1、機電控制與可編程序控制器課程設計泡沫塑料自動切片機設計學校名稱：學生姓名：學生學號：班 級：11春機械本泡沫塑料切片機控制原理切片機的控制要求原理圖切片機控制系統原理，如圖2-1所示，切割厚度由4位撥盤開關設定輸入，范圍為000.0 199.9mm。在刀架電機的轉軸上裝有調速齒輪，沿圓周均勻開5個槽，使用二線制接近開關，電機轉軸每轉1圈，向PC發出5個計數脈沖，轉兩圈刀架高度變化1mm接近開關發出10個脈沖，根據設定的切割厚度可以簡單的計算出PC應計的脈沖個數。電機軸轉速為10轉/秒，PC的計數頻率應達到 50HZ,因此，采用CPM2A的單相高速計數功能，它的計數頻率可達5KHZ2A操作指令輸

2、輸行程入接近開撥盤 開關鋸帶刀父向后流臺面向前接臺面觸落調速齒輪圖2-1為切片機控制系統原理圖(2)工作原理示意圖其工作原理如圖2-2所示。泡泡沫塑料切片機把泡沫塑料切成一片片一定厚度的海綿,沫塊置于臺面上，切割開始時，使臺面后移到限位，接著刀架下降一定位移量并鎖住，然后臺面帶動泡沫快一起前移至限位，旋轉的刀片隨之切割出一片一定厚度的海綿，臺面再后移 至限位，不斷重復上述過程。臺面的體積為長、寬、高分別為1米、0.5米0.005米的鐵塊。個上滑套右絲杠臺面圖2-2切片機工作原理示意圖2.2 PLC控制系統的功能如下：（1）兩種工作狀態：手動或自動。工作方式由選擇開關 S1確定，輸入點00011

3、接通時 為手動方式，斷開時為自動方式。 由手動進入自動時， 先停止手動狀態工作， 按下自動啟動 按鈕后，根據撥盤開關設定厚度值， 進行自動切割。過程如圖2-3所示。由自動進入手動時， 先停止自動狀態開關，然后操作人員操作手動按鈕，控制切片機的動作。（2）面向前或向后移動時，帶鋸電動機先啟動，一旦帶鋸電動機停轉，臺面前移或 后移就立即停止。（3）須在帶鋸電動機啟動時（即刀片旋轉）時才能進行磨刀控制。（4）無論在手動或自動方式下，當按下總停按鈕后，除了帶鋸，磨刀外，刀架、臺面 的動作立即停止。（5） 電接通后，臺面剎車交流接觸器KM7立即接通。在自動方式下使用高速計數器，用編程器設置DM6642的

4、內容為0114,表示使用高速計數的加模式、軟復位，在 DM0000- DM0003中為高速計數器建立中斷比較表：DM0000比較的次數（在程序中置為1）DM0001 目標值1低4位（在程序中計算設置）DM0002 目標值1高4位（在程序中置為 0000）DM0003 比較1中斷子程序號（在程序中下置為000）后到位到位.臺面向后落刀 臺面向前一前到位圖2-3自動方式下的工作流程硬件電路設計主電路圖切片機控制系統的主電路如圖 3-1所示。它共有5個電機，帶鋸電機驅動刀片旋轉；兩個磨刀電機帶動砂輪對刀片研磨，使刀片鋒利；臺面電機為直流電機 （直流電由晶閘管直流調速裝置供給），驅動臺面前移或后移；刀

