PLC在剪切机控制系统中的应用.doc

本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):PLC在剪切机控制系统中的应用(英 文):Application of PLC in shear control system姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 II湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日36 毕业论文（设计）任务书课题名称：PLC在剪切机控制系统中的应用学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词： 剪切机； PLC；送料小车2、毕业论文（设计）内容要求：1、了解剪切机的工作原理。2、规划系统的控制要求。3、设计剪切机的PLC控制系统。4、主电路设计。5、完成系统程序设计并仿真，实现对系统送料小车左行右行以及板料剪切和板料统计的高性能控制。3、文献查阅指引：1黄 净电气控制及可编程序控制器M北京：机械工业出版社，2004：12-182林明星电气控制及可编程序控制器M北京：机械工业出版社，2004：7-303李道霖电气控制与PLC原理及应用M西门子系列：电子工业出版社，2009：4-324廖常初PLC编程及应用M北京：机械工业出版社，2003：13-685葛志凯电气控制与PLC技术及实训M北京：科学出版社，2010：45-606吴 丽电气控制与PLC应用技术M北京：机械工业出版社，2008：20-377吕光，俞莉莉等用PLC实现运动板材的精确定长切割J 微计算机信息，2006，8-1：99-1028徐德，孙同景可编程控制器PLC应用技术M济南：山东科学技术出版，2001：12-529徐克明等主编可编程控制器原理与程序设计M西门子系列：电子工业出版，2002：15-3610王兆义可编程控制器使用技术M北京：机械工业出版社，2004：18-3211钟肇新可编程控制器原理及应用M广州：华南理工大学出版社，1999：11-1812李明河可编程控制器原理与应用M合肥：合肥工业大学出版社，2010：20-2913Ren Sheng-leDevelopment of PLC-based Tension Control SystemMChinese Journal of Aeronautics202007：16-2614MParedes，MSartor，CMascletAn optimization process for extention spring designJComputer Methods in Applied Mechanics and Engineering2001，191(8)：783-79715Siemens AGWorking with STEP7V5.2 Getting StartedM2004：24-534、毕业论文（设计）进度安排：1、2012年11月30日指导教师给学生下达任务书，2012年12月26日前完成开题。开题时间：2012年12月23日2、第8期第7周（2013.4.7-4.13）中期检查，指导教师填写好中期检查表。3、第9周拿出初稿。4、第11周，正式答辩前，学生根据自身完成的情况提出答辩申请，并填写“学生答辩申请及资格审查表”。5、第11周（2013年5月8日）学生毕业论文(设计)定稿，准备答辩；6、答辩时间：2013年5月18日-19日。教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目PLC在剪切机控制系统中的应用作 者 姓 名罗得所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称游珍珍 讲师预计字数10000开题日期2012.12.25选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解全自动剪切机广泛的应用于在板材加工系统中,板料长度检测，板料进料、压紧、走刀、落料、长度调整等过程必须按一定的节拍控制精确度动作，而且不同长度、不同厚度、不同材料的板材,各动作行程、先后顺序、刀具位置等要求都不一样。可编程控制器具有可编程序的特点,运行时可以根据要求,自动选择控制算法、适应性强、可编程控制器采用软件代替硬件的方法,可以简化线路,使控制设备的性能价格比不断提高,本设计的研究目的,在于探索在板材加工中,应用可编程控制技术,实现板材加工的自动控制。随着技术的发展，控制功能不断增强，可编程程控器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。综合考虑设备的性能/价格比，显示直观性、外表美观性、灵活性等诸方面因素,本设计采用可编程控制器，根据自动剪切机对控制系统的要求进行方案设计。 主要内容：本文阐述了剪切机的工作原理以及PLC在剪切机控制系统中的应用，并对可编程控制器（PLC）S7-200进行了详细的介绍。然后在此基础上，提出了以S7-200PLC为主要器件设计剪切机控制系统的方法。最后，给出了系统的梯形图程序设计，并进行了系统仿真。本设计采用可编程控制器控制剪切机能实现对开关量信号的逻辑控制以及实现与上位计算机等智能设备之间的通信。因此，具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。绪论主要是讲述选题的背景和意义以及国内外的研究状况，第一章讲述剪切机的结构及工作原理，第二章讲述如何进行系统方案的设计，第三章讲述机械部分PLC控制系统和PLC控制器的选择。第四章主要讲述编程以及梯形图的设计，第五章就是系统仿真，首先是仿真软件简介，然后显示仿真结果。研究方法：（1）理论准备阶段，查阅资料；（2）确定系统各个部分，并开始进行系统设计；（3）对整个系统进行编程和仿真,模拟测试其正确性。完成期限和采取的主要措施：完成期限：2012年11月到2013年5月主要措施：严格遵照湖南科技学院毕业论文（设计）工作管理办法的指示精神，结合个人的实际情况，完成这项设计所采用的主要措施有两条：一是密切联系。联系本组设计成员及毕业设计指导导师，寻求有关毕业设计信息，确定设计课题方向与设计内容；二是虚心学习。