毕业设计
定位剪PLC控制系统设计
The Design of Positioning Shear System Control with PLC
届 电气工程 系
专 业
学 号
学生姓名
指导教师
完成日期 20XX年5月25日
毕业设计成绩单
学生姓名
学号
班级
专业
动化
毕业设计题目
定位剪PLC控制系统设计
指导教师姓名
指导教师职称
副教授
评 定 成 绩
指导教师
分
评阅
分
答辩组组长
分
成绩：
院长（） 签字：
年 月 日
毕业设计务书
题 目
定位剪PLC控制系统设计
学生姓名
学号
班级
专业
动化
承担指导务单位
电气工程系
导师姓名
导师职称
副教授
容
PLC控制核心结合继电接触器位置传感器等设计定位剪PLC控制系统实现定位剪生产线开卷电机喂料电机剪切电机运料车轨道电机序控制设计板材剪切长度剪切张数检测
二基求
动方式启动钮开卷电机D1喂料电机D2通电运转钢板送入剪切处时飞轮电机开始通电运转达设定钢板长度150mm时 D1D2停止时电磁离合器DT电吸合剪刀落进行剪板剪刀落时电磁离合器DT失电剪刀回原位（重新抬起）时D1D2通电旋转钢板前送入剪切处进行剪切剪切钢板数达预定张数50张时时D1D2停转时电磁离合器DT失电剪刀回原位（重新抬起）运料车运转车右运行运行位时压合运料车右极限限位开关车停转时车轨道电机通电运转面钢板右传输工序料道台钢板通该台时车轨道电机停止运转时运料车电机电运转车左运行返回位车压合运料车左极限限位开关车断电停转时D1D2次通电旋转进行组剪切动作循环动运行
手动方式电机进行点动操作便调试时
三技术指标（研究方）
1设计绘制动剪板机控制系统硬件接线图
2设计绘制电器控制外部接线图（PLC控制IO接线图）列出IO表
3设计IO电路选择电器元件
4绘制电气原理图梯形图编制PLC程序
四应收集资料参考文献
1编程控制器原理应实例 张进秋 机械工业出版社
五进度安排
设计阶段名称 完成日期
准备查找资料 写开题报告 第12周
分析确定方案 第34周
设计绘图编程 第512周
编写设计说明书 第1314周
交文准备答辩 第15周
答辩 第16周
教研室签字
时 间
年 月 日
毕业设计开题报告
题 目
定位剪PLC控制系统设计
学生姓名
马
学号
班级
专业
动化
课题研究背景：
工业生产程中动剪切生产线应十分广泛金属卷料加工成定尺寸板料实现动开卷定长送料动剪切生产效率高适应性强适合较规模生产着计算机技术动控制技术高速发展采先进控制技术设计性价优异剪切控制系统关注焦点编程逻辑控制器种综合计算机技术电气控制技术动控制技术动控制装置具高性控制功极强编程方便易等特点编程序控制器应定位剪生产线样计算机功完备适应性强优点继电器控制简单抗干扰力强价格便宜等优点结合起条低成高效益符合国国情动化技术发展应新途径
二国外研究现状：
序控制工业控制中缺少环节程控制生产理步骤进行采PLC根国外资料统计工业控制中80采PLC完成目前国外PLC应动控制领域占60国PLC进行动控制没形成流定位剪生产线求板料开卷喂料剪切运料等程必须定节拍控制动作确保精确度样控制求传统控制系统复杂功完善效率低性差动化程度高安全系数低采编程控制器（PLC）实现定位剪设备控制获较控制效果
三工作：
PLC控制核心结合继电接触器位置传感器等设计定位剪PLC控制系统实现定位剪生产线开卷电机喂料电机剪切电机运料车轨道电机序控制设计板材剪切长度张数检测具体：
1设计绘制动剪板机控制系统硬件接线图
2设计绘制电气控制外部接线图（PLC控制IO接线图）列出IO表
3设计IO电路选择电器元件
4绘制电气原理图梯形图编制PLC程序
四方法手段：
1准备查找关定位剪编程控制器资料
2分析容基求
3确定设计方案：
①整体采PLC步进指令实现定位剪生产线序控制
②保证剪切精度喂料电机采双速电机保证系统高效稳运行采变频器控制送料车运行飞轮电机采Y△起动运行方式
③光电编码器确定板料剪切长度计数器设定剪切张数
④实现整定位剪生产线动手动控制
4设计绘图PLC编程
5编写设计说明书准备答辩
五预期结果：
实现定位剪生产线整生产线工艺流程序控制采编程控制器定位剪设备进行控制较解决传统控制中存控制系统复杂性工作效率低等问题充分体现PLC应该控制系统时具操作简单运行抗干扰力强控制精度高特点
指导教师签字
时 间
年 月 日
摘
实现定位剪生产线安全高效动控制通定位剪生产线结构工作原理控制特点进行全面分析PLC（编程控制器）控制核心结合继电接触器位置传感器等设计三菱FX2N型PLC作系统机定位剪生产线动控制系统
文定位剪PLC控制系统设计思路进行详细介绍阐述系统硬件组成软件设计PLC组成控制系统生产现场设备状态实施监控实现定位剪生产线开卷电机喂料电机剪切电机运料车轨道电机序控制设计板材剪切长度剪切张数检测方便调试实现手动操作电机进行手动控制保证设备工作佳状态实践证明PLC控制系统工作操作简单效定位剪设备进行控制达较高生产效率
关键词：编程控制器 定位剪 控制系统
Abstract
In order to achieve safe reliable and efficient automatic control of the positioning shear line anglicizing of cutting production line orientation structure working principles and control characteristics comprehensively The PLC (programmable logic controller) is the core of the control system with rely contacts position sensor and so on The paper designed the Mitsubishi FX2N PLC positioning system host as cutting production line automatic control system
In this paper shear localization PLC control system design ideas were described in detail It described the hardware and software design Formed by the PLC control system can monitor the status of production equipment on site implemented the positioning shear production line opencoil motor feed motor cutting motor haul car rail motor sequence control and designed for the detection of the length of cutting sheet metal and the number of sheets It also achieved for the convenience of manual debugging manual control of each motor to ensure the equipment in the best condition Practice proved that PLC is a reliable simple operation control system which can effectively control the positioning shear equipment to achieve higher production efficiency
Keywords：PLC Positioning shear Control system
目 录
第1章 绪 1
11 课题研究目意义 1
12 定位剪工业控制研究发展现状 1
13 文研究容求 2
第2章 定位剪结构原理控制求 3
21 定位剪结构原理 3
211 定位剪结构 3
212 定位剪工作原理 3
22 系统控制求 4
第3章 系统硬件设计 5
31 PLC选型 5
32 传感器设计 6
321 光电编码器设计 7
322 位置传感器设计 8
33 电磁离合器设计 9
331 电磁离合器简介 9
332 电磁离合器选型 10
34 变频器设计 10
341 变频调速原理 10
342 变频器选型 10
35 电动机设计 11
351 电动机基常识选择 11
352 电动机选型 12
36 剪切刀选型 14
37 位置开关设计 14
371 位置开关简介 14
372 直动式行程开关选型 14
38 电气控制设计 15
381 回路电路图 15
382 回路分析 16
第4章 编程控制器序控制 18
41 编程控制器 18
411 编程控制器简介 18
412 编程控制器应领域 18
413 编程控制器发展现状发展趋势 19
42 步进指令简介 19
421 步进指令 19
422 状态转移图梯形图 20
423 步进指令说明 20
43 序控制设计法 21
第5章 系统软件设计 22
51 总体设计思路 22
52 PLC输入输出点分配 22
53系统控制流程图 23
54 软件设计分析 24
541 软件设计中元器件分布 24
542 板料精确定长分析 24
55 定位剪控制系统状态转换图 25
56 定位剪控制系统指令程序表 25
第6章 结展 28
61 结 28
62 展 28
参考文献 29
致谢 30
附录 31
附录A 外文资料 31
附录B 定位剪PLC梯形图设计 40
第1章 绪
11 课题研究目意义
工业生产程中动剪切生产线应十分广泛金属卷料加工成定尺寸板料实现动开卷定长送料动剪切生产效率高适应性强适合较规模生产传统生产设备系统机械电气液压气动控制机械设备存送料够精确生产效率低等诸足已满足生产需着工业水断发展生产设备已逐步手动操作改够进行规模生产动控制[1]文设计PLC控制系统双速电动机变频装置充分发挥控制精度高响应速度快运行稳等优点效提高剪切精度效率提升生产程动化程度具十分广阔应前景
着计算机技术动控制技术高速发展采先进控制技术设计性价优异剪切控制系统关注焦点编程逻辑控制器种综合计算机技术电气控制技术动控制技术动控制装置具高性控制功极强编程方便易等特点编程序控制器应定位剪生产线样计算机功完备适应性强优点继电器控制简单抗干扰力强价格便宜等优点结合起条低成高效益符合国国情动化技术发展应新途径
12 定位剪工业控制研究发展现状
工业生产程中定位剪生产线应十分广泛金属卷料加工成定尺寸板料实现动开卷定长送料动剪切生产效率高适应性强适合较规模生产定位剪生产线种加工求金属板材剪开动计数送料车送工序序控制设备求控制设备具强抗干扰力整程必须定节拍控制精确度动作传统控制系统复杂功完善效率低性差动化程度高安全系数低已满足生产需[2]着年发展PLC计算机编程灵活功齐全应面广泛等优点控制系统控制简单方便抗干扰力强价格便宜等优点结合起．身具体积重量轻耗电省等特点较解决问题充分发挥控制精度高响应速度快运行稳等优点效提高剪切精度效率提升生产程动化程度具十分广阔应前景工业程控制中应越越广泛
13 文研究容求
设计题目：
定位剪PLC控制系统设计
容：
PLC控制核心结合继电接触器位置传感器等设计定位剪PLC控制系统设计绘制动剪板机控制系统硬件接线图设计绘制电气控制外部接线图(PLC控制IO接线图)列出IO表设计IO电路选择电器元件绘制电气原理图梯形图编制PLC程序
设计目：
（1）熟练掌握PLC指令系统学会特殊设备生产实际中应
（2）PLC软件编程设计采三菱FX2N软件
（3）通设计牢固掌握设计梯形图方法步骤绘制梯形图遵循规设计技巧学会序控制程序设计调试方法
（4）够绘制传动系统电气图
（5）学会PLC输入输出点分配接线PLC系统解
设计求：
实现定位剪生产线开卷电机喂料电机剪切电机运料车轨道电机动控制设计板材剪切长度剪切张数检测手动方式电机进行手动操作便调试时
第2章 定位剪结构原理控制求
21 定位剪结构原理
211 定位剪结构
定位剪种精确控制金属板料加工尺寸块卷筒板料进行动循环剪切加工运料车运送工序动加工设备结构原理图21示设备开卷喂料剪切动传送四部分组成分开卷电动机D1喂料电动机D2飞轮电动机D3送料车电动机D4轨道电动机D5五台电动机拖动采1光电编码器4开关检测部分工作状态中光电编码器PL确定板料剪切长度限位开关1K2K检测运料车否达左右极限位置剪刀落检测开关4K检测剪刀状态钢板通开关3K控制轨道电机运转设备未投入工作时运料车左极限限位开关1K闭合运料车右极限限位开关2K钢板通开关3K剪刀落检测开关4K均断开
图21 定位剪生产线结构示意图
212 定位剪工作原理
动方式动起动钮开卷电机D1喂料电机D2 通电运转钢板送入剪切处时飞轮电机 D3 开始通电运转剪刀提供势时通光电编码器PL测量钢板长度mm发射脉保证钢板剪切长度达设计求钢板达145 mm前保持高速旋转钢板快速接剪切处达145 mm变低速运转钢板长度达设定值150 mm时开卷电机D1喂料电机D2停止时电磁离合器DT电吸合剪刀落进行剪板剪刀落时4K行程开关压合电磁离合器DT失电剪刀回原位（重新抬起）时开卷电机D1喂料电机D2通电旋转钢板前送入剪切处进行剪切剪切钢板数达预定张数50张时时开卷电机D1喂料电机D2停转时电磁离合器DT失电剪刀回原位（重新抬起）运料车D4运转车右运行运行位时压合行程开关2K车电机D4停止运转时车轨道电机D5通电运转面钢板右传输工序料道台钢板通该台时压合行程开关3K车轨道电机D5停止运转时运料车电机D4电运转车左运行返回位车压合行程开关1K车电机D4断电停转车停止时开卷电机D1喂料电机D2次通电旋转进行组剪切动作循环动运行
手动方式分送料剪切送料车左行送料车右行轨道电机运行设置起动钮电机进行点动操作便调试时[3]
22 系统控制求
（1）电检测部分工作状态控制部分处初始位置
（2）送料控制电机控制送料机构剪板料动传送位
（3）剪切剪板料长度达设定值飞轮电动机带动剪刀进行剪切
（4）运料车运行包括卸载动返回
（5）轨道电机钢板传送工序料道台
（6）剪切板料尺寸确定动计数
第3章 系统硬件设计
31 PLC选型
工艺流程特点应求PLC选型控制系统中需12输入端口13输出端口中输出端中2输出变频器控制电动机运行保证输出端COM端会交叉连接选择32点IO点数PLC输出仅驱动变频器驱动电磁离合器属交流负载直流负载应选择继电器输出方式综合考虑选择日三菱公司PLC进行控制FX2N系列PLC基单元见表31
设计选PLC型号FX2N32MRFX2N32MR速度块功强基指令执行时间高达008us 置户存储器8K步IO点扩展32提供种特殊功模块功扩展板实现轴定位控制机实时钟FX2N基单元扩展8特殊单元通通信扩展板特殊适配器实现种通信数链接CCLinkASIPROFIBUSDevieenet等开放式网络通信RS232CRS422CRS485通信行链接计算机链接IO链接[4]
表31 FX2N系列PLC基单元
型 号
输入点数 输出点数 扩展模块
（DC24V点） （RT点） 点数（点）
继电器输出 晶体输出 晶闸输出
FX2N16MR FX2N16MT FX2N16MS 8 8 24～32
FX2N32MR FX2N32MT FX2N32MS 16 16 24～32
FX2N48MR FX2N48MT FX2N48MS 24 24 48～120
FX2N64MR FX2N64MT FX2N64MS 32 32 48～120
FX2N80MR FX2N80MT FX2N80MS 40 40 48～120
FX2N128MR FX2N128MT 64 64 48～120
设计中输入点设置12输出点设置13满足设计控制求选FX2N32MR型硬件电路图31示
图31 定位剪PLC控制系统硬件接线图
32 传感器设计
传感器种检测装置感受测量信息检测感受信息定规律变换成电信号需形式信息输出满足信息传输处理存储显示记录控制等求实现动检测动控制首环节[5]
新技术革命世界开始进入信息时代利信息程中首先解决获取准确信息现代工业生产尤动化生产程中种传感器监视控制生产程中参数设备工作正常状态佳状态产品达质量见传感器获取然生产领域中信息途径手段果没众优良传感器现代化生产失基础
显然获取量类感官法直接获取信息没相适应传感器许基础科学研究障碍首先象信息获取存困难新机理高灵敏度检测传感器出现会导致该领域突破传感器发展边缘学科开发先驱
321 光电编码器设计
3211 光电编码器原理
光电编码器种通光电转换输出轴机械位移量转换成脉数字量传感器目前应传感器光电编码器光栅盘光电检测装置组成光栅盘定直径圆板等分开通干长方形孔光电码盘电动机轴电动机旋转时光栅盘电动机速旋转发光二极等电子元件组成检测装置检测输出干脉信号[6]原理示意图图32示通计算秒光电编码器输出脉数反映前电动机转速
图32 光电编码器原理图
3212 光电编码器选型
光电编码器程中技术规格通常会提出求中关键分辨率精度输出信号稳定性响应频率信号输出形式
（1）分辨率光电编码器分辨率编码器轴转动周产生输出信号基周期数表示脉数转（PPR）根应象选择分辨率通常500～6000PPR增量式光电编码器
（2）精度精度种度量选定分辨率范围确定脉相脉位置力
（3）输出信号稳定性编码器输出信号稳定性指实际运行条件保持规定精度力影响编码器输出信号稳定性素温度电子器件造成漂移外界加编码器变形力光源特性变化
（4）响应频率编码器输出响应频率取决光电检测器件电子处理线路响应速度
（5）信号输出形式推挽式输出方式两NPN型三极组成中三极导通时外三极关断电流通输出侧两晶体两方
流入始终输出电流阻抗低太受噪声变形波影响应领域动化设备切割机械印刷机械包装机械针织机械等
表32EPC755A型光电编码器参数
表32 EPC755A型光电编码器参数
参数
参数说明
输入电压
0～70℃0～85℃时475～280VDC
0～100℃时475～240VDC
输入电流
负载电流100mA
输入波动
0～100KHz时峰—峰间100mV
输出波形
增量式正交输出转轴时针旋转时A通道方波领先B通道
输出电路
推挽输出通道驱动电流20mA
基准脉
转周输出脉
频率响应
标准10KHz选高达1MHz
抗干扰性
IEC 8013测试符合欧洲标准
