1、.機電控制與可編程控制器技術課程設計說明書題目：泡沫塑料自動切邊機設計專業：機械設計制造及其自動化學生姓名：學號：班級：指導教師：設計地點：設計時間：.泡沫塑料切片機控制原理切片機的控制要求(1) 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

2、到50HZ，因此，采用 CPM2A的單相高速計數功能，它的計數頻率可達5KHZ。帶CPM2A鋸操作指令輸交磨輸刀撥盤開關流臺 面向后行程接臺 面接向前近入開觸落關調速齒輪圖 2-1 為切片機控制系統原理圖(2) 工作原理示意圖泡沫塑料切片機把泡沫塑料切成一片片一定厚度的海綿，其工作原理如圖2-2 所示。泡沫塊置于臺面上，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。.上下刀架刀片滑套滑輪滑套左絲杠右絲

3、杠泡沫塑料后前臺面圖 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 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

4、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前到位圖 2-3自動方式下的工作流程硬件電路設計主電

5、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；FU1 FU3 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。KM1KM7 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

6、斷的控制從而達到對電機的控制。FR1 FR2 對各臺電機起（過流、斷相、短路、過載）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M5的控制。.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。CPM2A是一臺設有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

7、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 PLC。PLC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

8、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； SB9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0 F；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

9、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；FR1 FR2 熱繼電器起到過載保護作用；KM1 KM7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、KM4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

10、SB0 SB910個限位開關 ST1ST4 4個(2) 輸出單元交流接觸器線圈KM1 KM7 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%的備用點，所以選用60 點 I/O端子的 PLC。(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

11、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01000.00001000020100000003010000100101003010040100200011JMP（04）00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） 00 跳轉指令執行，執行手動控制程序。2 手動程序的設計ANDW指令ANDW（34）為字邏輯

12、與運算指令，I1 是輸入數據1，其范圍是： IR 、SR、HR、AR、LR、TC、 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、*DM。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。按下外部硬件電路圖中的

13、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SB0， 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，

14、 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

15、下外部硬件電路圖中的按鈕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）0 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（ 1 80ms）限制，而高速計數器的計數頻率不受這兩者的影響，從而

16、可以獲得較高的計數頻率（ CPM2A高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

17、 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）， 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

18、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 5-1CTBL 指令控制數據的定義C功能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

19、， 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

20、0；MOV（ 21） #000 DM003為 DM003置 000； RESET20000 自動運行標志清零；SET 20002 置.自動工作標志；SET 23000 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SB9，00005 常開觸點得電閉合， SET 20000 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

21、 23002 步 2 置位， 23002 常開觸點得電閉合； RESET 23001 步 1 復位；MOV（ 21） IR001 DM0001、 MOVB（ 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 SET 23005 步 5 置位； RESET2

22、3003 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， SET 23000 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 步值置位， RESET 23003 步 3 復位。 RET（ 93）子程序返回。.表 3-3 I/O符號地址SW00000SB600001SB700002S200003SB800004SB900005ST100006ST200007ST300008ST400009百 位00010輸D0S100011小 數00100位 D000101小 數位 D1入小 數00102位 D200103小 數位 D300104個 位D0個 位00105D1SB000106SB100107SB200108SB300109SB400110SB500111分配表符號地址KM101000KM201001KM701002KM501003KM601004KM301005KM