5、架電機通過蝸輪/蝸桿傳動機構驅動左、右絲桿正 轉或反轉，刀架隨滑套上移或下移，刀架電機制動方式為電磁剎車，電磁剎車使用制動電磁鐵；QF1控制五臺電機的通斷情況；FU1FU3分別對四臺電機起過載保護作用；當電路某臺電機出現故障時，空氣開關QF會自動跳匝，使故障電機與電路分離，便于維修人員的檢修，又不影響系統的工作。KMKM7為交流接觸器的常開主觸頭，通過程序對交流接觸器線圈通斷的控制從而達到對電機的控制。FR1FR2對各臺電機起（過流、斷相、短路、過M5的控制。載）保護作用，保證電路的正常工作。晶閘管直流調速裝置主要控制直流電機圖3-1切片機主電路PLC外部電路圖本設計選用日本歐姆龍 CPM2A

6、系列可編程控制器控制電機的切片，切片機的工作方式有兩種；自動和手動。CPM2A1 一臺設有20點，30點，40點和60點I/O端子的PLC它有兩 種輸出方式分別為：繼電器輸出型和晶體管輸出型，并有二種電源可用。為使PLC的I/O容量提高到最大的120點I/O，與CPU單元連接的擴展單元可多達三個。有三個擴展單元可 用：20點I/O單元有12點輸入單元和 8點輸出單元。將 3個20點I/O單元與60內裝I/O 緞子的CPU單元連接就得到120點I/O的最大I/O容量。本設計在兩種方式下的輸入點共有 30個（輸入端子有24個，輸出端子有 6個），超出PLC本身24個輸入點，由于手動和自動 只能以一

7、種方式工作，故某些輸入點可以分時復用，一點頂兩點用，還考慮留有15%- 20%余量，所以本系統選用 60點I/O端子的PLCPLC外部接線圖如圖3-2所示。其中，高速計數的輸入點是00000; QF2是控制PLC的電源通斷，FU4對PLC以及其外部電路起過載保護作用；S1選擇開關對工作方式進行選擇 （手動或自動），接通是為手動方式，斷開時為自動方式；SB0為落刀按鈕，控制落刀程序；SB1為抬刀按鈕，控制抬刀程序；SB2臺面向前按鈕；SB3為臺面向后按鈕；SB4為刀架停止按鈕；SB5為臺面停止按鈕；SB6為帶鋸啟動按鈕；SB7為帶鋸停止按鈕；S2為磨刀開關，控 制磨刀程序；SB8為總停按鈕；SB

8、9自動啟動按鈕；ST1為落刀限位開關；ST2為抬刀限位開關；ST3臺面前到位開關；ST4臺面后到位開關；撥盤開關用來輸入一位十進制數的09,或一位十六進制數的 0F;四個撥盤開關分別用來設定百、十、個小數位數，利用每個撥 盤開關的撥碼盤調整各撥碼開關的值；二極管對PC輸入點進行擴展避免形成寄生電路，導致自動和手動輸入相互干擾，造成混亂；FR1FR2熱繼電器起到過載保護作用；KMKM7交流接觸器線圈，用來控制交流接器的閉合與斷開；KM5 KM6分別為KM5 KM6接觸器輔助觸頭控制線圈KM5 KM6 KM7的先后工作的順序；KM3 KM4分別為KM3 KM4接觸器的輔助 觸頭控制線圈KM3 KM

9、4的先后工作順序。在自動方式下，SB0SB5按鈕失去作用；在手動方式下，撥盤開關輸入無效。I/O分配表(1)輸入單元撥盤開關4個分別為小數位、個位、十位、百位接近開關SW1個選擇開關S11個磨刀開關S22 個按鈕SBCSB9 10個限位開關ST1ST4 4個輸出單元交流接觸器線圈 KMKM7 7個輸入點23個，輸出點7個，為考慮到以后對系統的擴展， 在PLC選型號時須留有15%20%勺備用點，所以選用 60點I/O端子的PLG (I/O 分配表見表3-3)制程序設計控制程序分三部分來設計的分別：公用程序、手動程序、自動程序。其中公用程序完成對帶鋸電機、磨刀電機、臺面剎車的控制。手動或自動的工作

