基于PLC的送料切断监控系统的设计

I福建工程学院本科毕业设计（论文）作者承诺保证书本人郑重承诺： 本篇毕业设计（论文）的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。学生签名：年 月 日福 建 工 程 学 院 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 指 导 教 师 承 诺 保 证 书本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业设计(论文)的选题与内容进行了指导和审核，且提交的毕业设计（论文）终稿与上传至“大学生论文管理系统”检测的电子文档相吻合，未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。指导教师签名：年 月 日II目录1、绪论 .11.1 该课题研究背景及意义 .11.2 国内外研究现状 .11.3 本课题研究内容 .12、设计方案的确定 .32.1 系统介绍 .32.1.1 系统内容 .32.1.2 系统要求 .32.2 系统组成 .32.2.1 硬件系统组成 .32.2.2 软件系统组成 .42.3 总体方案的确定 .42.3.1 系统组成框图 .42.3.2 系统实现方法 .52.4 方案论证 .52.4.1 主机的选择 .52.4.2 人机界面的选择 .62.4.3 伺服的选择 .62.4.4 PLC 与人机界面通讯方式的选择 .72.4.5 PLC 与 PC 通讯方式的选择 .72.4.6 用户权限控制方式的选择 .72.4.7 PLC 程序系统总体框架的选择 .83、 硬件系统配置 .93.1 PLC 的 I/O 分配 .93.2 PLC 内部继电器、寄存器使用情况 .103.3 伺服驱动器各端口说明 .133.3.1 伺服驱动器电源使用端口说明 .143.3.2 伺服驱动器 CN1 使用端口说明 .143.4 伺服驱动器参数设置 .143.5 Unicon 内部寄存器使用 .154、软件系统的设计 .164.1 PLC 控制程序设计 .164.1.1 总程序设计 .164.1.2 程序初始化 .174.1.3 按键或传感器检测程序编写 .184.1.4 工作模式程序编写 .194.1.5 输出程序编写 .204.1.6 数据换算程序编写 .214.2 Unicon 人机界面软件设计 .234.2.1 Unicon 界面规划 .234.2.2 登录画面的设计 .234.2.3 手自动、设置画面的设计 .25III4.2.4 数据界面的设计 .275、系统调试 .285.1 PLC 程序的调试 .285.2 Unicon 的调试 .295.3 伺服的调试 .305.4 PLC 与 Unicon 联机调试 .305.5 系统联机调试 .31IV基于 PLC 的送料切断监控系统的设计摘要目前材料切割工作采用以人工劳动力为主的生产模式显得落后,利用 PLC 控制技术和人机界面触摸屏技术控制材料切割加工，对提高加工质量、效率和资源的有效利用起到良好推动作用。本课题提出了利用人机界面触摸屏、PLC 控制器、伺服系统建立送料定长切断监控系统，利用 485 通讯线将控制信号送到伺服等执行系统；选择永宏 MA 机型 PLC 控制器、Unicon 触摸屏、卧龙系列伺服系统，编写了 PLC 控制程序，绘制了 Unicon 人机操作界面，搭建好系统后进行了调试。实现了在线监控，Unicon 触摸屏上可以实时显示工作台加工情况、用户设置信息、系统状态信息等；操作者可以通过对 Unicon 画面中组件的操作，经 PLC 处理后完成对系统的实时控制。 关键词： PLC 控制，定长切断，人机界面，实时监控VAbstractAt present material cutting work using artificial labor-based production patterns seem backward, the use of PLC control and man-machine interface touch screen control technology material cutting, to improve processing quality, efficient and effective use of resources play a good role in promoting. This paper proposes the use of man-machine interface touch screen, PLC controller, servo system, the establishment of long convinced sent off monitoring system, using 485-line signal to the servo control and other execution system; select models MA Yonghong PLC controller, Unicon touchscreen Wolong series servo system, PLC control program written, drawn Unicon man-machine interface, to build a good system after commissioning. To achieve an online monitoring, real-time display table machining conditions on Unicon touch screen, the user setting information, system status information; the operator can operate Unicon screen components, processed by the PLC to complete real-time control system through.Keywords: PLC control, fixed-length cut, man-machine interface, real-time monitoring01、绪论1.1 该课题研究背景及意义在大多数的传统工业现场，切割钢筋采用的方法为机械定尺进行切割。