剪板机PLC和组态王报告

剪板机把握系统

名目

HYPERLINK\l“_TOC_250022“

1、绪论 1

HYPERLINK\l“_TOC_250021“

设计剪板机的意义 1

HYPERLINK\l“_TOC_250020“

剪板机的概述 2

HYPERLINK\l“_TOC_250019“

2.系统工作原理 2

HYPERLINK\l“_TOC_250018“

3、剪板机的硬件配置 3

HYPERLINK\l“_TOC_250017“

PLC简介 3

HYPERLINK\l“_TOC_250016“

CPU处理模块 4

HYPERLINK\l“_TOC_250015“

剪板机的I/O安排 4

HYPERLINK\l“_TOC_250014“

剪板机的外部接线 6

HYPERLINK\l“_TOC_250013“

剪板机软件设计 7

HYPERLINK\l“_TOC_250012“

编程软件介绍 7

HYPERLINK\l“_TOC_250011“

剪板机机程序设计及分析 8

HYPERLINK\l“_TOC_250010“

程序的设计 8

HYPERLINK\l“_TOC_250009“

程序分析 10

HYPERLINK\l“_TOC_250008“

5、剪板机机监控界面的设计 10

HYPERLINK\l“_TOC_250007“

组态软件的概述 10

HYPERLINK\l“_TOC_250006“

定义数据词典 11

HYPERLINK\l“_TOC_250005“

用户界面的制作 11

HYPERLINK\l“_TOC_250004“

命令语言的编写 12

HYPERLINK\l“_TOC_250003“

6、程序调试 16

HYPERLINK\l“_TOC_250002“

7.试验体会 16

HYPERLINK\l“_TOC_250001“

参考文献 17

HYPERLINK\l“_TOC_250000“

附录Ⅰ程序梯形图 17

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剪板机把握系统

剪板机把握系统

高稳 沈阳航空航天大学北方科技学院

摘要：自动剪板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挨次把握的设备。PLC是近几年进展起来的一种型工业把握器，由于其变成机敏，功能齐全，在工业过程把握中的应用越来越广泛。阐述了如何将先进的PLC把握技术应用到全自动剪板把握系统中，并给出了相应的硬件构造和软件分析，旨在提高剪板机的工作牢靠性，从而增加人工操作的安全性。文中首先介绍了PLC和剪板机的工作原理，在设计硬件的根底上，对软件进展设计，承受组态软件建立人机监控界面，使自动剪板过程得以实现，并能实时的监控输送过程。

关键词：自动剪板；PLC；组态软件；实时监控

1、绪论

设计剪板机的意义

剪板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、长度调整等过程必需按肯定的节拍把握准确度动作，而且不同长度、不同厚度、不同材料的板材,各动作行程、先后挨次、刀具位置等要求都不一样，对于这样的把握要求,传统把握柜很难实现，而且存在比较大的安全隐患，而使用PLC把握技术则不但能实现各种简单功能而且大大简化了线路，消退了安全隐患，因而具有比较高的性价比和牢靠性。

我国使用PLC进展自动把握，至今尚未完全普及。传统的把握系统简单且功能不完善、效率低、牢靠性差、自动化程度不高、安全系数低。全自动PLC剪板机的应用，可以获得较好的把握效果。我国机床行业〔剪板机为主〕在很多方面都依靠国外，关键检测设备和一起绝大多数需要进口解决，严峻阻碍自助创力量的提高和产品的进展。在我国进入快速进展的时期，剪板机市场有所开拓，在教学、科研、生产制造、技术支持、试验检测等环节对外国的依靠性削减，剪板机市场呈现良好进展态势。

因此，我们必需提高剪板机的自主开发、制造力量，加快技术引进和国际合作，才能降低本钱，缩短产品周期，提高生产效率，增加企业的竞争力。

1

剪板机把握系统

剪板机的概述

剪板机英文名为plateshears;guillotineshear，在工业生产过程中经常为剪切板料的剪切机，简洁的工作原理就是使用一个刀片和相对的另外一组刀片作往复直线运动，机械原理和剪刀类似，以此原理来剪切一些板材的机械便成为剪板机。剪板机在机械分类中多属于锻压机械中的一种，剪板机主要应用于金属加工行业，可以适用于建筑、船舶、汽车、冶金、化工、电力、电器等各个场合，也是行业中的一种专用剪板机械，目前随着现代化工业技术的迈进剪板机也开头有了他独特的进展道路，由于加工要求以及剪板加工环境不同，也分为多种类型的机械。