分辨率
110000PPR
精度
200～1999 PPR：0017º（10弧度分）（机械角度）
2000～3000 PPR：001º（06弧度分）（机械角度）
3000 PPR附加插值误差0005º（机械角度）
322 位置传感器设计
位置传感器位移传感器直线位移传感器功直线机械位移量转换成电信号达效果通常变电阻滑轨定置传感器固定部位通滑片滑轨位移测量阻值传感器滑轨连接稳态直流电压允许流微安培电流滑片始端间电压滑片移动长度成正传感器作分压器限度降低滑轨总阻值精确性求温度变化引起阻值变化会影响测量结果
位置传感器选型原应方面考虑：
（1）根测量象测量环境确定传感器类型
（2）灵敏度选择
（3）频率响应特性
（4）线性范围
（5）稳定性
（6）测量精度
根具体测量工作少应六方面综合考虑选择合适位置传感器设计选位置传感器LT系列直线位移传感器参数表33示
表33 LT系列直线位移传感器参数
参数
参数说明
效电气行程(CEU)
50100130150175200225275300375400
独立线性(CEU范围)
±005
位移速度
标准≤5ms(选择≤10ms)
位移力
≤2N IP60≤10N IP65
振动
52000Hz Amax075mm amax20g
击
50g11ms
工作加速度
200ms2 max(20g)
电阻公差
±20
推荐指针电流
＜01μA
指针电流
10mA
应电压
60V
损耗40℃(120℃时0W)
3W
电阻温度系数
200±200ppm℃
输出电压实际温度系数
＜15ppm℃
工作温度范围
30℃～100℃
33 电磁离合器设计
331 电磁离合器简介
基原理：线圈通电时产生磁力吸合衔铁片离合器处接合状态线圈断电时衔铁弹回离合器处分离状态
应场合：适机床包装印刷等高频动作机械传动系统动部分运转情况动部分动部分结合分离
特点：
（1）高速响应扭力传达快达便捷动作
（2）耐久性强散热情况良高级材料高频率高量十分耐
（3）组装维护容易属滚珠轴承藏磁场线圈静止形需中芯取出必利碳刷简单
（4）动作结实板状弹片强烈震动会产生松动耐久性佳
332 电磁离合器选型
综合定位剪生产线需电磁离合器特点选择DLD110型干式单片电磁离合器参数见表34
表34 DLD110干式单片电磁离合器参数
型号
电压 V
功率 W
扭矩 N*m
高转速 rpm
DLD110
DC220
45
100
5000
34 变频器设计
341 变频调速原理
电机学原理知电动机转速表达式：
· n60f(1－s)p （31）
式中：n电机转速 （rmin）
· f电源频率
· p电机定子绕组极数
· s转差率
式出：电机定子绕组极数p转差率s恒定前提电机转速频率f成正调节频率f改变电机转速
342 变频器选型
变频器利电力半导体器件通断作电压频率固定变交流电变成电压频率调交流电源控制装置变频器集成高压功率晶体技术电子控制技术广泛应变频器出现复杂调速控制简单化变频器三相异步电动机组合代部分原先直流电机完成工作实现交流异步电机软起动变频调速提高运转精度改变功率素流压载保护等功
PLC选FX2N32MR达更工作性变频器选择三菱FRE500型FRE500型变频器款型高性通型变频器采磁通矢量控制实现1Hz运行150转矩输出置RS485通信接口柔性PWM实现低噪音运行
变频器运行频率设置方式两种第种固定变频器端口频率法选通端口输出频率方式变频器样处连线简单须复杂软件缺点法意更改设置灵活性差第二种应FRE500带支持USS协议（通串行接口协议）通讯模块USS协议位机中通软件设置变频器输出频率实时线更新设置改变输出频率相应缺点导致PLC程序十分复杂通USS协议设置频率速度第种方法慢考虑文设计系统中PLC输出点相较少连线数目系统稳定性实时性角度考虑采第种方式更合理
根变频器（FRE500）技术规格车送料端口分配表35示[7]
表35 车送料模块变频器端口分配表
变频器端口
端口作
L1
三相动力电源中L1相连
L2
三相动力电源中L2相连
L3
三相动力电源中L3相连
STF
左行设置端口
STR
右行设置端口
SD
公输入端 PLCCOM端相连
2
频率设定端
5
模拟信号输入端 接
U
电动机U相相连
V
电动机V相相连
W
电动机W相相连
35 电动机设计
351 电动机基常识选择
3511 电动机基常识
型三相异步电动机通常包括H80315MM电机产量途广电网总负荷中电量40左右六十年代初流行JO2系列电动机该系列电机功率等级安装尺寸国际市场通标准外该电机启动转矩较低缺乏噪声控制指标现国电机Y系列电机该电机坚固耐安全范围越越广
3512 正确选择电动机基
（1）根电源电压条件拖动象选择电动机求电源电压电动机额定电压相符
（2）根安装点工作环境选择型式电动机
（3）根容量效率功率数转数选择电动机果容量选择会发生长期载现象影响电动机寿命甚烧毁
果容量选择电动机输出机械功率充分利功率数高电动机功率数效率着负载变化[8]
352 电动机选型
3521 开卷电机选型
开卷电机冷轧钢卷板热轧卷板锈钢卷板镀锌钢卷板等开卷校便剪切成种规格定尺板材适锈钢制品电器车辆机械制造等行业开卷电机加工参数
（1）材料厚度台开卷电机加工厚度限超会造成剪切良甚刀具造成损伤
（2）材料重量般限果钢卷超重料车法运作
（3）材料宽度般限超限法开卷超限法中
（4）材料外径般限超法剪切
（5）加工速度影响加工效率
解清楚加工参数判断开卷电机加工力选择MTC200型电动机参数见表36
3522 喂料电机选型
定位剪生产线中板材定长控制速度精度生产线重指标生产速度精度求较高定位剪切生产线中采双速电机ZDD31416实现板材定长控制
双速电动机属异步电动机变极调速通改变定子绕组连接方法达改变定子旋转磁场磁极数改变电动机转速通常采电动机YY接法高速运行△接法低速运行方法样保证剪切精度降低成产成提高定位剪生产线性价格ZDD31416型双速电机参数表37示
参数
参数说明
型号
MTC200
材料宽度mm
200
材料厚度 mm
2
材料径mm
450530
材料外径mm
1200
材料重量kg
2000
速度mmin
15
功率kW
35
表36 MTC200型电动参数 表37 ZDD31416型双速电机参数
参数
参数说明
型号
ZDD31416
额定功率 kW
4515
额定电流 A
121121
转速rmin
1400290
效率
8545
转矩 N*m
3018
起动转矩 N*m
3018
起动电流 A
9020
3523 飞轮电机选型
飞轮电机指利电动机带动飞轮高速旋转电转化成机械提供剪刀剪刀剪切钢板需电动机通常具较功率三相电动机选Y2200L4型电动机参数表38示
3524 送料车电动机选型
送料车进行送料定位剪生产线重环节送料车性坏直接关系控制性坏送料车否正常正反转运行工作效率高低选择送料车电机重综合素选择Y280M24型电动机参数见表39
表38 Y2200L4型电动机参数 表39 Y280M24型电动机参数
参数
参数说明
型号
Y2200L4
额定功率 kW
30
额定电流 A
576
额定电压 V
380
转速 rmin
1470
效率
92
转矩 N*m
23
堵转电流 A
72
参数
参数说明
型号
Y280M24
额定功率 kW
11
额定电压 V
380
转速 rmin
1390
极数
4
效率
73
转矩 N*m
23
堵转电流 A
60
3525 轨道电机选型
轨道电机车卸钢板运送道工序料道台需正反转已选择电机型号Y2100L6参数参见表310
36 剪切刀选型
表311 Q43630型剪切刀参数
表310 Y2100L6型电动机参数
根工艺生产求剪切刀张口刀口长度分钟剪次数等参数选择剪切刀表311Q43630型剪切刀参数
参数
参数说明
型号
Q43630
剪刀力ton
63
压力ton
12
张口mm
200
刀口长度 mm
400
分钟剪切次数
820
操作方式
手动动操作
参数
参数说明
型号
Y2100L6
额定功率 kW
15
额定电流 A
394
额定电压 V
380
转速 rmin
920
效率
76
转矩 N*m
21
堵转电流 A
55
37 位置开关设计
371 位置开关简介
位置开关（称限位开关）种常电流令电器利生产机械运动部件碰撞触头动作实现接通分断控制电路达定控制目通常类开关限制机械运动位置行程运动机械定位置行程动停止反运动变速运动动返运动等电气控制系统中位置开关作实现序控制定位控制位置状态检测控制机械设备行程限位保护操作头触点系统外壳组成实际生产中行程开关安装预先安排位置装生产机械运动部件模块撞击行程开关时行程开关触点动作实现电路切换行程开关种根运动部件行程位置切换电路电器
372 直动式行程开关选型
直动式行程开关结构见图33：1推杆 2弹簧 3动断触点 4弹簧 5动合触点
动作原理：钮类似：手动运动部件撞块碰撞运动机械挡铁撞行程开关顶杆1时顶杆受压触动常闭触头3断开常开触头5闭合顶杆挡铁移走顶杆弹簧2作复位触头回原始通断状态需注意触点分合速度取决生产机械运行速度宜速度低04mmin场
图33 直动式行程开关结构示意图
设计选位置开关DPS21直动式位置开关 特点防潮密封行程回差源工作DPS21直动式位置开关具体型号参表见表312
表312 位置开关选型参表
38 电气控制设计
381 回路电路图
电气控制技术着科学技术断发展生产工艺断提出新求迅速发展早手动控制动控制简单控制设备复杂控制设备易触电硬接线继电控制系统发展计算机系统中心软件控制系统现代电气控制技术综合应计数机动控制电子技术精密测量等许先进科学技术成果
作生产机械动力电机拖动已早采成组拖动方式—单独拖动方式生产机械运动部件分电机拖动方式发展成天动化功生产安全性方面相完善电气动化系统
继电器接触式控制系统继电器接触器钮行程开关等组成控制方式断续称断续控制系统种系统具结构简单价格低廉维护容易抗干扰力强等优点机床许机械设备广泛采基电气控制形式学更先进电气控制系统基础种控制系统缺点采固定接线方式灵活性差触电易损坏性差工作效率较低
次设计针开卷电动机D1喂料电动机D2飞轮电动机D3送料车电动机D4轨道电动机D5五台电动机电机进行电气控制图34示
图3４ 回路电路图
382 回路分析
图34示开卷电机D1通接触器 KM0控制电机运行停止通熔断器FU1热继电器FR1电路进行短路载保护
喂料电机D2双速电机实现高速低速运行须接成图34示电路三角形双星连接法[9]接触器KM1KM2接通时D2整电路接成双星形接法电机高速运转接触器KM3接通时整电路接成三角形接法电机低速运转板料达145 mm前保持高速旋转达145 mm保证剪切精度变低速运转时通熔断器FU2热继电器FR2FR3电路进行短路载保护板料达设定长度时喂料电机停止运行
飞轮电机D3功率较通常采Y△起动方式实现Y△起动需接成图34示电路接触器KM4KM6接通时D3电机Y形起动延时30秒KM6断开接触器KM4KM5接通D3电机△运行Y△起动优点Y形起动电流原△起动电流13起动电流特性减少起动电流电网影响通熔断器FU3热继电器FR4FR5电路进行短路载保护电磁离合器DT剪切刀制动抱闸剪刀剪板料时4K行程开关压合电磁离合器DT失电飞轮电机停止运行剪刀回原位
送料车电机D4实现左行右行功图34示接法通电机正反转实现接触器KM8接通时电机正转车左行接触器KM9接通时电机反转车右行保证车够稳停车采变频器转速进行控制车达左右极限位置时车缓慢行驶时通熔断器FU4热继电器FR6电路进行短路载保护
轨道电机D5通接触器KM10电控制电机运行板料通道工序料道台时压合行程开关3K接触器KM10失电电动机停止
第4章 编程控制器序控制
41 编程控制器
411 编程控制器简介
PLC（Programmable Logic Controller）编程逻辑控制器缩写种微处理器核心综合计算机技术电器控制技术动控制技术通讯技术发展起种新型通动控制装置CPU（中央处理单元）存储器输输出模块编程器电源五部分组成CPU采取扫描方式工作次扫描完成工作：
（1）现场开关量输信号数分读输映寄存器数寄存器
（2）逐条读解释户程序产生相应控制信号控制相关电路完成数存取传送处理工作根运算结果更新相关寄存器容
（3）输出映寄存器容送输出模块控制外部负载
412 编程控制器应领域
十年工业应PLC特点已越越广业界士认识接受PLC迅速渗透工业控制领域包括单机工厂动化机器柔性制造系统工业局部网络等等仔细分PLC致应领域[10]：
（1）开关量逻辑控制PLC取代传统继电器控制系统实现逻辑控制
（2）运动控制PLC直线运动圆周运动控制PLC运动控制功广泛种机械
（3）闭环程控制PLC温度压力流量等连续变化模拟量闭环控制应十分广泛
（4）数处理现代PLC具数学运算数传递转换排序查表位操作等功完成数采集分析处理数处理般中型控制系统柔性制造系统程控制系统等
（5）机器控制现许机器制造公司选PLC作机器控制器控制种机械动作
413 编程控制器发展现状发展趋势
目前全世界约PLC生产厂家约200家生产300品种着PLCIPCDCS集成PLC逐渐成占动化装置程控制系统市场份额产品全球PLC制造商中根美国Automation Research Corp（ARC）调查世界PLC领导厂家五霸Siemens（西门子）公司AllenBradley（AB）公司Schneider（施耐德）公司Mitsubishi（三菱）公司Omron（欧姆龙）公司着PLC体积进步缩功进步增强PLC机器控制中应必更加普遍根国外资料统计工业控制中80采PLC完成序控制工控缺少环程控制生产理步骤进行采PLC国PLC发展水限制PLC进行动控制没形成流PLC着两方发展：方面超型专化低价格方发展方面高速功分布式动化网络方发展
42 步进指令简介
FX2N系列PLC基指令27条文LDLDIOUTANDANIORORIORBANBSETRSTMPSMRDMPP等基指令节介绍步进指令
421 步进指令
步进指令专序控制设计指令工业控制领域许控制程序控制方式实现步进指令实现序控制方便实现便阅读修改
FX2N中两条步进指令：STL（步进触点指令） RET（步进返回指令）STLRET指令状态器 S 配合具步进功 STL S20 表示状态常开触点称 STL 触点梯形图中符号没常闭触点常状态器 S 记录工步例 STL S20 效（ON）进入 S20 表示步（类似步总开关）开始执行阶段该做工作判断进入步条件否满足旦结束步信号 ON关断 S20 进入步 S21 步RET 指令复位STL指令执行RET重回母线退出步进状态[11]图41表明序功图梯形图语句表三者间严格应关系
422 状态转移图梯形图
序控制程分干阶段称步状态状态动作相邻两状态间转换条件满足时实现转换状态转换状态执行常状态转移图（功表图）描述种序控制程图 41 示状态器 S 记录状态X转换条件X1ON时系统S20状态转S21状态
0 STL S20
1 OUT Y0
2 LD X1
3 SET S21
4 STL S21
5 OUT Y1
（c）
6 LD X2
（b）
（a）
(c)
图 41 状态转移图梯形图语句表
（a）状态转移图 （b）梯形图 （c）语句表
状态转移图中步包含三容：步驱动容转移条件指令转换目标图41中S20步驱动Y0 X1效ON时系统S20状态转S21状态X1转换条件转换目标S21步
梯形图图形编程语言称PLC第编程语言梯形图电气控制电路图相似具直观易懂优点容易工厂电气员掌握特适开关量逻辑控制梯形图常称电路程序梯形图设计称编程步进指令序功图转换步进梯形图直接编写步进梯形图
423 步进指令说明
（1）STL 触点左侧母线相连常开触点STL 触点接通应状态活动步
（2）STL触点相连触点应LDLDI指令执行完 RET 返回左侧母线
（3）STL 触点直接驱动通触点驱动 YMST 等元件线圈
（4） PLC 执行活动步应电路块 STL 指令时允许双线圈输出（序控制程序步次驱动线圈）
（5）STL 触点驱动电路块中MCMCR指令CJ指令
43 序控制设计法
果控制系统分解成独立控制动作动作必须严格定先次序执行保证生产程正常运行样控制系统称序控制系统称步进控制系统控制总步步序进行工业控制领域中序控制系统应广尤机械行业例外利序控制实现加工动循环
序控制系统工作通常采步进式序控制电路结构谓步进式序控制指控制系统程序步（简称步）电必须前步电步转步令信号已发出条件生产机械言受控设备步机械动作否执行取决控制系统前步否已输出信号受控机械动作否已完成前步动作未完成步动作法执行种控制系统互锁严密便转步令信号元件失灵出现误操作会导致动作序错乱
序控制设计法基思想系统工作周期划分干序相连步编程元件（辅助继电器M状态器S）代表步通常步根PLC输出状态变化划分步输出状态变相邻步间输出状态
序控制设计法针序控制系统种专门设计方法种设计方法容易初学者接受验工程师会提高设计效率程序调试修改阅读方便PLC设计者序控制系统程序编制提供量通专编程元件开发专门供编制序控制程序功表图种先进设计方法成前PLC程序设计方法
第5章 系统软件设计
51 总体设计思路
PLC编程中利步进指令（STL 指令）控制系统中道工序设备起作整控制工艺流程表达通俗易懂 程序设计变容易利程序调试维护修改障排等设计认真分析定位剪结构基原理采步进指令通指令实现定位剪生产线开卷电机喂料电机剪切电机运料车轨道电机序控制
程序设计中PLC输入端状态判断系统工作动手动状态相应指示灯加指示分跳程序段执行[12]采状态继电器控制部分工作状态结合计数器定时器计数器板材张数进行计数定时器控制电机起动运行时间中会锁互锁确保电动机连续运行满足整定位剪生产线控制求
52 PLC输入输出点分配
表51 PLC输入输出分配表
输入点
输出点
X000
起动
Y000
开卷电机输出
X001
停止
Y001
喂料电机高速输出
X002
左行位
Y002
喂料电机高速输出
X003
右行位
Y003
喂料电机低速输出
X004
板料压合
Y004
飞轮电机触点
X005
剪刀状态
Y005
飞轮电机△运行
X006
点动送料
Y006
飞轮电机Y起动
X007
点动剪切
Y007
电磁离合器输出
X010
点动车左行
Y010
车左行输出
X011
点动车右行
Y011
车右行输出
X012
点动轨道电机运行
Y012
轨道电机输出
X013
动手动转换
Y013
动指示灯输出
Y014
手动指示灯输出
53 系统控制流程图
图51 系统控制流程图
图51 系统控制流程图
