(tài)硬件、網(wǎng)絡(luò)，簡單直觀，同時也便于使用者進行修改。梯形圖是一種圖解程序語言，它的語言更形象、更直觀，便于電氣工程師了解繼電器的控制電路。所以，最為基礎(chǔ)和普遍使用的編程語言是梯形圖。4.2控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)有手動與自動2種工作方式，手動方式選定后，根據(jù)要求手動控制。在選擇自動控制的情況下，整個生產(chǎn)線都可以自己操作，PLC的流程見4-1。在控制系統(tǒng)中，由觸摸屏來設(shè)置進給長度，由PLC控制的進給和裁剪流程流程圖見圖4-2。橫剪機只有當(dāng)材料都輸送完畢后才會進行啟動，定長裁片，即每次定長進給后，橫切機的切刀移動裁切片材，再回到原來的位置。在一次送料結(jié)束后，橫切機再次進行切割。在橫剪工序就位后，板料停止動作，由PLC下達命令，由橫剪機的刀片由上而下，橫向剪切。刀片回到上、下切換狀態(tài)，PLC切斷完成信號，PLC再驅(qū)動進給輥經(jīng)交流伺服進給，滿足控制需求。圖4-1PLC程序流程圖圖4-2送料剪切程序流程圖4.3PLC程序設(shè)計4.3.1程序構(gòu)成該系統(tǒng)是模塊化設(shè)計的，對系統(tǒng)進行了模塊劃分，實現(xiàn)了各功能，然后通過主程序進行統(tǒng)一的調(diào)用，實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。本系統(tǒng)采用組織塊、功能塊（FB）、功能塊（FC）、數(shù)據(jù)塊（DB）、SFB。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計需求，利用OB1實現(xiàn)了組織塊的軟件編程，該系統(tǒng)對OB1進行了系統(tǒng)啟動，板車上料設(shè)計、人工自動選擇，同時進行出料。FB（功能）是提供手動操作、聯(lián)動所需的子程序編制。PLC的輸入信號主要包括：輸入信號，操作柄，輸入信號，檢測設(shè)備信號，以及不同位置的反饋信。4.3.2OB1主程序本部分是系統(tǒng)啟動的程序，在按下M11.0系統(tǒng)開始時，按下停止鍵，按下I0.0緊急停鍵，系統(tǒng)停止操作。使用手動切換器I0.1來選擇系統(tǒng)的手動和自動方式。當(dāng)I0.1通時此時系統(tǒng)為自動模式，當(dāng)I0.1不通時此時系統(tǒng)為手動模式。該模塊主要用于調(diào)用人工運行的子程序。該模塊主要用于調(diào)用自動運行的子程序。這個程序段就是板車的正反轉(zhuǎn)輸出程序，當(dāng)通過執(zhí)行手動或自動程序后板車正反轉(zhuǎn)標(biāo)志位M201.0或M301.0正轉(zhuǎn)標(biāo)志為1則輸出Q1.0正轉(zhuǎn)，在子程序被執(zhí)行時，M1030.2，也就是板車反轉(zhuǎn)的標(biāo)志是真的時，輸出反轉(zhuǎn)的信號。本段程序?qū)崿F(xiàn)了板車行走動畫和出料氣缸控制，板車正轉(zhuǎn)輸出時，Q1.0是真的，然后MW700在M0.5和1S脈沖下啟動自動加號，當(dāng)增加到300后輸出M1020.0同時將MW700賦值300使其不再增加，當(dāng)數(shù)字達到300說明板車移動到位，這時M1020.0帶動出料氣缸Q0.5轉(zhuǎn)動，也是在板車是反轉(zhuǎn)的時候，MW700取值為M0.5時，1S脈沖遞減取值，這時就實現(xiàn)了板車動畫的回移。開卷機開機后，引料壓頭被壓入，壓緊板料，避免板料翹起。然后通過牽引輥電機來控制板料的升降，方便將板料送入電機內(nèi)。最后，通過校平壓輥對板料進行校平。在開卷沒有開始的情況下按下M1911.5，牽引棍電機完成反轉(zhuǎn)動作。這是一個首先到驅(qū)動程序與動態(tài)顯示程序的入料軌道的輸出，第1段在子程序完成時，M2012或者M3030的啟動標(biāo)志位是真實的，然后帶動輸出線圈Q1.3工作，第2段是在Q1.3是真的情況下，實現(xiàn)動態(tài)顯示功能的程序。這就是校平輥電機的輸出先到驅(qū)動程序，再到動態(tài)顯示程序，第1段在子程序完成時，M3040或者M2S的開始標(biāo)志位是真的，然后帶動輸出線圈Q0.1轉(zhuǎn)動，第2段是在Q0.1是真時，實現(xiàn)動態(tài)顯示功能的程序。