利用课余时间到图书馆和网络上查阅资料，并虚心向老师请教和同学进行学习交流，保障毕业设计的顺利完成。主要参考资料：1黄 净电气控制及可编程序控制器M北京：机械工业出版社，2004：12-182林明星电气控制及可编程序控制器M北京：机械工业出版社，2004：7-303李道霖电气控制与PLC原理及应用M西门子系列：电子工业出版社，2009：4-324廖常初PLC编程及应用M北京：机械工业出版社，2003：13-685葛志凯电气控制与PLC技术及实训M北京：科学出版社，2010：45-606吴 丽电气控制与PLC应用技术M北京：机械工业出版社，2008：20-377吕光，俞莉莉等用PLC实现运动板材的精确定长切割J 微计算机信息，2006，8-1：99-1028徐德，孙同景可编程控制器PLC应用技术M济南：山东科学技术出版，2001：12-529徐克明等主编可编程控制器原理与程序设计M西门子系列：电子工业出版，2002：15-3610王兆义可编程控制器使用技术M北京：机械工业出版社，2004：18-3211钟肇新可编程控制器原理及应用M广州：华南理工大学出版社，1999：11-1812李明河可编程控制器原理与应用M合肥：合肥工业大学出版社，2010：20-2913Ren Sheng-leDevelopment of PLC-based Tension Control SystemMChinese Journal of Aeronautics202007：16-2614MParedes，MSartor，CMascletAn optimization process for extention spring designJComputer Methods in Applied Mechanics and Engineering2001，191(8)：783-79715Siemens AGWorking with STEP7V5.2 Getting StartedM2004：24-53指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2012年12月25日地点 三教517与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）宫彦军教授包本刚副教授贾竹君副教授何红松讲师陈爱武讲师游珍珍讲师会议记录摘要：问题一：本题的设计意义是什么？答：可编程控制器具有可编程序的特点,运行时可以根据要求,自动选择控制算法、适应性强、可编程控制器采用软件代替硬件的方法,可以简化线路,使控制设备的性价比不断提高,在板材加工中,实现板材加工的自动控制。问题二：设计目标是什么？答：本设计通过PLC编程控制能够实现指定数目指定长度的板料自动裁剪。问题三：你的设计打算采用哪种PLC实现？答：采用西门子S7-200系列PLC实现。会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目PLC在剪切机控制系统中的应用学生姓名罗得学 号200906002214系 别电子工程专 业电子信息工程指导教师游珍珍检查日期2013年4月10日指导教师检查情况记载及修改意见：检查情况：1、已查阅相关资料，对关联知识有一定的了解；2、论文内容引用繁多、抽象；3、论文排版跟格式不规范；4、英文摘要写得不好。修改意见：1. 论文设计目标不够明确，思路不够清晰，需要重新安排章节内容。2. 全文某些段落字体大小、行距不对。3. 论文中的表格公式要按照规范来排版。4. 参考文献按照学校的毕业论文撰写规范写，同时在正文中出现的位置以上标的形式标出。6. 中英翻译有些地方不太流畅。签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目PLC在剪切机控制系统中的应用学生姓名罗得学号220906002214专业班级电信0902班指导教师游珍珍职称讲师系（教研室）电子工程系（电子科学与技术）指导过程记录指导内容记录(一) 根据题目内容，了解PLC的基本知识以及剪切机控制系统的基本原理。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(二)1、到图书馆查找和借阅与选题有关的文献和资料；2、从网上检索和下载与选题有关的文献和资料。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录（三)1、中文摘要要能概括全文的内容突出设计的重点；2、英文摘要要自己翻译，注意语法错误。 学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(四)主体的内容应包括以下几个方面：1、毕业论文总体方案设计与选择的论证；2、对采用PLC控制剪切机进行较全面、客观的理论阐述，应着重指出本研究内容中的创新、改进与实际应用之处； 3、论文应推理正确，结论清晰，无科学性错误。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导过程记录指导内容记录(五)1、加强对剪切机控制系统核心思想的理解；2、参考更多的资料，丰富论文内容； 3、尽量突出说明你自己所做的工作，突出自己的独特之处。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(六)1、将有些地方的字体，行距重新设计； 2、图片要自己用画图软件画，注意格式。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(七)1、按照毕业论文撰写规范排版； 2、参考文献按照学校的毕业论文撰写规范写，同时在正文中出现的位置以上标的形式标出，要有3篇以上外文参考文献。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(八)1、制作一个能反映论文主要内容，可放映35分钟的ppt演示文稿，作答辩陈述用；2、掌握PLC在剪切机控制系统中应用的实际意义、创新、改进和特色之处，设计原理、工作过程等主要内容。