该方式以工人操作为主，且定长切断的精度很大程度上会因为定尺的长度变化而受到影响。并且容易出现操作失误：切割长了再需进行一次割，切割短了则原材料沦为废品。工程上如果使用了此类型不合格的钢材，对日后建筑安全的影响造成隐患。在目前科学技术日渐深入各个领域，此种生产方式显得浪费人力成本、效率不高。为此，该课题提出利用永宏PLC 系列产品解决传统模式下定尺切割的低效率、浪费人力资源等问题。当下 PLC 产品应用于工业控制的案例层出不穷，PLC 技术日渐融入工业生产，成为工业控制不可缺少的一份子。基于 PLC 控制的定长切割系统既节省了人力劳动成本，又提高了工业生产效率，可以为整个工业流程创造更多的利润 123。1.2 国内外研究现状国内当前切割机和国外的切割机比起来，存在一定偏差。由于切断机本身含有的技术不多，容易被仿制，其中利润提不高。国内切断机厂家大多以老式生产为主，没有寻求技术突破。国内切断机的偏离轴心的距离较小，在生产时不利于员工操作；在精度、最大负荷、磨损等方面做的没有国外的好；刀片为单螺栓加固，同国外的双螺栓加固比起，刀片在受力和使用寿命等性能较差；切断次数为每分钟 30 次左右，少于的国外 50次，工作效率从而低于先进水平；国内切断机构造分为全开、全闭、半开半闭三类型，采用稀油式润滑、飞溅式润滑；在设备上国外厂家肯下资本，技术水平较高，而国内总体设备老化，生产途中多靠人力等提升利润，机型质量和性能有待提高。目前除物理刀片切割外，激光切断是国家很看重的一项技术。激光切断机以其特有的优点，是切割机发展的方向1.3 本课题研究内容（1）对本课题背景、国内外发展状况进行相关研究；（2）给出系统设计方案、完成方案论证组建系统；1（3）完成 PLC、Unicon 触摸屏寄存器或 I/O 口的配置；（4）编写 PLC 控制程序，绘制 Unicon 人机画面；（5）完成各部分调试以及联机调试；22、设计方案的确定2.1 系统介绍2.1.1 系统内容利用永宏PLC系列产品对高速送料切断系统进行控制、监视、实时操作等。2.1.2 系统要求1）由伺服自带的编码器进行高速脉冲量计数，将位移检测信号信息反馈给驱动器，再与PLC送到驱动器的脉冲频率和脉冲数进行比较达到伺服运转条件 4。2）设有俩种工作模式：手动模式、自动模式。自动模式与手动模式自主进行不会相互干扰。模式切换时要考虑实际工程情况，做到不浪费原材料、高效率。3）系统应该设有原料缺少感应检测功能，当缺少原料时，送料电机停止工作等待加料，以保证正常工作4）具有生产流程显示，设定/实际速度、设定/实际长度指示，方便工人观察当前运行情况。5）设计报警界面，当前数据报表、曲线界面。当系统呈现障碍时，应该实时反馈给操作者，以便于操作者及时纠正2.2 系统组成2.2.1 硬件系统组成 本次设计控制系统控制器用到永宏 PLC、人机界面采用永宏 HMI 系列触摸屏、伺服采用卧龙伺服，伺服驱动器采用配套驱动器，伺服上自带编码器。硬件配置图如图 2.13图 2.1 硬件配置图2.2.2 软件系统组成该课题软件系统分为三大块，一是控制器 PLC 软件系统，二是人机界面软件系统。PLC 软件系统负责对这个工程的控制，如通过对传感器、编码器信号的采集，经过程序处理，控制送料电机是否运转、控制裁刀是否动作。人机界面软件系统主要负责信息的显示、工人实时操作的信号通过通讯线传递到控制器。2.3 总体方案的确定2.3.1 系统组成框图图 2.2 系统组成框图42.3.2 系统实现方法本次课题主要实现对送料伺服运行、裁刀的控制和整个系统运行情况的监视。永宏FBs-32MAT-AC 有着 100KHz 脉冲输出能力，可以发送驱动伺服运转的高速脉冲信号。伺服自带编码器可以采集伺服实际走过的位移，反馈到伺服驱动器再由驱动器中的偏差计数器和硬件电路和 PLC 的高速脉冲输出比较处理后得到位移完成信号，送往 PLC 可形成闭环控制。控制程序应分为手动模式和自动模式，按下手动按钮后用户可以执行手动模式下相应的操作，如点动送料、点动后退、点动裁剪等。在自动模式下用户只需按下启动键，系统以用户设置的切割数量为限，自动连续的切割，当尚未超过切断限制，但缺少原材料或着有物体靠近裁刀容易发生危险时，系统会发出警报，并且终止各项动作，等待警报解除再继续工作。监视单元用永宏人机界面 Unicon 来实现，Unicon 是一款具有显示实时画面，方便操控，具有精简的编程元件，齐全的驱动、通讯接口等功能的人机界面。在该设备的软件里我们可以编写所需画面，本课题需要手动画面、自动画面、设置画面、数据画面、登录画面等。首先在登录界面可以管理操作用户的权限，有相应密码的用户才可以登入后操作相应的按键；在手自动画面中设置相应的按键，如自动画面中应有启动、停止、暂停等按钮，在手动画面中应有点动送料、点动后退、点动裁剪等按钮；在设置画面中，应具有设置送料速度、设置送料长度、设置切割数量等按钮。上述相应的按键要一一和PLC 中相应的元件对应，即按下按钮相应 PLC 中的寄存器的值要发生变化。同时 Unicon中的一些显示元件，如已切割长度值要能读取到 PLC 中寄存器相应的值。在工程出现异