10、狀態由20002表示，當20002為"0”時表示手動狀態，為"1”時表示自動狀態。1公用程序設計程序圖5-1所示為公用程序，主要完成對帶鋸電機、磨刀電機、臺面剎車的控制。按下外部硬件電路圖中的按鈕 SB6, 00001常開觸點得電閉合，帶鋸電機01000000030100001001圖5-1公用程序線圈得電電機運行工作并自鎖，01000輔助常開觸點閉合，同時臺面剎車 01002繼電器得電運行；按下外部硬件電路圖中的 S2磨刀開關，00003常開觸點得電閉合磨刀線圈01001得電電機運行工作；按下外部硬件電路圖中的選擇開關 S1,00011常開觸點得電閉合，JMP（ 04）0

11、0跳轉指令執行，執行手動控制程序。2手動程序的設計andM指令ANDW34）為字邏輯與運算指令，I1是輸入數據1,其范圍是：IR、SR HR AR LRTC DM *DM #。I2 是輸入數據 2 其范圍是：IR、SR HR AR LR、TC DM *DM #。R是結果通道，其范圍是：IR、SR HR AR LR DM *DMo當執行條件為 ON時，將輸入數據1和輸入數據2按位進行邏輯與運算，并把結果存入通道 R中。對標志位的影響：當間接尋址DM不存在25503為ON當結果為 0000時25506為ON程序如圖5-2所示，20002為“0”時進入手動工作狀態，RESET20002置手動工作標志

12、。按下外部硬件電路圖中的按鈕SB6 00001常開觸點得電閉合，帶鋸電機01000線圈得電電機運行工作并自鎖，01000輔助常開觸點閉合，01000輔助常閉觸點斷開：按下外部硬件電 路圖中的按鈕 SBQ 00106常開觸點得電閉合，SET 01005落刀置位。按下外部硬件電路圖中的按鈕SB1, 00107常開觸點得電閉合， SET 01006抬刀置位。當外部限位開關 ST1閉合 時，常開觸點00006得電閉合；RESET01005落刀復位；當外部限位開關 ST2閉合時，常開 觸點00007的電閉合，RESET 01006抬刀復位；當按下外部硬件電路圖中的按鈕SB4,常開觸點00110得電閉合,

13、RESET 01005落 刀以及RESET 01006臺刀同時復位。按下外部硬件電路圖中的按鈕 SB2 00108常開觸點得電閉合,SET 01003臺面向前置位。按下外部硬件電路圖中的按鈕 SB3 00109常開觸點得電閉合,SET 01004臺面向后置位。按下外部硬件電路圖中的按鈕 SB5, 00111常開觸點得電閉合,RESET 01003臺面向前以及 RESET 01004臺面向后復位。當外部限位開關ST3閉合時，常開觸點 00008得電閉合，RESET 010003臺面向前復位。當外部限位開關ST4閉合時，常開觸點 00009得電閉合，RESET01004臺面向后復位。當按下外部硬件

14、電路圖中的按鈕SB8時，常開觸點00004得電閉合，RESET01005落刀、RESET 01006抬刀、RESET 01003臺面向前、 RESET 01004臺面向后都復位。 JME（ 05）00為跳轉結束指令，說明了手動程序執行已完成。3自動程序設計當20002為“ 1”時，切片機進入自動控制狀態，在自動程序里，選用2300023005這6個內部輔助繼電器作為工作的步標志，控制循環動作，其功能表如圖5-3所示。普通計數器對外部事件的計數頻率受到掃描周期（一般數十ms）及輸入濾波器時間常數（180ms）限制，而高速計數器的計數頻率不受這兩者的影響，從而可以獲得較高的計 數頻率（CPM2A高