启动钮确定剪刀处抬起状态系统开始工作首先检测开关X013状态X013闭合动X013断开手动接着通计数器常开常闭触点检测车否装满装满车右行未装满检测车达左端接料位置开卷电机喂料电机飞轮电机序运行断动循环直计数器达设定值车电机轨道电机序运行循环断检测开关X013状态调试程序时应处手动状态述流程图中手动部分动基样处状态均起动钮控制
54 软件设计分析
541 软件设计中元器件分布
（1）输入点12输出点13
（2）计数器3C0C2C0输出完成张数计数直接根设定张数值计数C1 C2完成长度计数C1计数确定板材达145mm长度段时间喂料电机高速运行C2计数进行5mm精确定长时喂料电机低速运行通两计数器设定值需剪切板材长度达板材剪切长度计数
（3）定时器3T0T2T0T1模拟光电编码器发出光电脉需时间计数器联合完成板料精确定长T2完成飞轮电机D3Y起动
（4）状态继电器S0S7S11S17S0置位表示剪刀抬起状态S1S7置位分表示动状态车左行开卷喂料剪切计数车右行轨道电机送料S11S17置位分表示手动状态控制程
（5）锁互锁触点确保操作安全正常运行锁互锁触点梯形图中应较
542 板料精确定长分析
设计求剪切板料长度150mm选择2计数器板料定长根光电编码器工作原理光电编码器秒发出脉数确定前电动机转速进步确定秒钟板料前进长度计算出板料前进145mm光电编码器发出脉数计数器C1计数理计算出剩5mm需发出脉数计数器C2计数设计中定时器T0T1模拟光电编码器隔段时间发出脉
55 定位剪控制系统状态转换图
图52 系统状态转换图
56 定位剪控制系统指令程序表
步号
指令
步号
指令
0
LD
X000
20
ANI
M2
1
ANI
X001
21
OUT
Y013
2
ANI
X005
22
LD
M2
3
SET
S0
23
OR
Y014
5
STL
S0
24
ANI
M1
6
LDI
X001
25
OUT
Y014
7
MPS
26
STL
S1
8
AND
X013
27
LDI
X001
9
SET
S1
28
MPS
11
OUT
M1
29
ANI
C0
12
MPP
30
ANI
Y011
13
ANI
X013
31
OUT
Y010
14
SET
S11
32
MRD
16
OUT
M2
33
AND
C0
17
RET
34
SET
S5
18
LD
M1
36
MPP
19
OR
Y013
37
AND
X002
38
SET
S2
92
OUT
Y007
40
STL
S2
93
MPP
41
LDI
X001
94
OUT
Y004
42
OUT
Y000
95
OUT
T2 K30
43
MPS
98
RST
C1
44
ANI
C1
100
RST
C2
45
ANI
Y003
102
AND
X005
46
OUT
Y001
103
SET
S4
47
OUT
Y002
105
STL
S4
48
MRD
106
LDI
X001
49
ANI
Y002
107
OUT
C0 K2
50
OUT
Y003
110
MPS
51
MPP
111
AND
C0
52
AND
C2
112
SET
S5
53
SET
S3
114
MPP
55
RET
115
ANI
C0
56
LD
Y002
116
SET
S0
57
OUT
T0 K50
118
RET
60
LD
T0
119
LD
C0
61
OUT
C1 K3
120
RST
C0
64
RST
T0
122
STL
S5
66
NOP
123
LDI
X001
67
NOP
124
MPS
68
NOP
125
ANI
Y010
69
LD
Y003
126
OUT
Y011
70
OUT
T1 K50
127
MPP
73
LD
T1
128
AND
X003
74
OUT
C2 K2
129
SET
S6
77
RST
T1
131
STL
S6
79
NOP
132
LDI
X001
80
NOP
133
OUT
Y012
81
NOP
134
AND
X004
82
STL
S3
135
SET
S0
83
LDI
X001
137
RET
84
MPS
138
STL
S11
85
ANI
T2
139
LDI
X001
86
ANI
Y005
140
MPS
87
OUT
Y006
141
ANI
C0
88
MRD
142
SET
S12
89
AND
T2
144
MPP
90
ANI
Y006
145
AND
C0
91
OUT
Y005
146
SET
S16
148
STL
S12
194
ANI
Y006
149
LDI
X001
195
OUT
Y005
150
LD
X010
196
OUT
Y007
151
OR
Y010
197
MPP
152
ANB
198
RST
C1
153
MPS
200
RST
C2
154
ANI
Y011
202
AND
X005
155
OUT
Y010
203
SET
S15
156
MPP
205
STL
S15
157
AND
X002
206
LDI
X001
158
SET
S13
207
OUT
C0 K2
160
STL
S13
210
MPS
161
LDI
X001
211
AND
C0
162
LD
X006
212
SET
S16
163
OR
Y000
214
MPP
164
ANB
215
ANI
C0
165
OUT
Y000
216
SET
S0
166
MPS
218
STL
S16
167
ANI
C1
219
LDI
X001
168
ANI
Y003
220
LD
011
169
OUT
Y001
221
OR
Y011
170
OUT
Y002
222
ANB
171
MRD
223
MPS
172
ANI
Y002
224
ANI
Y010
173
OUT
Y003
225
OUT
Y011
174
MPP
226
MPP
175
AND
C2
227
AND
X003
176
SET
S14
228
SET
S17
178
RET
230
STL
S17
179
STL
S14
231
LDI
X001
180
LDI
X001
232
LD
X012
181
LD
X007
233
OR
Y012
182
OR
Y004
234
ANB
183
ANB
235
OUT
Y012
184
OUT
T2 K30
236
AND
X004
187
OUT
Y004
237
SET
S0
188
MPS
239
RET
189
ANI
T2
240
END
190
ANI
Y005
191
OUT
Y006
192
MRD
193
AND
T2
第6章 结展
61 结
着毕业日子毕业设计接尾声段时间奋战毕业设计终完成序控制设计法符合定位剪生产线整工艺程求控制程中采编程控制器定位剪设备进行控制较解决传统控制中存控制系统复杂性工作效率低等问题充分体现PLC控制系统具操作简单运行抗干扰力强编程简单控制精度较高特点
程中时会遇问题开始时候步进指令太解通课者请教学逐渐掌握步进指令清楚中注意事项设计中光电编码器通请教老师网搜集资料解工作原理学更进步交流学间互相帮助什懂起商量听听法利更理解知识里非常感谢帮助学指导老师陈东阳老师
62 展
文简概述PLC定位剪生产线中具体应具编程简单方便性高等特点定位剪生产线喂料系统采双速电机够获较高剪切精度着动化技术发展工业控制求提高种采固定减速点速度分台阶控制思想设计系统会表现出适应性较差特点需设计全线速度匹配模型剪切控制短时间消位置偏差保证极高剪切精度全数字直流伺服系统PWM方式工作剪切控制佳选择实现灵敏度高快速性控制精度高等特点
参考文献
[1] 王世红崔海荣徐世许张传林动剪切生产线PLC控制系统设计[J]青岛学学报200924(3)1316
[2] 刘霞全动剪板机编程控制系统设计[J]新技术新工艺·数字设计数字制造2007(4）1719
[3] 张进秋编程控制器原理应实例[M]机械工业出版社2004
[4] FX FamilyTraining Manual（Positioning Control）HIMESH006A2011
[5] 张凤珊电气控制编程控制器[M]第2版北京中国轻工业出版社2003
[6] 周继明等传感技术应[M]中南学出版社2005
[7] 张兴国基PLC动剪切机控制系统[J]制造业动化2010(10)132136
[8] 杨黎明等机电传动控制技术[M]国防工业出版社2007
[9] 孙丹PLC动剪板机应[J]技术装备2010（5）5053
[10] Bryan L ABryan E AProgrammable Controllers for Theory and Implementation[M] AtlantaChicagoAn Industrial Text Co Publication1998
[11] 杨青杰三菱FX系列PLC应系统设计指南[M]机械工业出版社2008
[12] 李颖卓王毅坚等PLC剪板机系统中应[J]吉林化工学院学报2004（2）7980
致 谢
四年艰苦跋涉月精心准备毕业设计终划句号时候心里感触颇整设计程轻松：种疑难问题时时袭扰深深体会科目欠缺理知识认知度明朗通次设计前学东西次巩固遍充分利网络知识图书馆查阅量相关书籍课第次花费长时间精力完成篇具定学术价值设计中精力滋味值生慢慢品尝
设计选题研究程中陈东阳老师悉心指导陈老师次询问研究进程指点迷津帮助开拓研究思路精心点拨热忱鼓励陈老师丝苟作风严谨求实态度踏踏实实精神仅授文教做陈老师感激情法言语表达外衷心感谢予帮助位老师感谢学私享互帮互助毕业设计独树帜性鲜明时感谢学校网络服务员始终畅通互联网畅游方便快捷获需知识
终出结：知识必须通应实现价值东西学会真正时候发现两回事认真正会时候真学会设计完成远非终点中足浅显处新征程新起点继续前行
附 录
附录A 外文资料
Introductions to PLC
A PLC (ie Programmable Logic Controller)is a device that was invented to replace the necessary sequential relay circuits for machine control [1] The PLC works by looking at its inputs and depending upon their state turning onoff its outputs The user enters a program usually via software or programmer that gives the desired results
PLCs are used in many real world applications If there is industry present chances are good that there is a PLC present If you are involved in machining packaging material handling automated assembly or countless other industries you are probably already using them If you are not you are wasting money and time Almost any application that needs some type of electrical control has a need for a PLC
For example let’s assume that when a switch turns on we want to turn a solenoid on for 5 seconds and then turn it off regardless of how long the switch is on for [2] We can do this with a simple external timer But what if the process included 10 switches and solenoids We would need 10 external timers What if the process also needed to count how many times the switch individually turned on We need a lot of external counters
As you can see the bigger the process the more of a need we have for a PLC We can simply program the PLC to count its inputs and turn the solenoids on for the specified time
We will take a look at what is considered to be the top 20 PLC instructions It can be safely estimated that with a firm understanding of these instructions one can solve more than 80 of the applications in existence
That’s right more than 80 Of course we’ll learn more than just these instructions to help you solve almost all your potential PLC applications
The PLC mainly consists of a CPU memory areas and appropriate circuits to receive inputoutput data as shown in Fig 191 We can actually consider the PLC to be a box full of hundreds or thousands of separate relays counters timers and data storage locations Do these counters timers etc really exist No they don’t physically exist but rather they are simulated and can be considered software counters timers etc These internal relays are simulated through bit locations in registers
What does each part do
INPUT RELAYS(contacts)These are connected to the outside world They physically exist and receive signals from switches sensors etc Typically they are not relays but rather they are transistors
INTERNAL UTILITY RELAYS(contacts)These do not receive signals from the outside world nor do they physically exist They are simulated relays and are what enables a PLC to eliminate external relays There are also some special relays that are dedicated to performing only one task Some are always on while some are always off Some are on only once during poweron and are typically used for initializing data that was stored
COUNTERSThese again do not physically exist They are simulated counters and they can be programmed to count pulses Typically these counters can count up down or both up and down Since they are simulated they are limited in their counting speed Some manufacturers also include highspeed counters that are hardware based We can think of these as physically existing Most times these counters can count up down or up and down
TIMERSThese also do not physically exist They come in many varieties and increments The most common type is an ondelay type Others include offdelay and both retentive and nonretentive types Increments vary from 1ms through 1s
OUTPUT RELAYS(coils) these are connected to the outside world They physically exist and send onoff signals to solenoids lights etc They can be transistors relays or triads depending upon the model chosen