学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目PLC在剪切机控制系统中的应用作者姓名罗得所属系、专业、年级电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称游珍珍 讲师字 数10000定稿日期2013.5.8 中文摘要本文阐述了剪切机的工作原理以及PLC在剪切机控制系统中的应用，并对可编程控制器（PLC）S7-200进行了详细的介绍。然后在此基础上，提出了以S7-200PLC为主要器件设计剪切机控制系统的方法，其基本原理是能够实现指定数目、指定长度的板料的自动剪断，并通过运料小车将切好的板料送至下一工序。最后，给出了系统的梯形图程序设计，并进行了系统仿真。本设计采用可编程控制器控制剪切机能实现对开关量信号的逻辑控制以及实现与上位计算机等智能设备之间的通信。因此，本设计具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。关键词（3-5个）剪切机， PLC， 运料小车 英文摘要This article elaborated the basic principle of shear machine and the application of programmable logic controller (PLC) in shearing machine control system, and made correlated introduction to S7-200 PLC. Then on basis of these, proposed the method of taking S7-200 PLC as the main component design shearing machine control system, its basic principle is that achieve automatically cut a specified number, specify length of sheet and sent to the next process by material transport trolley. Finally, the article proposes the design of system ladder programming, and produces the system simulation. This design uses the programmable controller shear function logic control switch signal and communication between the host computer and other smart devices. Therefore, the design is simple to operate, reliable, easy to modify process parameters, high degree of automation. 关键词(3-5个)shear machine, programmable logic controller, material transport trolley 指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目PLC在剪切机控制系统中的应用作者姓名罗得所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称游珍珍 讲师答 辩 会 纪 要时间2013年5月18日地点三教517答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）宫彦军教授包本刚副教授贾竹君副教授何红松 讲师陈爱武 讲师游珍珍讲师答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：问题一：剪切机与3D打印机有联系吗？（宫老师）答：剪切机一般什么用于板料切割，工业生产。3D打印机用于打印固定模型，是一种快速成型技术的机器，是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料通过逐层打印打印的方式来构造物体。问题一：剪切机对剪切材料有什么限制吗？（宫老师）答：主要适用于钢板、铜板、镍板等金属材料的切割。问题一：本设计只有软件吗？（包老师）答：不是只有软件设计，还有少部分的硬件设计。主要是为了用软件实现一种控制，使得线路简单，控制更方便。会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录绪论11剪切机工作原理及PLC概述31.1 剪切机的工作原理31.2 PLC概述41.2.1简介PLC41.2.2 PLC的特点51.2.3 PLC的工作过程52系统方案设计72.1系统的控制要求72.2总体设计方案73 硬件设计83.1剪切刀83.2进料装置E103.3压料装置B103.4送料小车装置F113.5 PLC控制器的选择124 软件设计144.1 I/O端口分配144.2 程序流程图154.3 系统的梯形图165 系统仿真275.1 仿真软件简介275.2 仿真结果27结论34参考文献35致 谢36 插图索引图1 PLC的扫描工作过程5图2硬件结构图8图3电机正反转程序流程框图9图4继电器-接触器电气控制原理10图5自动剪切机PLC控制系统I/O端口配图14图6 控制系统的流程图16图7 系统的梯形图20图8 小车空载28图9 系统启动，小车左行29图10 小车运行到位，开始送料29图11 送料到位，压块下移30图12 压块压紧，剪切刀下移31图13 板料落入小车，小车右行32图14 小车停止，卸货33图15 压块复位，剪切刀复位33附表索引表1 I/O地址分配表15 PLC在剪切机控制系统中的应用摘 要本文阐述了剪切机的工作原理以及PLC在剪切机控制系统中的应用，并对可编程控制器（PLC）S7-200进行了详细的介绍。然后在此基础上，提出了以S7-200PLC为主要器件设计剪切机控制系统的方法，其基本原理是能够实现指定数目、指定长度的板料的自动剪断，并通过运料小车将切好的板料送至下一工序。最后，给出了系统的梯形图程序设计，并进行了系统仿真。本设计采用可编程控制器控制剪切机能实现对开关量信号的逻辑控制以及实现与上位计算机等智能设备之间的通信。