15、速計數器的最大響應頻率為20kHz）。CTBL指令比較表登記指令 CTBL（ 63）,用來登記一個高速計數器的比較表。(1) 格式:P 是定義符，取000。C是控制數據，取值范圍是：000、001、002、003。TB是比較表開始通道，其范圍是：IR、SR HR AR LR DM * DM。(2)功能：當執行條件為ON時，根據控制數據 C的值，完成表9所示的4種功能之一。當C=000或002時，TB的內容是比較次數 (BCD，TB+1的內容是目標值 1的低4位(BCD， TB+2的內容是目標值1的高4位(BCD，TB+3的內容是比較1的中斷子程序號；TB+4的內 容是目標值2的低4位(BCD，

16、TB+5的內容是目標值 2的高4位(BCD，TB+6的內容是比 較2的中斷子程序號；，依次類推。當 C=001或003時，TB的內容是下限值1的低4位(BCD，TB+1的內容是下限值 1的高4位(BCD，TB+2的內容是上限值 1的低4位(BCD， TB+3的內容是上限值1的高4位(BCD，TB+4的內容是比較1的中斷子程序號；TB+5的內 容是下限值2的低4位(BCD，TB+6的內容是下限值 2的高4位(BCD，TB+7的內容是上 限值2的低4位(BCD，TB+8的內容是上限值 2的高4位(BCD，TB+9的內容是比較2的 中斷子程序號；，依次類推。表5-1 CTBL指令控制數據的定義C功

17、能000登記一個目標值比較表，并啟動比較001登記一個區域比較表，并啟動比較002登記一個目標值比較表，用INI指令啟動比較003登記一個區域比較表，用INI指令啟動比較程序如圖5-4所示，初始步的產生及中間步的轉換不是采用通常的啟保停電路的結構形 式，而是用 SET/RESET(置位/復位)指令來實現啟保停電路功能的。按下外部硬件電路圖 中的按鈕SB6, 00001常開觸點得電閉合，帶鋸電機01000線圈得電電機運行工作并自鎖,01000輔助常開觸點閉合，01000輔助常閉觸點斷開：選擇開關S1打到自動時，JMP(04)00跳轉指令執行，執行自動控制程序。 DIFU( 13) 20001為上

18、升沿微分指令，當 20001的條 件由OFF變為ON (即上升沿)時，繼電器 20001維持一個掃描周期的 ON狀態；20001常開觸點閉合： ANDW(34清輸出；MOV( 21) #000 IR230 所有步清零； MOV( 21) #0001 DM000 為 DM000置 1 ； MOV( 21) #000 DM002 為 DM002清 0 ；MOV( 21) #000 DM003為 DM003置 000； RESET20000 自動運行標志清零；SET20002 置自動工作標志；SET23000步0置位,23000常開觸點得電閉合；25315為初始化脈沖。按下 外部硬件電路圖中的按鈕

19、SB9,00005常開觸點得電閉合，SET20000自動運行標志置1,20000 常開觸點得電閉合； SET 23001步1置位，23001常開觸點的電閉合、RESET 23000步0復位；01004線圈得電臺面后移；當外部限位開關 ST4得電閉合時，00009常開觸點得電閉合， 常閉觸點斷開，SET 23002步2置位，23002常開觸點得電閉合；RESET 23001步1復位；MOV（ 21）IR001 DM0001、MOV（ 82）IR000 #1210 DM0001 讀撥盤開關設定值，將脈沖數送 至DM001（ DM002已置0）； 25200高速計數器復位；CTBL（ 63）登錄比較表目標值比較開始； SET23003步3置位；RESET23002步2復位；23003常開觸點得電閉合，01005線圈得電落刀；限位開關ST1得電閉合：00006常開觸點得電閉合，常閉觸點斷開 SET23005步5置位；RESET23003步3復位。23005常開觸點得電閉合，01006線圈的電抬刀至上限位：ST2限位開關得電閉合，00007常開觸點閉合， 常閉觸點斷開，SET23000步0置位；RESET20000自 動運行標志清零；RESET 23005步5復位；JME（ 05）01自動完成，SBN（ 92）000中斷子程序，25313常ON開關， 使SET 23004