DATA STORAGETypically there are registers assigned to simply store data They are usually used as temporary storage for math or data manipulation They can also typically be used to store data when power is removed from the PLC Upon powerup they will still have the same contents as before power was removed Very convenient and necessary
A PLC works by continually scanning a program We can think of this scan cycle as consisting of 3 important steps as shown in Fig 192 There are typically more than 3 but we can focus on the important parts and not worry about the others Typically the others are checking the system and updating the current internal counter and timer values
Step 1CHECK INPUT STATUSFirst the PLC takes a look at each input to determine if it is on or off In other words is the sensor connected to the first input on How about the second input How about the third… It records this data into its memory to be used during the next step
Step 2EXECUTE PROGRAMNext the PLC executes your program one instruction at a time Maybe your program said that if the first input was on then it should turn on the first output Since it already knows which inputs are onoff from the previous step it will be able to decide whether the first output should be turned on based on the state of the first input [3] It will store the execution results for use later during the next step
Step 3UPDATE OUTPUT STATUSFinally the PLC updates the status of the outputs It updates the outputs based on which inputs were on during the first step and the results of executing your program during the second step Based on the example in step 2 it would now turn on the first output because the first input was on and your program said to turn on the first output when this condition is true
After the third step the PLC goes back to step one and repeats the steps continuously One scan time is defined as the time it takes to execute the 3 steps listed above Thus a practical system is controlled to perform specified operations as desired
The purpose of automation (in this case automatic control) is to make things better (higher quality) faster (higher efficiency and production rate) and cheaper than doing it manually Manual control should be considered as the baseline to compare the advantages of an automated system
There are a lot of operations that are moving to low labor rate countries that do not use automation Does this make sense If you have a very low cost and low quality product then yes we would think it makes sense With high cost and high quality products we think that skilled labor and automation make more sense
Single loop controllers (and their cousins the special purpose controllers) are great for when you only have one parameterfunctiondevice you need to control However we have been in control rooms where there were probably one hundred single loop controllers Our response was Wow You must really like single loop controllers The biggest problem with single loop controllers is that once you start to put two or more together PLCs and other controllers start to make sense so that the control and monitoring across all functions are integrated
Even with a PLC or other controller it might be wise to use a single loop or special purpose controller For example we have used special purposesingle loop controllers for boilers heating compressors motion control and robotics welders Estops printers and other special purpose applications where we wanted to reduce our risk and code development or the company has incredible knowledge and insight on how to control the particular equipment So don’t lose sight of the fact that single loop and special purpose controllers can be integrated into larger controllers
We don’t see traditional Programmable Logic Controllers (PLCs) going away They are built to withstand the factory floor easily connect to industrial wiring and are good at realtime control
There are many new devices that are hard to classify For example what is the difference between a brick PLC and IO with an embedded controller They are not meant to control large processesjust that local group of IO For larger applications they would require a higherlevel controller to coordinate all of the separate controllers
For many years sales people for soft PLCs have predicting the doom of traditional PLCs A soft PLC is a program that runs on an ordinary computer that mimics the operation of a standard PLC Opponents of soft PLCs point to the blue screen of death and other unreliable operations of the PC as the disadvantage We think that both of these opinions are unfair Our suggestion is if you know what you are doing then try one of these soft PLCs on a noncritical process first
In the old days large realtime computers were used in a lot of automation applications Now that the smaller computers have as much speed large computers are no longer used
Today’s general purpose computer controllers can be most anything from a PC running Visual Basic or C# to a workstation running proprietary code Coupled with ordinary networks computers provide redundancy in that there is one computer per process but the network makes their data available to everyone
There are lots of embedded computers based on PC104 compact PCI STD and other types of computer buses to integrate different modules There are single task and realtime multitasking operating systems available These controllers tend to be inexpensive and small in size
Distributed Control Systems (DCS) are huge mainframe like systems veiled in secrecy so that the company can charge you lots of money upfront for the system and then again every year for the support contracts They work wellit’s all of the extraordinary costs that make them unpopular
The line between what is a PLC DCS computer IO or other controller becomes more blurred every day Don’t get caught up in what you call something－focus on what is best for the application and what the customer is comfortable with
From Specialized Engligh For Automation
PLC简介
PLC（编程逻辑控制器）机械控制中代必继电器时序电路发明种设备PLC 工作时通查询输入端根状态开关闭输出户通常软件编程器输入程序获期结果
实际应采PLC工业生产中应PLC性高果正进行机械制造产品包装材料处理动化装配数工业生产已PLC果没浪费金钱时间需电气控制方需PLC
例假定开关闭合时需线圈接通5 秒然开关接通长时间线圈断开通简单外部定时器实现假该程十开关线圈呢？需十外部定时器果程需分记录开关开启次数呢？需外部计数器
见系统越越需PLC简单PLC编程输入信号进行计数规定时间接通线圈
考察PLC 中常20条指令保守估计果真正掌握指令解决80现存应问题
80然学指令更帮助解决潜PLC应问题
PLC 中央处理器（CPU）存储器输入输出电路构成图191 示PLC成装满成百千独立继电器计数器定时器数存储器盒子计数器定时器等真存呢？模拟物理存成软计数器软定时器等部继电器寄存器中位单元模拟出
部分工作呢？
输入继电器（触点）继电器连接外部电路实际存接收开关传感器等信号通常晶体非继电器
部通继电器（触点）外部设备接收信号非物理存模拟继电器消PLC外部继电器外特殊继电器专门执行项务中常开常闭仅电源电时导通次通常初始化存储数
图191 PLC结构示意图
计数器 非物理存模拟计数器通编程脉进行计数
通常进行加计数减计数时进行加减计数软件模拟计数速度限制造商提供基硬件高速计数器样计数器认物理存计数器数情况进行加计数减计数时进行加减计数
定时器 非物理存分种类型定时单位常种类型延时导通型类型延时断开型记忆非记忆型定时单位范围1ms 1s
输出继电器（线圈） 该部分连接外围电路物理存线圈灯等发送开关信号输出继电器晶体继电器控硅取决选择型号
数存储器 通常存储数寄存器般作运算数处理暂存器PLC断电时通常存储数次接通电源容断电前相非常方便必
PLC 通连续扫描程序工作认扫描周期3阶段组成图192 示然三阶段情况关注重环节忽略环节阶段通常正检查系统更新部计数器定时器前值
第步——检查输入状态——首先PLC检查输入否接通换句话说第输入端连接传感器接通？第二输入呢？第三输入呢？…PLC 数记录存储器中便阶段
第二步——执行程序——然PLC次条指令执行程序程序求第输入接通时接通第输出步已知道输入端开关状态根步中第输入端开关状态确定否应接通第输出PLC执行结果存储起供步
图192 PLC工作程示意图
第三步——更新输出状态——PLC更新输出状态PLC根第步中接通输入第二步中程序执行结果更新输出状态第输入接通程序求该条件满足时接通第输出根第二步情况PLC接通第输出
PLC 执行完第三步返回第步反复循环次扫描时间定义执行面三步花时间实际系统应根求执行特定操作
动化（动控制）目事情变更（高品质）快（更高效益生产效率） 手动控制更便宜手动控制应视较动化系统优点基准
动化操作正低劳动率国家转移否意义？果非常低成低质量产品会认道理高成高品质产品认熟练劳动力动化更意义
参数功装置需控制时单回路控制器（类专控制器）强控制系统概百单回路控制器反映：哇定喜欢单回路控制器单回路控制器问题旦开始两更控制器放起PLC控制器开始变意义控制监测功集成起
PLC控制器作单循环特殊途控制器明智例已锅炉特殊途单回路控制器加热压缩机运动控制机器技术焊工急停印机特殊途应希降低风险代码开发公司控制特定设备难置信知识洞察力忘记单回路控制器专控制器整合成更控制器事实
没传统编程逻辑控制器（PLC）消失设计够禁住工厂车间方便连接工业布线实现实时控制
现许难类新设备例 通PLC嵌入式IO控制器间区什？控制型进程组IO控制器型应需更高级控制器协调单独控制器
年软PLC销售员已预测传统PLC厄运软PLC种程序普通计算机模拟标准PLC操作运行软PLC反者指出蓝屏死亡电脑操作作缺点认意见公建议果知道做什首先尝试非关键程中软PLC中
型实时电脑量动化应中现型电脑拥快速度型计算机
天通计算机控制器正运行部分Visual BasicC＃电脑工作站运行专代码普通网络相结合进程电脑该计算机提供冗余网络数分享家
许基PC104嵌入式计算机 紧凑PCISTD类型计算机总线整合模块单务实时务操作系统控制器通常价格低廉体积
集散控制系统（DCS）型机传说中保密系统公司收取钱系统前期段然年支持合继续收钱工作然非全部费流行
