基于PLC的剪卷板控制系统.docx

摘要

随着中国制造2025的先进制造基本目标的落实，机械制造业的发展面临着巨大挑战，高效率、高精度和低能耗成为了当今制造业的主题【1】。与此同时，市场对板材的需求与日俱增，金属结构以及机械制造业的需求较为突出。这需要产业不断的升级改造来满足日益增长的需求。目前国内大多数中小型卷板加工企业有设备老化、精度不高、效率一般、自动化水平偏低等问题,且大多为半自动停剪的工作模式，故实际情况出发,对原有设备的升级整合和技术创新，设计一种自动剪卷板控制系统尤为迫切。论文设计的剪卷板控制系统的主控单元是汇川AM400系列PLC,放卷配合矫平送料平稳匀速放卷，裁刀飞剪精确控制板材加工尺寸,将大块金属板材进行自动循环剪切加工,并由送料运送到后道工序进行成品码垛。

关键词：剪卷板；PLC；控制系统；

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章 剪卷板工艺 1

1.1系统概述 1

1.1.1基本情况 1

1.1.2传统模式 1

1.1.3升级创新 1

1.2设备结构原理 1

1.3控制要求 2

第二章 AM400系列PLC介绍 3

2.1AM400PLC概述 3

2.1.1硬件配置 3

2.1.2总线控制 4

2.1.3任务优先级 4

2.2软件功能特点 4

2.3PLC编程一般步骤 5

第三章方案设计 6

3.1硬件设计 6

3.2网络连接 6

3.3IO点位规划 7

第四章程序设计 9

4.1工艺过程 9

4.2软件设计 10

4.3画面设计 20

第五章结语 26

5.1主要特点 26

5.2注意事项 26

参考文献 27

致谢 28

剪卷板工艺

1.1系统概述

1.1.1基本情况

栾雪峰等人基于PROFIBUS-DP现场总线对自动横剪生产线进行了设计与研究【1】。王耀等人研究了液压摆式剪板机，并对机架进行了相应的有限元分析【2】。

李轲等人基于RAM对剪板机的数控系统进行了模块化开发【3】。王志勇等人研究了应用集成技术在剪板机嵌入式数控系统的应用【4】。佚名等人撰写了剪板机技术未来发展趋势【5】。张耀等人对剪板机数控系统进行了设计【6】。GustafssonE等人对金属材料剪板机的程序进行了设计与仿真【7】。RamsehR等人研究了斯沃数控系统的误差追踪控制【8】。虽然近年来对剪板机的研究逐年增多,但是,大都集中在剪板机的数控系统的设计,关于剪板机的电气控制系统的设计与研究仍未成熟【9】。

本文基于PLC的剪卷板控制系统填补了剪板机从电气角度设计与研究的空白，具有一定的指导性意义。

剪卷板系统用于将金属卷板经过放卷、矫平、送料、剪切成所需长度的平整板材并码垛。适用于加工冷轧和热轧碳钢、硅钢、马口铁、不锈钢及表面涂镀后的各类金属材料。系统是通过张力闭环放卷、齿轮同步传送料和飞剪凸轮剪切的方式,将卷板加工成所需要的定长尺寸的自动化控制系统，配合引料装置、测量编码器等设备实现精准高效的放卷裁剪码垛。

1.1.2传统模式

传统剪卷板设备使用变频器控制加工板材的定长，往往是在位置到达前让电机减速，靠行程开关或者接近开关触发变频器减速停车，这样易造成定位不准，板材加工精度不高等问题，而且由于变频器加减速时间长而导致加工效率较低，变频器频繁启停加减速造成的能耗损失也十分巨大，这也是传统工艺能耗较高的原因。

1.1.3升级创新

基于传统剪卷板系统精度差、效率低、能耗高的缺点，本系统采用PLC运动控制的方式，集放卷、矫平、送料、裁切、码垛于一体，实现连续物料高速运行精准剪切的控制效果，从而大幅提高产品精度与生产效率，连续高速生产降低了启停能耗损失同时降低了对外部电网的冲击。

1.2设备结构原理

图1系统结构原理图

如图1所示，系统主要由5部分机构：放卷、矫平、送料、裁刀、码垛。人工控制上料小车卷板上料，卷板材料从放卷轴途径引料装置、张力摆杆、矫平轴、送料轴等最终到达裁刀轴。放卷轴上储存卷板材料，并提供放卷动力；放卷与矫平机构之间增加张力摆杆，用来补偿卷径变化引发的线速度波动（线速度随卷径变小而降低，张力随线速度减小而增大）；矫平机构主要实现精准矫平；矫平轴与送料轴齿轮同步控制，一般送料轴略快于矫平轴1%~2%的速度；送料轴提供牵引动力，带动卷板材料朝裁刀侧匀速运行,并为成品板材的下料码垛提供动力；裁刀实现运行过程中精准剪切裁断。

1.3控制要求

经过研究与分析，可将系统分解为三块独立的功能：匀速放卷、齿轮同步与飞剪剪切。

匀速放卷指的是线速度匀速，主要实现板料的稳定、高效的放卷，保证待加工物料的稳定供应,主要涉及了张力控制部分的应用。齿轮功