板材在縱橫剪切出料結(jié)束時，碼垛槽滿光電探測板材滿后，執(zhí)行板材送出。子程序被執(zhí)行時，相應(yīng)的標(biāo)注位帶動相應(yīng)的剪切電機轉(zhuǎn)動，因采用液壓控制，刀具的液壓動作不可避免地要求起動油泵。Q0.3通的時候MW710就開始儲存數(shù)據(jù)了，用M0.5，1秒脈沖，在1秒鐘內(nèi)斷開一次。然后自動添加數(shù)字，代表其正在運動，MW710移動第一次，MW720移動第二次，MW730移動第三次。當(dāng)三塊移動完成S1、S2、S3亮驅(qū)動M1000.5。出料軌道的移動效果，Q0.3是真正的出料軌道時電機啟動，啟動行動后M1、M2、M3、M4、M5依次啟動顯示。4.3.2手動運行程序手動運行子程序的運行以手動運行為主，PLC接入觸摸屏?xí)r。按下觸摸屏上啟動按鈕即啟動系統(tǒng)，然后按下對應(yīng)按鈕就可以進行板車上料，板料開卷、校平、縱橫剪以垛料。程序為板車轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，按下按鈕板車開始正轉(zhuǎn)，按下按鈕板車開始反轉(zhuǎn)。該程序為伺服電機定位功能模塊。4.3.4自動程序當(dāng)啟動系統(tǒng)按鈕時，按流程自動走手動的流程，依次實現(xiàn)板車上料、開卷、校平以及垛料等。該程序為自動運行模式下伺服電機設(shè)定的距離自動轉(zhuǎn)動對應(yīng)脈沖數(shù)。第五章系統(tǒng)調(diào)試在對PLC部分進行設(shè)計以及Winccflexible界面設(shè)計時，系統(tǒng)的仿真調(diào)試是十分必要的。仿真時首先應(yīng)調(diào)試PLC程序，接著又模擬了觸摸屏的界面，在都不會錯的情況下，就需要對PLC和WinCCflexible進行聯(lián)調(diào)。5.1PLC仿真調(diào)試PLC有2種模擬調(diào)試方式，其一，實驗室模擬平臺，其二，是用下載的PLCSIM軟件仿真。通常來說，軟件開發(fā)者第一次設(shè)計出來的程序是難保毫無缺陷的，程序出了問題，直接和仿真臺進行連調(diào)，有可能破壞儀器設(shè)備。因此最合理的方案就是用PLCSIM來模擬。具體模擬步驟為：（1）建立仿真環(huán)境先安裝PLCSIM軟件后開啟Step7軟件，點擊工具欄菜單上的圖標(biāo)按鈕，可以打開仿真軟件，彈出顯示為5-1的窗口。圖5-1仿真界面若DC為綠色，然后表明PLC供電打，RUN運行，STOP停止，當(dāng)SF紅的時候，表示系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。在選擇框有RUN-P、RUN、STOP三種模式，沒調(diào)好前默認(rèn)為STOP，模擬中，需要把模式轉(zhuǎn)換到RUN或者RUN-P，RUN與RUN-P的區(qū)別為在RUN-P模式下，可修改和下載程序，并且在RUN模式中，只有程序是可以調(diào)試的，不得修改和下載。（2）選擇模塊可從仿真工具欄選擇所需輸入輸出窗口模塊。在仿真器上增加了該設(shè)計所使用的至輸出。（3）下載程序?qū)Ω鱾€模塊進行設(shè)置之后，需選擇Step7界面上的圖標(biāo)，從仿真器上下載PLC的節(jié)目。（4）程序運行狀態(tài)監(jiān)測仿真器工作之后，開啟待調(diào)試程序塊，選擇工具欄上的按鈕，能動態(tài)顯示程序運行狀態(tài)，能直觀反映程序中存在的差錯。圖5-2仿真運行界面5.2PLC與Winccflexible聯(lián)機在觸摸屏界面仿真不成問題,PLCSIM不會出錯的情況下，則需將PLC與觸摸屏相連，以便調(diào)試，本系統(tǒng)使用MPI通信方式。最后打開PLC的模擬接口，啟動運行觸摸屏系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。圖5.3顯示了縱橫剪自動線非標(biāo)控制系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)接口，這時可以從觸摸屏界面觀察運行設(shè)備顏色的改變，表明本設(shè)計縱橫剪自動化生產(chǎn)線非標(biāo)控制系統(tǒng)已投入運行。圖5-3聯(lián)調(diào)畫面第六章