生产线间什PLCDCS系统计算机IO控制器日益变更加模糊陷入谓关注什应程序客户乐意接受等类事情
：动化专业英语
附录B 定位剪PLC梯形图设计
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定位剪PLC控制系统设计
The Design of Positioning Shear System Control with PLC
届 电气工程 系
专 业
学 号
学生姓名
指导教师
完成日期 20XX年5月25日
毕业设计成绩单
学生姓名
学号
班级
专业
动化
毕业设计题目
定位剪PLC控制系统设计
指导教师姓名
指导教师职称
副教授
评 定 成 绩
指导教师
分
评阅
分
答辩组组长
分
成绩：
院长（） 签字：
年 月 日
毕业设计务书
题 目
定位剪PLC控制系统设计
学生姓名
学号
班级
专业
动化
承担指导务单位
电气工程系
导师姓名
导师职称
副教授
容
PLC控制核心结合继电接触器位置传感器等设计定位剪PLC控制系统实现定位剪生产线开卷电机喂料电机剪切电机运料车轨道电机序控制设计板材剪切长度剪切张数检测
二基求
动方式启动钮开卷电机D1喂料电机D2通电运转钢板送入剪切处时飞轮电机开始通电运转达设定钢板长度150mm时 D1D2停止时电磁离合器DT电吸合剪刀落进行剪板剪刀落时电磁离合器DT失电剪刀回原位（重新抬起）时D1D2通电旋转钢板前送入剪切处进行剪切剪切钢板数达预定张数50张时时D1D2停转时电磁离合器DT失电剪刀回原位（重新抬起）运料车运转车右运行运行位时压合运料车右极限限位开关车停转时车轨道电机通电运转面钢板右传输工序料道台钢板通该台时车轨道电机停止运转时运料车电机电运转车左运行返回位车压合运料车左极限限位开关车断电停转时D1D2次通电旋转进行组剪切动作循环动运行
手动方式电机进行点动操作便调试时
三技术指标（研究方）
1设计绘制动剪板机控制系统硬件接线图
2设计绘制电器控制外部接线图（PLC控制IO接线图）列出IO表
3设计IO电路选择电器元件
4绘制电气原理图梯形图编制PLC程序
四应收集资料参考文献
1编程控制器原理应实例 张进秋 机械工业出版社
五进度安排
设计阶段名称 完成日期
准备查找资料 写开题报告 第12周
分析确定方案 第34周
设计绘图编程 第512周
编写设计说明书 第1314周
交文准备答辩 第15周
答辩 第16周
教研室签字
时 间
年 月 日
毕业设计开题报告
题 目
定位剪PLC控制系统设计
学生姓名
马
学号
班级
专业
动化
课题研究背景：
工业生产程中动剪切生产线应十分广泛金属卷料加工成定尺寸板料实现动开卷定长送料动剪切生产效率高适应性强适合较规模生产着计算机技术动控制技术高速发展采先进控制技术设计性价优异剪切控制系统关注焦点编程逻辑控制器种综合计算机技术电气控制技术动控制技术动控制装置具高性控制功极强编程方便易等特点编程序控制器应定位剪生产线样计算机功完备适应性强优点继电器控制简单抗干扰力强价格便宜等优点结合起条低成高效益符合国国情动化技术发展应新途径
二国外研究现状：
序控制工业控制中缺少环节程控制生产理步骤进行采PLC根国外资料统计工业控制中80采PLC完成目前国外PLC应动控制领域占60国PLC进行动控制没形成流定位剪生产线求板料开卷喂料剪切运料等程必须定节拍控制动作确保精确度样控制求传统控制系统复杂功完善效率低性差动化程度高安全系数低采编程控制器（PLC）实现定位剪设备控制获较控制效果
三工作：
PLC控制核心结合继电接触器位置传感器等设计定位剪PLC控制系统实现定位剪生产线开卷电机喂料电机剪切电机运料车轨道电机序控制设计板材剪切长度张数检测具体：
1设计绘制动剪板机控制系统硬件接线图
2设计绘制电气控制外部接线图（PLC控制IO接线图）列出IO表
3设计IO电路选择电器元件
4绘制电气原理图梯形图编制PLC程序
四方法手段：
1准备查找关定位剪编程控制器资料
2分析容基求
3确定设计方案：
①整体采PLC步进指令实现定位剪生产线序控制
②保证剪切精度喂料电机采双速电机保证系统高效稳运行采变频器控制送料车运行飞轮电机采Y△起动运行方式
③光电编码器确定板料剪切长度计数器设定剪切张数
④实现整定位剪生产线动手动控制
4设计绘图PLC编程
5编写设计说明书准备答辩
五预期结果：
实现定位剪生产线整生产线工艺流程序控制采编程控制器定位剪设备进行控制较解决传统控制中存控制系统复杂性工作效率低等问题充分体现PLC应该控制系统时具操作简单运行抗干扰力强控制精度高特点
指导教师签字
时 间
年 月 日
摘
实现定位剪生产线安全高效动控制通定位剪生产线结构工作原理控制特点进行全面分析PLC（编程控制器）控制核心结合继电接触器位置传感器等设计三菱FX2N型PLC作系统机定位剪生产线动控制系统
文定位剪PLC控制系统设计思路进行详细介绍阐述系统硬件组成软件设计PLC组成控制系统生产现场设备状态实施监控实现定位剪生产线开卷电机喂料电机剪切电机运料车轨道电机序控制设计板材剪切长度剪切张数检测方便调试实现手动操作电机进行手动控制保证设备工作佳状态实践证明PLC控制系统工作操作简单效定位剪设备进行控制达较高生产效率
关键词：编程控制器 定位剪 控制系统
Abstract
In order to achieve safe reliable and efficient automatic control of the positioning shear line anglicizing of cutting production line orientation structure working principles and control characteristics comprehensively The PLC (programmable logic controller) is the core of the control system with rely contacts position sensor and so on The paper designed the Mitsubishi FX2N PLC positioning system host as cutting production line automatic control system
In this paper shear localization PLC control system design ideas were described in detail It described the hardware and software design Formed by the PLC control system can monitor the status of production equipment on site implemented the positioning shear production line opencoil motor feed motor cutting motor haul car rail motor sequence control and designed for the detection of the length of cutting sheet metal and the number of sheets It also achieved for the convenience of manual debugging manual control of each motor to ensure the equipment in the best condition Practice proved that PLC is a reliable simple operation control system which can effectively control the positioning shear equipment to achieve higher production efficiency
Keywords：PLC Positioning shear Control system
目 录
第1章 绪 1
11 课题研究目意义 1
12 定位剪工业控制研究发展现状 1
13 文研究容求 2
第2章 定位剪结构原理控制求 3
21 定位剪结构原理 3
211 定位剪结构 3
212 定位剪工作原理 3
22 系统控制求 4
第3章 系统硬件设计 5
31 PLC选型 5
32 传感器设计 6
321 光电编码器设计 7
322 位置传感器设计 8
33 电磁离合器设计 9
331 电磁离合器简介 9
332 电磁离合器选型 10
34 变频器设计 10
341 变频调速原理 10
342 变频器选型 10
35 电动机设计 11
351 电动机基常识选择 11
352 电动机选型 12
36 剪切刀选型 14
37 位置开关设计 14
371 位置开关简介 14
372 直动式行程开关选型 14
38 电气控制设计 15
381 回路电路图 15
382 回路分析 16
第4章 编程控制器序控制 18
41 编程控制器 18
411 编程控制器简介 18
412 编程控制器应领域 18
413 编程控制器发展现状发展趋势 19
42 步进指令简介 19
421 步进指令 19
422 状态转移图梯形图 20
423 步进指令说明 20
43 序控制设计法 21
第5章 系统软件设计 22
51 总体设计思路 22
52 PLC输入输出点分配 22
53系统控制流程图 23
54 软件设计分析 24
541 软件设计中元器件分布 24
542 板料精确定长分析 24
55 定位剪控制系统状态转换图 25
56 定位剪控制系统指令程序表 25
第6章 结展 28
61 结 28
62 展 28
参考文献 29
致谢 30
附录 31
附录A 外文资料 31
附录B 定位剪PLC梯形图设计 40
第1章 绪
11 课题研究目意义
工业生产程中动剪切生产线应十分广泛金属卷料加工成定尺寸板料实现动开卷定长送料动剪切生产效率高适应性强适合较规模生产传统生产设备系统机械电气液压气动控制机械设备存送料够精确生产效率低等诸足已满足生产需着工业水断发展生产设备已逐步手动操作改够进行规模生产动控制[1]文设计PLC控制系统双速电动机变频装置充分发挥控制精度高响应速度快运行稳等优点效提高剪切精度效率提升生产程动化程度具十分广阔应前景
着计算机技术动控制技术高速发展采先进控制技术设计性价优异剪切控制系统关注焦点编程逻辑控制器种综合计算机技术电气控制技术动控制技术动控制装置具高性控制功极强编程方便易等特点编程序控制器应定位剪生产线样计算机功完备适应性强优点继电器控制简单抗干扰力强价格便宜等优点结合起条低成高效益符合国国情动化技术发展应新途径
12 定位剪工业控制研究发展现状
工业生产程中定位剪生产线应十分广泛金属卷料加工成定尺寸板料实现动开卷定长送料动剪切生产效率高适应性强适合较规模生产定位剪生产线种加工求金属板材剪开动计数送料车送工序序控制设备求控制设备具强抗干扰力整程必须定节拍控制精确度动作传统控制系统复杂功完善效率低性差动化程度高安全系数低已满足生产需[2]着年发展PLC计算机编程灵活功齐全应面广泛等优点控制系统控制简单方便抗干扰力强价格便宜等优点结合起．身具体积重量轻耗电省等特点较解决问题充分发挥控制精度高响应速度快运行稳等优点效提高剪切精度效率提升生产程动化程度具十分广阔应前景工业程控制中应越越广泛
13 文研究容求
设计题目：
定位剪PLC控制系统设计
容：
PLC控制核心结合继电接触器位置传感器等设计定位剪PLC控制系统设计绘制动剪板机控制系统硬件接线图设计绘制电气控制外部接线图(PLC控制IO接线图)列出IO表设计IO电路选择电器元件绘制电气原理图梯形图编制PLC程序
设计目：
（1）熟练掌握PLC指令系统学会特殊设备生产实际中应
（2）PLC软件编程设计采三菱FX2N软件
（3）通设计牢固掌握设计梯形图方法步骤绘制梯形图遵循规设计技巧学会序控制程序设计调试方法
（4）够绘制传动系统电气图
（5）学会PLC输入输出点分配接线PLC系统解
设计求：
实现定位剪生产线开卷电机喂料电机剪切电机运料车轨道电机动控制设计板材剪切长度剪切张数检测手动方式电机进行手动操作便调试时
第2章 定位剪结构原理控制求
21 定位剪结构原理
211 定位剪结构
定位剪种精确控制金属板料加工尺寸块卷筒板料进行动循环剪切加工运料车运送工序动加工设备结构原理图21示设备开卷喂料剪切动传送四部分组成分开卷电动机D1喂料电动机D2飞轮电动机D3送料车电动机D4轨道电动机D5五台电动机拖动采1光电编码器4开关检测部分工作状态中光电编码器PL确定板料剪切长度限位开关1K2K检测运料车否达左右极限位置剪刀落检测开关4K检测剪刀状态钢板通开关3K控制轨道电机运转设备未投入工作时运料车左极限限位开关1K闭合运料车右极限限位开关2K钢板通开关3K剪刀落检测开关4K均断开
图21 定位剪生产线结构示意图
212 定位剪工作原理
动方式动起动钮开卷电机D1喂料电机D2 通电运转钢板送入剪切处时飞轮电机 D3 开始通电运转剪刀提供势时通光电编码器PL测量钢板长度mm发射脉保证钢板剪切长度达设计求钢板达145 mm前保持高速旋转钢板快速接剪切处达145 mm变低速运转钢板长度达设定值150 mm时开卷电机D1喂料电机D2停止时电磁离合器DT电吸合剪刀落进行剪板剪刀落时4K行程开关压合电磁离合器DT失电剪刀回原位（重新抬起）时开卷电机D1喂料电机D2通电旋转钢板前送入剪切处进行剪切剪切钢板数达预定张数50张时时开卷电机D1喂料电机D2停转时电磁离合器DT失电剪刀回原位（重新抬起）运料车D4运转车右运行运行位时压合行程开关2K车电机D4停止运转时车轨道电机D5通电运转面钢板右传输工序料道台钢板通该台时压合行程开关3K车轨道电机D5停止运转时运料车电机D4电运转车左运行返回位车压合行程开关1K车电机D4断电停转车停止时开卷电机D1喂料电机D2次通电旋转进行组剪切动作循环动运行
手动方式分送料剪切送料车左行送料车右行轨道电机运行设置起动钮电机进行点动操作便调试时[3]
22 系统控制求
（1）电检测部分工作状态控制部分处初始位置
（2）送料控制电机控制送料机构剪板料动传送位
（3）剪切剪板料长度达设定值飞轮电动机带动剪刀进行剪切
（4）运料车运行包括卸载动返回
（5）轨道电机钢板传送工序料道台
（6）剪切板料尺寸确定动计数
第3章 系统硬件设计
31 PLC选型
工艺流程特点应求PLC选型控制系统中需12输入端口13输出端口中输出端中2输出变频器控制电动机运行保证输出端COM端会交叉连接选择32点IO点数PLC输出仅驱动变频器驱动电磁离合器属交流负载直流负载应选择继电器输出方式综合考虑选择日三菱公司PLC进行控制FX2N系列PLC基单元见表31
设计选PLC型号FX2N32MRFX2N32MR速度块功强基指令执行时间高达008us 置户存储器8K步IO点扩展32提供种特殊功模块功扩展板实现轴定位控制机实时钟FX2N基单元扩展8特殊单元通通信扩展板特殊适配器实现种通信数链接CCLinkASIPROFIBUSDevieenet等开放式网络通信RS232CRS422CRS485通信行链接计算机链接IO链接[4]
表31 FX2N系列PLC基单元
型 号
输入点数 输出点数 扩展模块
（DC24V点） （RT点） 点数（点）
继电器输出 晶体输出 晶闸输出
FX2N16MR FX2N16MT FX2N16MS 8 8 24～32
FX2N32MR FX2N32MT FX2N32MS 16 16 24～32
FX2N48MR FX2N48MT FX2N48MS 24 24 48～120
FX2N64MR FX2N64MT FX2N64MS 32 32 48～120
FX2N80MR FX2N80MT FX2N80MS 40 40 48～120
FX2N128MR FX2N128MT 64 64 48～120
设计中输入点设置12输出点设置13满足设计控制求选FX2N32MR型硬件电路图31示
图31 定位剪PLC控制系统硬件接线图
32 传感器设计
传感器种检测装置感受测量信息检测感受信息定规律变换成电信号需形式信息输出满足信息传输处理存储显示记录控制等求实现动检测动控制首环节[5]
新技术革命世界开始进入信息时代利信息程中首先解决获取准确信息现代工业生产尤动化生产程中种传感器监视控制生产程中参数设备工作正常状态佳状态产品达质量见传感器获取然生产领域中信息途径手段果没众优良传感器现代化生产失基础
显然获取量类感官法直接获取信息没相适应传感器许基础科学研究障碍首先象信息获取存困难新机理高灵敏度检测传感器出现会导致该领域突破传感器发展边缘学科开发先驱
321 光电编码器设计
3211 光电编码器原理
光电编码器种通光电转换输出轴机械位移量转换成脉数字量传感器目前应传感器光电编码器光栅盘光电检测装置组成光栅盘定直径圆板等分开通干长方形孔光电码盘电动机轴电动机旋转时光栅盘电动机速旋转发光二极等电子元件组成检测装置检测输出干脉信号[6]原理示意图图32示通计算秒光电编码器输出脉数反映前电动机转速
图32 光电编码器原理图
3212 光电编码器选型
光电编码器程中技术规格通常会提出求中关键分辨率精度输出信号稳定性响应频率信号输出形式
（1）分辨率光电编码器分辨率编码器轴转动周产生输出信号基周期数表示脉数转（PPR）根应象选择分辨率通常500～6000PPR增量式光电编码器
（2）精度精度种度量选定分辨率范围确定脉相脉位置力
（3）输出信号稳定性编码器输出信号稳定性指实际运行条件保持规定精度力影响编码器输出信号稳定性素温度电子器件造成漂移外界加编码器变形力光源特性变化
（4）响应频率编码器输出响应频率取决光电检测器件电子处理线路响应速度
（5）信号输出形式推挽式输出方式两NPN型三极组成中三极导通时外三极关断电流通输出侧两晶体两方
流入始终输出电流阻抗低太受噪声变形波影响应领域动化设备切割机械印刷机械包装机械针织机械等
表32EPC755A型光电编码器参数
表32 EPC755A型光电编码器参数
参数
参数说明
输入电压
0～70℃0～85℃时475～280VDC
0～100℃时475～240VDC
输入电流
负载电流100mA