因此，本设计具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。【关键词】：剪切机 PLC 送料小车 Application of PLC in shear control system AbstractThis article elaborated the basic principle of shear machine and the application of programmable logic controller (PLC) in shearing machine control system, and made correlated introduction to S7-200 PLC. Then on basis of these, proposed the method of taking S7-200 PLC as the main component design shearing machine control system, its basic principle is that achieve automatically cut a specified number, specify length of sheet and sent to the next process by material transport trolley. Finally, the article proposes the design of system ladder programming, and produces the system simulation. This design uses the programmable controller shear function logic control switch signal and communication between the host computer and other smart devices. Therefore, the design is simple to operate, reliable, easy to modify process parameters, high degree of automation.【Key words】shear machine, programmable logic controller, material transport trolley绪论目前我国机械制造业存在大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时，可以应用微电子技术改造这些已有通用设备,比如用数显、数控装置改造通用设备，提高单机自动化程度1；用可编程控器改造通用机床、专用机床、组合机床及自动设备与半自动设备组成的生产线，这样可以把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来，这是一条低成本、高效益，符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。在我国,国家政策对发展低成本自动化的重要性等方面进行了大力的支持,以工业用剪切机为对象，探讨了全自动剪切机智能控制系统的实现方案2。根据实际需要和市场的需求，在常规的可编程控制器（PLC）和单片机控制中，选择了以可编程控制器为主的控制方案。自动剪切机是一种可按加工要求，将金属板材剪开、自动计数、并由送料车送到下一工序的顺序控制的设备，它要求其控制设备具有很强的抗干扰能力3。PLC是近几年发展起来的一种新型工业控制器，由于它把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广泛等优点与控制器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来，而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等特点，在工业程控中的应用越来越广泛。加之PLC以其在硬件设计中采用了屏蔽、滤波、光电隔离等技术，在软件设计中采用了故障检测、信息保护与恢复等措施，进一步提高了PLC的可靠性。故本文采用了以工业顺序控制过程中广泛使用的可编程控制器（PLC）对自动剪切机进行控制4。通过对自动剪切机的工作原理的分析，提出总体设想，初步设计了电气传动部分的设计方案和PLC控制的程序流程图。可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，他是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置5。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC。可编程控制器是60年代末在继电器系统上发展起来的，当时称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。可编程控制器的产生和发展与继电器控制系统有很大的关系6。继电器是一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关，但在复杂的控制系统中，故障的查找和排除非常困难，不适应于工艺要求发生变化的场合。由此，产生了可编程控制器，它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，用面向控制过程、面向用户的简单编程语句，适应工业环境，是简单易懂，操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制器，是当代工业自动化的主要支柱之一。可编程控制器具有丰富的输入/输出接口，并具有较强的驱动能力，但它的产品并不针对某一具体工业应用，其灵活标准的配置能够适应工业上的各种控制。在实际应用中，其硬件可根据实际需要选用配置，其软件则需要根据要求进行设计。随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程控器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程7。随着可编程控制器技术的发展，传统机械设备