输入波动
0～100KHz时峰—峰间100mV
输出波形
增量式正交输出转轴时针旋转时A通道方波领先B通道
输出电路
推挽输出通道驱动电流20mA
基准脉
转周输出脉
频率响应
标准10KHz选高达1MHz
抗干扰性
IEC 8013测试符合欧洲标准
分辨率
110000PPR
精度
200～1999 PPR：0017º（10弧度分）（机械角度）
2000～3000 PPR：001º（06弧度分）（机械角度）
3000 PPR附加插值误差0005º（机械角度）
322 位置传感器设计
位置传感器位移传感器直线位移传感器功直线机械位移量转换成电信号达效果通常变电阻滑轨定置传感器固定部位通滑片滑轨位移测量阻值传感器滑轨连接稳态直流电压允许流微安培电流滑片始端间电压滑片移动长度成正传感器作分压器限度降低滑轨总阻值精确性求温度变化引起阻值变化会影响测量结果
位置传感器选型原应方面考虑：
（1）根测量象测量环境确定传感器类型
（2）灵敏度选择
（3）频率响应特性
（4）线性范围
（5）稳定性
（6）测量精度
根具体测量工作少应六方面综合考虑选择合适位置传感器设计选位置传感器LT系列直线位移传感器参数表33示
表33 LT系列直线位移传感器参数
参数
参数说明
效电气行程(CEU)
50100130150175200225275300375400
独立线性(CEU范围)
±005
位移速度
标准≤5ms(选择≤10ms)
位移力
≤2N IP60≤10N IP65
振动
52000Hz Amax075mm amax20g
击
50g11ms
工作加速度
200ms2 max(20g)
电阻公差
±20
推荐指针电流
＜01μA
指针电流
10mA
应电压
60V
损耗40℃(120℃时0W)
3W
电阻温度系数
200±200ppm℃
输出电压实际温度系数
＜15ppm℃
工作温度范围
30℃～100℃
33 电磁离合器设计
331 电磁离合器简介
基原理：线圈通电时产生磁力吸合衔铁片离合器处接合状态线圈断电时衔铁弹回离合器处分离状态
应场合：适机床包装印刷等高频动作机械传动系统动部分运转情况动部分动部分结合分离
特点：
（1）高速响应扭力传达快达便捷动作
（2）耐久性强散热情况良高级材料高频率高量十分耐
（3）组装维护容易属滚珠轴承藏磁场线圈静止形需中芯取出必利碳刷简单
（4）动作结实板状弹片强烈震动会产生松动耐久性佳
332 电磁离合器选型
综合定位剪生产线需电磁离合器特点选择DLD110型干式单片电磁离合器参数见表34
表34 DLD110干式单片电磁离合器参数
型号
电压 V
功率 W
扭矩 N*m
高转速 rpm
DLD110
DC220
45
100
5000
34 变频器设计
341 变频调速原理
电机学原理知电动机转速表达式：
· n60f(1－s)p （31）
式中：n电机转速 （rmin）
· f电源频率
· p电机定子绕组极数
· s转差率
式出：电机定子绕组极数p转差率s恒定前提电机转速频率f成正调节频率f改变电机转速
342 变频器选型
变频器利电力半导体器件通断作电压频率固定变交流电变成电压频率调交流电源控制装置变频器集成高压功率晶体技术电子控制技术广泛应变频器出现复杂调速控制简单化变频器三相异步电动机组合代部分原先直流电机完成工作实现交流异步电机软起动变频调速提高运转精度改变功率素流压载保护等功
PLC选FX2N32MR达更工作性变频器选择三菱FRE500型FRE500型变频器款型高性通型变频器采磁通矢量控制实现1Hz运行150转矩输出置RS485通信接口柔性PWM实现低噪音运行
变频器运行频率设置方式两种第种固定变频器端口频率法选通端口输出频率方式变频器样处连线简单须复杂软件缺点法意更改设置灵活性差第二种应FRE500带支持USS协议（通串行接口协议）通讯模块USS协议位机中通软件设置变频器输出频率实时线更新设置改变输出频率相应缺点导致PLC程序十分复杂通USS协议设置频率速度第种方法慢考虑文设计系统中PLC输出点相较少连线数目系统稳定性实时性角度考虑采第种方式更合理
根变频器（FRE500）技术规格车送料端口分配表35示[7]
表35 车送料模块变频器端口分配表
变频器端口
端口作
L1
三相动力电源中L1相连
L2
三相动力电源中L2相连
L3
三相动力电源中L3相连
STF
左行设置端口
STR
右行设置端口
SD
公输入端 PLCCOM端相连
2
频率设定端
5
模拟信号输入端 接
U
电动机U相相连
V
电动机V相相连
W
电动机W相相连
35 电动机设计
351 电动机基常识选择
3511 电动机基常识
型三相异步电动机通常包括H80315MM电机产量途广电网总负荷中电量40左右六十年代初流行JO2系列电动机该系列电机功率等级安装尺寸国际市场通标准外该电机启动转矩较低缺乏噪声控制指标现国电机Y系列电机该电机坚固耐安全范围越越广
3512 正确选择电动机基
（1）根电源电压条件拖动象选择电动机求电源电压电动机额定电压相符
（2）根安装点工作环境选择型式电动机
（3）根容量效率功率数转数选择电动机果容量选择会发生长期载现象影响电动机寿命甚烧毁
果容量选择电动机输出机械功率充分利功率数高电动机功率数效率着负载变化[8]
352 电动机选型
3521 开卷电机选型
开卷电机冷轧钢卷板热轧卷板锈钢卷板镀锌钢卷板等开卷校便剪切成种规格定尺板材适锈钢制品电器车辆机械制造等行业开卷电机加工参数
（1）材料厚度台开卷电机加工厚度限超会造成剪切良甚刀具造成损伤
（2）材料重量般限果钢卷超重料车法运作
（3）材料宽度般限超限法开卷超限法中
（4）材料外径般限超法剪切
（5）加工速度影响加工效率
解清楚加工参数判断开卷电机加工力选择MTC200型电动机参数见表36
3522 喂料电机选型
定位剪生产线中板材定长控制速度精度生产线重指标生产速度精度求较高定位剪切生产线中采双速电机ZDD31416实现板材定长控制
双速电动机属异步电动机变极调速通改变定子绕组连接方法达改变定子旋转磁场磁极数改变电动机转速通常采电动机YY接法高速运行△接法低速运行方法样保证剪切精度降低成产成提高定位剪生产线性价格ZDD31416型双速电机参数表37示
参数
参数说明
型号
MTC200
材料宽度mm
200
材料厚度 mm
2
材料径mm
450530
材料外径mm
1200
材料重量kg
2000
速度mmin
15
功率kW
35
表36 MTC200型电动参数 表37 ZDD31416型双速电机参数
参数
参数说明
型号
ZDD31416
额定功率 kW
4515
额定电流 A
121121
转速rmin
1400290
效率
8545
转矩 N*m
3018
起动转矩 N*m
3018
起动电流 A
9020
3523 飞轮电机选型
飞轮电机指利电动机带动飞轮高速旋转电转化成机械提供剪刀剪刀剪切钢板需电动机通常具较功率三相电动机选Y2200L4型电动机参数表38示
3524 送料车电动机选型
送料车进行送料定位剪生产线重环节送料车性坏直接关系控制性坏送料车否正常正反转运行工作效率高低选择送料车电机重综合素选择Y280M24型电动机参数见表39
表38 Y2200L4型电动机参数 表39 Y280M24型电动机参数
参数
参数说明
型号
Y2200L4
额定功率 kW
30
额定电流 A
576
额定电压 V
380
转速 rmin
1470
效率
92
转矩 N*m
23
堵转电流 A
72
参数
参数说明
型号
Y280M24
额定功率 kW
11
额定电压 V
380
转速 rmin
1390
极数
4
效率
73
转矩 N*m
23
堵转电流 A
60
3525 轨道电机选型
轨道电机车卸钢板运送道工序料道台需正反转已选择电机型号Y2100L6参数参见表310
36 剪切刀选型
表311 Q43630型剪切刀参数
表310 Y2100L6型电动机参数
根工艺生产求剪切刀张口刀口长度分钟剪次数等参数选择剪切刀表311Q43630型剪切刀参数
参数
参数说明
型号
Q43630
剪刀力ton
63
压力ton
12
张口mm
200
刀口长度 mm
400
分钟剪切次数
820
操作方式
手动动操作
参数
参数说明
型号
Y2100L6
额定功率 kW
15
额定电流 A
394
额定电压 V
380
转速 rmin
920
效率
76
转矩 N*m
21
堵转电流 A
55
37 位置开关设计
371 位置开关简介
位置开关（称限位开关）种常电流令电器利生产机械运动部件碰撞触头动作实现接通分断控制电路达定控制目通常类开关限制机械运动位置行程运动机械定位置行程动停止反运动变速运动动返运动等电气控制系统中位置开关作实现序控制定位控制位置状态检测控制机械设备行程限位保护操作头触点系统外壳组成实际生产中行程开关安装预先安排位置装生产机械运动部件模块撞击行程开关时行程开关触点动作实现电路切换行程开关种根运动部件行程位置切换电路电器
372 直动式行程开关选型
直动式行程开关结构见图33：1推杆 2弹簧 3动断触点 4弹簧 5动合触点
动作原理：钮类似：手动运动部件撞块碰撞运动机械挡铁撞行程开关顶杆1时顶杆受压触动常闭触头3断开常开触头5闭合顶杆挡铁移走顶杆弹簧2作复位触头回原始通断状态需注意触点分合速度取决生产机械运行速度宜速度低04mmin场
图33 直动式行程开关结构示意图
设计选位置开关DPS21直动式位置开关 特点防潮密封行程回差源工作DPS21直动式位置开关具体型号参表见表312
表312 位置开关选型参表
38 电气控制设计
381 回路电路图
电气控制技术着科学技术断发展生产工艺断提出新求迅速发展早手动控制动控制简单控制设备复杂控制设备易触电硬接线继电控制系统发展计算机系统中心软件控制系统现代电气控制技术综合应计数机动控制电子技术精密测量等许先进科学技术成果
作生产机械动力电机拖动已早采成组拖动方式—单独拖动方式生产机械运动部件分电机拖动方式发展成天动化功生产安全性方面相完善电气动化系统
继电器接触式控制系统继电器接触器钮行程开关等组成控制方式断续称断续控制系统种系统具结构简单价格低廉维护容易抗干扰力强等优点机床许机械设备广泛采基电气控制形式学更先进电气控制系统基础种控制系统缺点采固定接线方式灵活性差触电易损坏性差工作效率较低
次设计针开卷电动机D1喂料电动机D2飞轮电动机D3送料车电动机D4轨道电动机D5五台电动机电机进行电气控制图34示
图3４ 回路电路图
382 回路分析
图34示开卷电机D1通接触器 KM0控制电机运行停止通熔断器FU1热继电器FR1电路进行短路载保护
喂料电机D2双速电机实现高速低速运行须接成图34示电路三角形双星连接法[9]接触器KM1KM2接通时D2整电路接成双星形接法电机高速运转接触器KM3接通时整电路接成三角形接法电机低速运转板料达145 mm前保持高速旋转达145 mm保证剪切精度变低速运转时通熔断器FU2热继电器FR2FR3电路进行短路载保护板料达设定长度时喂料电机停止运行
飞轮电机D3功率较通常采Y△起动方式实现Y△起动需接成图34示电路接触器KM4KM6接通时D3电机Y形起动延时30秒KM6断开接触器KM4KM5接通D3电机△运行Y△起动优点Y形起动电流原△起动电流13起动电流特性减少起动电流电网影响通熔断器FU3热继电器FR4FR5电路进行短路载保护电磁离合器DT剪切刀制动抱闸剪刀剪板料时4K行程开关压合电磁离合器DT失电飞轮电机停止运行剪刀回原位
送料车电机D4实现左行右行功图34示接法通电机正反转实现接触器KM8接通时电机正转车左行接触器KM9接通时电机反转车右行保证车够稳停车采变频器转速进行控制车达左右极限位置时车缓慢行驶时通熔断器FU4热继电器FR6电路进行短路载保护
轨道电机D5通接触器KM10电控制电机运行板料通道工序料道台时压合行程开关3K接触器KM10失电电动机停止
第4章 编程控制器序控制
41 编程控制器
411 编程控制器简介
PLC（Programmable Logic Controller）编程逻辑控制器缩写种微处理器核心综合计算机技术电器控制技术动控制技术通讯技术发展起种新型通动控制装置CPU（中央处理单元）存储器输输出模块编程器电源五部分组成CPU采取扫描方式工作次扫描完成工作：
（1）现场开关量输信号数分读输映寄存器数寄存器
（2）逐条读解释户程序产生相应控制信号控制相关电路完成数存取传送处理工作根运算结果更新相关寄存器容
（3）输出映寄存器容送输出模块控制外部负载
412 编程控制器应领域
十年工业应PLC特点已越越广业界士认识接受PLC迅速渗透工业控制领域包括单机工厂动化机器柔性制造系统工业局部网络等等仔细分PLC致应领域[10]：
（1）开关量逻辑控制PLC取代传统继电器控制系统实现逻辑控制
（2）运动控制PLC直线运动圆周运动控制PLC运动控制功广泛种机械
（3）闭环程控制PLC温度压力流量等连续变化模拟量闭环控制应十分广泛
（4）数处理现代PLC具数学运算数传递转换排序查表位操作等功完成数采集分析处理数处理般中型控制系统柔性制造系统程控制系统等
（5）机器控制现许机器制造公司选PLC作机器控制器控制种机械动作
413 编程控制器发展现状发展趋势
目前全世界约PLC生产厂家约200家生产300品种着PLCIPCDCS集成PLC逐渐成占动化装置程控制系统市场份额产品全球PLC制造商中根美国Automation Research Corp（ARC）调查世界PLC领导厂家五霸Siemens（西门子）公司AllenBradley（AB）公司Schneider（施耐德）公司Mitsubishi（三菱）公司Omron（欧姆龙）公司着PLC体积进步缩功进步增强PLC机器控制中应必更加普遍根国外资料统计工业控制中80采PLC完成序控制工控缺少环程控制生产理步骤进行采PLC国PLC发展水限制PLC进行动控制没形成流PLC着两方发展：方面超型专化低价格方发展方面高速功分布式动化网络方发展
42 步进指令简介
FX2N系列PLC基指令27条文LDLDIOUTANDANIORORIORBANBSETRSTMPSMRDMPP等基指令节介绍步进指令
421 步进指令
步进指令专序控制设计指令工业控制领域许控制程序控制方式实现步进指令实现序控制方便实现便阅读修改
FX2N中两条步进指令：STL（步进触点指令） RET（步进返回指令）STLRET指令状态器 S 配合具步进功 STL S20 表示状态常开触点称 STL 触点梯形图中符号没常闭触点常状态器 S 记录工步例 STL S20 效（ON）进入 S20 表示步（类似步总开关）开始执行阶段该做工作判断进入步条件否满足旦结束步信号 ON关断 S20 进入步 S21 步RET 指令复位STL指令执行RET重回母线退出步进状态[11]图41表明序功图梯形图语句表三者间严格应关系
422 状态转移图梯形图
序控制程分干阶段称步状态状态动作相邻两状态间转换条件满足时实现转换状态转换状态执行常状态转移图（功表图）描述种序控制程图 41 示状态器 S 记录状态X转换条件X1ON时系统S20状态转S21状态
0 STL S20
1 OUT Y0
2 LD X1
3 SET S21
4 STL S21
5 OUT Y1
（c）
6 LD X2
（b）
（a）
(c)
图 41 状态转移图梯形图语句表
（a）状态转移图 （b）梯形图 （c）语句表
状态转移图中步包含三容：步驱动容转移条件指令转换目标图41中S20步驱动Y0 X1效ON时系统S20状态转S21状态X1转换条件转换目标S21步
梯形图图形编程语言称PLC第编程语言梯形图电气控制电路图相似具直观易懂优点容易工厂电气员掌握特适开关量逻辑控制梯形图常称电路程序梯形图设计称编程步进指令序功图转换步进梯形图直接编写步进梯形图
423 步进指令说明
（1）STL 触点左侧母线相连常开触点STL 触点接通应状态活动步
（2）STL触点相连触点应LDLDI指令执行完 RET 返回左侧母线
（3）STL 触点直接驱动通触点驱动 YMST 等元件线圈
（4） PLC 执行活动步应电路块 STL 指令时允许双线圈输出（序控制程序步次驱动线圈）
（5）STL 触点驱动电路块中MCMCR指令CJ指令
43 序控制设计法
果控制系统分解成独立控制动作动作必须严格定先次序执行保证生产程正常运行样控制系统称序控制系统称步进控制系统控制总步步序进行工业控制领域中序控制系统应广尤机械行业例外利序控制实现加工动循环
序控制系统工作通常采步进式序控制电路结构谓步进式序控制指控制系统程序步（简称步）电必须前步电步转步令信号已发出条件生产机械言受控设备步机械动作否执行取决控制系统前步否已输出信号受控机械动作否已完成前步动作未完成步动作法执行种控制系统互锁严密便转步令信号元件失灵出现误操作会导致动作序错乱
序控制设计法基思想系统工作周期划分干序相连步编程元件（辅助继电器M状态器S）代表步通常步根PLC输出状态变化划分步输出状态变相邻步间输出状态
序控制设计法针序控制系统种专门设计方法种设计方法容易初学者接受验工程师会提高设计效率程序调试修改阅读方便PLC设计者序控制系统程序编制提供量通专编程元件开发专门供编制序控制程序功表图种先进设计方法成前PLC程序设计方法
第5章 系统软件设计
51 总体设计思路
PLC编程中利步进指令（STL 指令）控制系统中道工序设备起作整控制工艺流程表达通俗易懂 程序设计变容易利程序调试维护修改障排等设计认真分析定位剪结构基原理采步进指令通指令实现定位剪生产线开卷电机喂料电机剪切电机运料车轨道电机序控制
程序设计中PLC输入端状态判断系统工作动手动状态相应指示灯加指示分跳程序段执行[12]采状态继电器控制部分工作状态结合计数器定时器计数器板材张数进行计数定时器控制电机起动运行时间中会锁互锁确保电动机连续运行满足整定位剪生产线控制求
52 PLC输入输出点分配
表51 PLC输入输出分配表
输入点
输出点
X000
起动
Y000
开卷电机输出
X001
停止
Y001
喂料电机高速输出
X002
左行位
Y002
喂料电机高速输出
X003
右行位
Y003
喂料电机低速输出
X004
板料压合
Y004
飞轮电机触点
X005
剪刀状态
Y005
飞轮电机△运行
X006
点动送料
Y006
飞轮电机Y起动
X007
点动剪切
Y007
电磁离合器输出
X010
点动车左行
Y010
车左行输出
X011
点动车右行
Y011
车右行输出
X012
点动轨道电机运行
Y012
轨道电机输出
X013
动手动转换
Y013
动指示灯输出
Y014
手动指示灯输出
53 系统控制流程图
图51 系统控制流程图
图51 系统控制流程图
启动钮确定剪刀处抬起状态系统开始工作首先检测开关X013状态X013闭合动X013断开手动接着通计数器常开常闭触点检测车否装满装满车右行未装满检测车达左端接料位置开卷电机喂料电机飞轮电机序运行断动循环直计数器达设定值车电机轨道电机序运行循环断检测开关X013状态调试程序时应处手动状态述流程图中手动部分动基样处状态均起动钮控制
54 软件设计分析
541 软件设计中元器件分布
（1）输入点12输出点13
（2）计数器3C0C2C0输出完成张数计数直接根设定张数值计数C1 C2完成长度计数C1计数确定板材达145mm长度段时间喂料电机高速运行C2计数进行5mm精确定长时喂料电机低速运行通两计数器设定值需剪切板材长度达板材剪切长度计数
（3）定时器3T0T2T0T1模拟光电编码器发出光电脉需时间计数器联合完成板料精确定长T2完成飞轮电机D3Y起动
（4）状态继电器S0S7S11S17S0置位表示剪刀抬起状态S1S7置位分表示动状态车左行开卷喂料剪切计数车右行轨道电机送料S11S17置位分表示手动状态控制程
（5）锁互锁触点确保操作安全正常运行锁互锁触点梯形图中应较
542 板料精确定长分析
设计求剪切板料长度150mm选择2计数器板料定长根光电编码器工作原理光电编码器秒发出脉数确定前电动机转速进步确定秒钟板料前进长度计算出板料前进145mm光电编码器发出脉数计数器C1计数理计算出剩5mm需发出脉数计数器C2计数设计中定时器T0T1模拟光电编码器隔段时间发出脉
55 定位剪控制系统状态转换图
图52 系统状态转换图
56 定位剪控制系统指令程序表
步号
指令
步号
指令
0
LD
X000
20
ANI
M2
1
ANI
X001
21
OUT
Y013
2
ANI
X005
22
LD
M2
3
SET
S0
23
OR
Y014
5
STL
S0
24
ANI
M1
6
LDI
X001
25
OUT
Y014
7
MPS
26
STL
S1
8
AND
X013
27
LDI
X001
9
SET
S1
28
MPS
11
OUT
M1
29
ANI
C0
12
MPP
30
ANI
Y011
13
ANI
X013
31
OUT
Y010
14
SET
S11
32
MRD
16
OUT
M2
33
AND
C0
17
RET
34
SET
S5
18
LD
M1
36
MPP
19
OR
Y013
37
AND
X002
38
SET
S2
92
OUT
Y007
40
STL
S2
93
MPP
41
LDI
X001
94
OUT
Y004
42
OUT
Y000
95
OUT
T2 K30
43
MPS
98
RST
C1
44
ANI
C1
100
RST
C2
45
ANI
Y003
102
AND
X005
46
OUT
Y001
103
SET
S4
47
OUT
Y002
105
STL
S4
48
MRD
106
LDI
X001
49
ANI
Y002
107
OUT
C0 K2
50
OUT
Y003
110
MPS
51
MPP
111
AND
C0
52
AND
C2
112
SET
S5
53
SET
S3
114
MPP
55
RET
115
ANI
C0
56
LD
Y002
116
SET
S0
57
OUT
T0 K50
118
RET
60
LD
T0
119
LD
C0
61
OUT
C1 K3
120
RST
C0
64
RST
T0
122
STL
S5
66
NOP
123
LDI
X001
67
NOP
124
MPS
68
NOP
125
ANI
Y010
69
LD
Y003
126
OUT
Y011
70
OUT
T1 K50
127
MPP
73
LD
T1
128
AND
X003
74
OUT
C2 K2
129
SET
S6
77
RST
T1
131
STL
S6
79
NOP
132
LDI
X001
80
NOP
133
OUT
Y012
81
NOP
134
AND
X004
82
STL
S3
135
SET
S0
83
LDI
X001
137
RET
84
MPS
138
STL
S11
85
ANI
T2
139
LDI
X001
86
ANI
Y005
140
MPS
87
OUT
Y006
141
ANI
C0
88
MRD
142
SET
S12
89
AND
T2
144
MPP
90
ANI
Y006
145
AND
C0
91
OUT
Y005
146
SET
S16
148
STL
S12
194
ANI
Y006
149
LDI
X001
195
OUT
Y005
150
LD
X010
196
OUT
Y007
151
OR
Y010
197
MPP
152
ANB
198
RST
C1
153
MPS
200
RST
C2
154
ANI
Y011
202
AND
X005
155
OUT
Y010
203
SET
S15
156
MPP
205
STL
S15
157
AND
X002
206
LDI
X001
158
SET
S13
207
OUT
C0 K2
160
STL
S13
210
MPS
161
LDI
X001
211
AND
C0
162
LD
X006
212
SET
S16
163
OR
Y000
214
MPP
164
ANB
215
ANI
C0
165
OUT
Y000
216
SET
S0
166
MPS
218
STL
S16
167
ANI
C1
219
LDI
X001
168
ANI
Y003
220
LD
011
169
OUT
Y001
221
OR
Y011
170
OUT
Y002
222
ANB
171
MRD
223
MPS
172
ANI
Y002
224
ANI
Y010
173
OUT
Y003
225
OUT
Y011
174
MPP
226
MPP
175
AND
C2
227
AND
X003
176
SET
S14
228
SET
S17
178
RET
230
STL
S17
179
STL
S14
231
LDI
X001
180
LDI
X001
232
LD
X012
181
LD
X007
233
OR
Y012
182
OR
Y004
234
ANB
183
ANB
235
OUT
Y012
184
OUT
T2 K30
236
AND
X004
187
OUT
Y004
237
SET
S0
188
MPS
239
RET
189
ANI
T2
240
END
190
ANI
Y005
191
OUT
Y006
192
MRD
193
AND
T2
第6章 结展
61 结
着毕业日子毕业设计接尾声段时间奋战毕业设计终完成序控制设计法符合定位剪生产线整工艺程求控制程中采编程控制器定位剪设备进行控制较解决传统控制中存控制系统复杂性工作效率低等问题充分体现PLC控制系统具操作简单运行抗干扰力强编程简单控制精度较高特点
程中时会遇问题开始时候步进指令太解通课者请教学逐渐掌握步进指令清楚中注意事项设计中光电编码器通请教老师网搜集资料解工作原理学更进步交流学间互相帮助什懂起商量听听法利更理解知识里非常感谢帮助学指导老师陈东阳老师
62 展
文简概述PLC定位剪生产线中具体应具编程简单方便性高等特点定位剪生产线喂料系统采双速电机够获较高剪切精度着动化技术发展工业控制求提高种采固定减速点速度分台阶控制思想设计系统会表现出适应性较差特点需设计全线速度匹配模型剪切控制短时间消位置偏差保证极高剪切精度全数字直流伺服系统PWM方式工作剪切控制佳选择实现灵敏度高快速性控制精度高等特点
参考文献
[1] 王世红崔海荣徐世许张传林动剪切生产线PLC控制系统设计[J]青岛学学报200924(3)1316
[2] 刘霞全动剪板机编程控制系统设计[J]新技术新工艺·数字设计数字制造2007(4）1719
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[4] FX FamilyTraining Manual（Positioning Control）HIMESH006A2011
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[12] 李颖卓王毅坚等PLC剪板机系统中应[J]吉林化工学院学报2004（2）7980
致 谢
四年艰苦跋涉月精心准备毕业设计终划句号时候心里感触颇整设计程轻松：种疑难问题时时袭扰深深体会科目欠缺理知识认知度明朗通次设计前学东西次巩固遍充分利网络知识图书馆查阅量相关书籍课第次花费长时间精力完成篇具定学术价值设计中精力滋味值生慢慢品尝
设计选题研究程中陈东阳老师悉心指导陈老师次询问研究进程指点迷津帮助开拓研究思路精心点拨热忱鼓励陈老师丝苟作风严谨求实态度踏踏实实精神仅授文教做陈老师感激情法言语表达外衷心感谢予帮助位老师感谢学私享互帮互助毕业设计独树帜性鲜明时感谢学校网络服务员始终畅通互联网畅游方便快捷获需知识
终出结：知识必须通应实现价值东西学会真正时候发现两回事认真正会时候真学会设计完成远非终点中足浅显处新征程新起点继续前行
附 录
附录A 外文资料
Introductions to PLC
A PLC (ie Programmable Logic Controller)is a device that was invented to replace the necessary sequential relay circuits for machine control [1] The PLC works by looking at its inputs and depending upon their state turning onoff its outputs The user enters a program usually via software or programmer that gives the desired results
PLCs are used in many real world applications If there is industry present chances are good that there is a PLC present If you are involved in machining packaging material handling automated assembly or countless other industries you are probably already using them If you are not you are wasting money and time Almost any application that needs some type of electrical control has a need for a PLC
For example let’s assume that when a switch turns on we want to turn a solenoid on for 5 seconds and then turn it off regardless of how long the switch is on for [2] We can do this with a simple external timer But what if the process included 10 switches and solenoids We would need 10 external timers What if the process also needed to count how many times the switch individually turned on We need a lot of external counters
As you can see the bigger the process the more of a need we have for a PLC We can simply program the PLC to count its inputs and turn the solenoids on for the specified time
We will take a look at what is considered to be the top 20 PLC instructions It can be safely estimated that with a firm understanding of these instructions one can solve more than 80 of the applications in existence
That’s right more than 80 Of course we’ll learn more than just these instructions to help you solve almost all your potential PLC applications
The PLC mainly consists of a CPU memory areas and appropriate circuits to receive inputoutput data as shown in Fig 191 We can actually consider the PLC to be a box full of hundreds or thousands of separate relays counters timers and data storage locations Do these counters timers etc really exist No they don’t physically exist but rather they are simulated and can be considered software counters timers etc These internal relays are simulated through bit locations in registers
What does each part do
INPUT RELAYS(contacts)These are connected to the outside world They physically exist and receive signals from switches sensors etc Typically they are not relays but rather they are transistors
INTERNAL UTILITY RELAYS(contacts)These do not receive signals from the outside world nor do they physically exist They are simulated relays and are what enables a PLC to eliminate external relays There are also some special relays that are dedicated to performing only one task Some are always on while some are always off Some are on only once during poweron and are typically used for initializing data that was stored
COUNTERSThese again do not physically exist They are simulated counters and they can be programmed to count pulses Typically these counters can count up down or both up and down Since they are simulated they are limited in their counting speed Some manufacturers also include highspeed counters that are hardware based We can think of these as physically existing Most times these counters can count up down or up and down
TIMERSThese also do not physically exist They come in many varieties and increments The most common type is an ondelay type Others include offdelay and both retentive and nonretentive types Increments vary from 1ms through 1s
OUTPUT RELAYS(coils) these are connected to the outside world They physically exist and send onoff signals to solenoids lights etc They can be transistors relays or triads depending upon the model chosen
DATA STORAGETypically there are registers assigned to simply store data They are usually used as temporary storage for math or data manipulation They can also typically be used to store data when power is removed from the PLC Upon powerup they will still have the same contents as before power was removed Very convenient and necessary
A PLC works by continually scanning a program We can think of this scan cycle as consisting of 3 important steps as shown in Fig 192 There are typically more than 3 but we can focus on the important parts and not worry about the others Typically the others are checking the system and updating the current internal counter and timer values
Step 1CHECK INPUT STATUSFirst the PLC takes a look at each input to determine if it is on or off In other words is the sensor connected to the first input on How about the second input How about the third… It records this data into its memory to be used during the next step
Step 2EXECUTE PROGRAMNext the PLC executes your program one instruction at a time Maybe your program said that if the first input was on then it should turn on the first output Since it already knows which inputs are onoff from the previous step it will be able to decide whether the first output should be turned on based on the state of the first input [3] It will store the execution results for use later during the next step
Step 3UPDATE OUTPUT STATUSFinally the PLC updates the status of the outputs It updates the outputs based on which inputs were on during the first step and the results of executing your program during the second step Based on the example in step 2 it would now turn on the first output because the first input was on and your program said to turn on the first output when this condition is true
After the third step the PLC goes back to step one and repeats the steps continuously One scan time is defined as the time it takes to execute the 3 steps listed above Thus a practical system is controlled to perform specified operations as desired
The purpose of automation (in this case automatic control) is to make things better (higher quality) faster (higher efficiency and production rate) and cheaper than doing it manually Manual control should be considered as the baseline to compare the advantages of an automated system
There are a lot of operations that are moving to low labor rate countries that do not use automation Does this make sense If you have a very low cost and low quality product then yes we would think it makes sense With high cost and high quality products we think that skilled labor and automation make more sense
Single loop controllers (and their cousins the special purpose controllers) are great for when you only have one parameterfunctiondevice you need to control However we have been in control rooms where there were probably one hundred single loop controllers Our response was Wow You must really like single loop controllers The biggest problem with single loop controllers is that once you start to put two or more together PLCs and other controllers start to make sense so that the control and monitoring across all functions are integrated
Even with a PLC or other controller it might be wise to use a single loop or special purpose controller For example we have used special purposesingle loop controllers for boilers heating compressors motion control and robotics welders Estops printers and other special purpose applications where we wanted to reduce our risk and code development or the company has incredible knowledge and insight on how to control the particular equipment So don’t lose sight of the fact that single loop and special purpose controllers can be integrated into larger controllers
We don’t see traditional Programmable Logic Controllers (PLCs) going away They are built to withstand the factory floor easily connect to industrial wiring and are good at realtime control
There are many new devices that are hard to classify For example what is the difference between a brick PLC and IO with an embedded controller They are not meant to control large processesjust that local group of IO For larger applications they would require a higherlevel controller to coordinate all of the separate controllers
For many years sales people for soft PLCs have predicting the doom of traditional PLCs A soft PLC is a program that runs on an ordinary computer that mimics the operation of a standard PLC Opponents of soft PLCs point to the blue screen of death and other unreliable operations of the PC as the disadvantage We think that both of these opinions are unfair Our suggestion is if you know what you are doing then try one of these soft PLCs on a noncritical process first
In the old days large realtime computers were used in a lot of automation applications Now that the smaller computers have as much speed large computers are no longer used
Today’s general purpose computer controllers can be most anything from a PC running Visual Basic or C# to a workstation running proprietary code Coupled with ordinary networks computers provide redundancy in that there is one computer per process but the network makes their data available to everyone
There are lots of embedded computers based on PC104 compact PCI STD and other types of computer buses to integrate different modules There are single task and realtime multitasking operating systems available These controllers tend to be inexpensive and small in size
Distributed Control Systems (DCS) are huge mainframe like systems veiled in secrecy so that the company can charge you lots of money upfront for the system and then again every year for the support contracts They work wellit’s all of the extraordinary costs that make them unpopular
The line between what is a PLC DCS computer IO or other controller becomes more blurred every day Don’t get caught up in what you call something－focus on what is best for the application and what the customer is comfortable with
From Specialized Engligh For Automation
PLC简介
PLC（编程逻辑控制器）机械控制中代必继电器时序电路发明种设备PLC 工作时通查询输入端根状态开关闭输出户通常软件编程器输入程序获期结果
实际应采PLC工业生产中应PLC性高果正进行机械制造产品包装材料处理动化装配数工业生产已PLC果没浪费金钱时间需电气控制方需PLC
例假定开关闭合时需线圈接通5 秒然开关接通长时间线圈断开通简单外部定时器实现假该程十开关线圈呢？需十外部定时器果程需分记录开关开启次数呢？需外部计数器
见系统越越需PLC简单PLC编程输入信号进行计数规定时间接通线圈
考察PLC 中常20条指令保守估计果真正掌握指令解决80现存应问题
80然学指令更帮助解决潜PLC应问题
PLC 中央处理器（CPU）存储器输入输出电路构成图191 示PLC成装满成百千独立继电器计数器定时器数存储器盒子计数器定时器等真存呢？模拟物理存成软计数器软定时器等部继电器寄存器中位单元模拟出
部分工作呢？
输入继电器（触点）继电器连接外部电路实际存接收开关传感器等信号通常晶体非继电器
部通继电器（触点）外部设备接收信号非物理存模拟继电器消PLC外部继电器外特殊继电器专门执行项务中常开常闭仅电源电时导通次通常初始化存储数
图191 PLC结构示意图
计数器 非物理存模拟计数器通编程脉进行计数
通常进行加计数减计数时进行加减计数软件模拟计数速度限制造商提供基硬件高速计数器样计数器认物理存计数器数情况进行加计数减计数时进行加减计数
定时器 非物理存分种类型定时单位常种类型延时导通型类型延时断开型记忆非记忆型定时单位范围1ms 1s
输出继电器（线圈） 该部分连接外围电路物理存线圈灯等发送开关信号输出继电器晶体继电器控硅取决选择型号
数存储器 通常存储数寄存器般作运算数处理暂存器PLC断电时通常存储数次接通电源容断电前相非常方便必
PLC 通连续扫描程序工作认扫描周期3阶段组成图192 示然三阶段情况关注重环节忽略环节阶段通常正检查系统更新部计数器定时器前值
第步——检查输入状态——首先PLC检查输入否接通换句话说第输入端连接传感器接通？第二输入呢？第三输入呢？…PLC 数记录存储器中便阶段
第二步——执行程序——然PLC次条指令执行程序程序求第输入接通时接通第输出步已知道输入端开关状态根步中第输入端开关状态确定否应接通第输出PLC执行结果存储起供步
图192 PLC工作程示意图
第三步——更新输出状态——PLC更新输出状态PLC根第步中接通输入第二步中程序执行结果更新输出状态第输入接通程序求该条件满足时接通第输出根第二步情况PLC接通第输出
PLC 执行完第三步返回第步反复循环次扫描时间定义执行面三步花时间实际系统应根求执行特定操作
动化（动控制）目事情变更（高品质）快（更高效益生产效率） 手动控制更便宜手动控制应视较动化系统优点基准
动化操作正低劳动率国家转移否意义？果非常低成低质量产品会认道理高成高品质产品认熟练劳动力动化更意义
参数功装置需控制时单回路控制器（类专控制器）强控制系统概百单回路控制器反映：哇定喜欢单回路控制器单回路控制器问题旦开始两更控制器放起PLC控制器开始变意义控制监测功集成起
PLC控制器作单循环特殊途控制器明智例已锅炉特殊途单回路控制器加热压缩机运动控制机器技术焊工急停印机特殊途应希降低风险代码开发公司控制特定设备难置信知识洞察力忘记单回路控制器专控制器整合成更控制器事实
没传统编程逻辑控制器（PLC）消失设计够禁住工厂车间方便连接工业布线实现实时控制
现许难类新设备例 通PLC嵌入式IO控制器间区什？控制型进程组IO控制器型应需更高级控制器协调单独控制器
年软PLC销售员已预测传统PLC厄运软PLC种程序普通计算机模拟标准PLC操作运行软PLC反者指出蓝屏死亡电脑操作作缺点认意见公建议果知道做什首先尝试非关键程中软PLC中
型实时电脑量动化应中现型电脑拥快速度型计算机
天通计算机控制器正运行部分Visual BasicC＃电脑工作站运行专代码普通网络相结合进程电脑该计算机提供冗余网络数分享家
许基PC104嵌入式计算机 紧凑PCISTD类型计算机总线整合模块单务实时务操作系统控制器通常价格低廉体积
集散控制系统（DCS）型机传说中保密系统公司收取钱系统前期段然年支持合继续收钱工作然非全部费流行
生产线间什PLCDCS系统计算机IO控制器日益变更加模糊陷入谓关注什应程序客户乐意接受等类事情
：动化专业英语
附录B 定位剪PLC梯形图设计
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