国外的剪板机的技术经过多年进展，目前功能越来越齐全，操作越来越便利。依据国外资料统计，在工业把握中80%都承受PLC来完成，目前国外PLC应用在自动把握这一领域占60%左右。意大利萨瓦尼尼公司研制出的一条S4金属薄板冲剪系统，可将折弯件的图形转换为平面图形。并自动生成冲剪程序，冲剪程序生成后，整个过程无需人工看管和干预。随着国外技术日月异的进展，剪板机必将实现智能化、体系开放化、驱动数据化、通信网络化、设备运行的高速化和加工高精化。

2.系统工作原理

剪板机剪切后应能保证被剪板料剪切面的直线度和平行度要求，并尽量削减板材扭曲，以获得高质量的工件。剪板机的上刀片固定在刀架上，下刀片固定在工作台上。工作台上安装有托料球，以便于板料的在上面滑动时不被划伤。后挡料用于板料定位，位置由电机进展调整。压料缸用于压紧板料，以防止板料在剪切时移动。护栏是安全装置，以防止发生工伤事故。回程一般靠氮气，速度快，冲击小。剪板机如图1所示。

图1剪板机

2

剪板机把握系统

3、剪板机的硬件配置

PLC简介

在工业生产过程中，大量的开关量挨次把握，它依据规律条件进展挨次动作，并依据规律关系进展连锁保护动作的把握，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气把握系统来实现的。1968年美国GM〔通用汽车〕公司提出取代继电气把握装置的要求，其次年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的把握装置，首次承受程序化的手段应用于电气把握，这就是第一代可编程序把握器，ProgrammableController

〔PC〕。

个人计算机〔简称PC〕进展起来后，为了便利，也为了反映可编程把握器的功能特点，可编程序把握器定名为ProgrammableLogicController〔PLC〕，现在，仍经常将PLC简称PC。

PLC的定义有很多种。国际电工委员会〔IEC〕对PLC的定义是：可编程把握器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下而设计。它承受可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行规律运算、挨次把握、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，把握各种类型的机械或生产过程。可编程序把握器及其有关设备，都应按易于与工业把握系统形成一个整体，易于扩大其功能的原则设计。

上世纪80年月至90年月中期，是PLC进展最快的时期。在这时期，PLC在处理模拟量的力量、数字运算的力量、人机接口力量和网络力量得度提高，PLC渐渐进入过程把握领域，在某些应用上取代了在过程把握领域处于统治地位的DCS系统。

PLC具有通用性强、使用便利、适应面广、牢靠性高、抗干扰力量强、编程简洁等特点。PLC在工业自动化把握特别是挨次把握中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。PLC把握器本身的硬件承受积木式构造，有母板，数字I/O模板，模拟I/O模板，还

有特别的定位模板，条形码识别模板等模块，用户可以依据需要承受在母板上扩展或者利用总线技术配备远程I/O从站的方法来得到想要的I/O数量。

PLC在实现各种数量的I/O把握的同时，还具备输出模拟电压和数字脉冲的力量，使得它可以把握各种能接收这些信号的伺服电机，步进电机，变频电机等，加上触摸屏的人机界面支持，施耐德的PLC可以满足您在过程把握中任何层次上的需求。

3

剪板机把握系统

CPU处理模块

CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赐予的功能接收

并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的存放器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的把握信号，去指挥有关的把握电路。

CPU主要由运算器、把握器、存放器及实现它们之间联系的数据、把握及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不行缺少的组成单元。

存储器主要用于存放系统程序、用户程序以及工作数据。PLC常用的存储类型有

RAM、ROM、EPROM、EEPROM。

CPU224模块输入、输出单元的接线图如图2所示。

120/240VAC

1L0.00.10.20.3

2L0.40.50.60.71.0 3L1.11.21.31.41.51.61.7

NL1AC

1 0.00.10.20.30.40.50.60.71.01.11.21.31.4

M

2 1.51.61.72.02.12.22.32.42.52.62.7M

M

L+

24VDC

图2 CPU224模块输入、输出单元的接线图

剪板机的I/O安排

本系统需要17个输入点和9个输出点。依据PLC的特点和系统设计的需要，输入信号包括开关、周期循环按钮、手动按钮等等。输出信号包括电机、刀下切、压钳下压等等。其I/O安排如表1所示。

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剪板机把握系统

表1

元件地址I/O安排

PLC地址〔PLC端子〕

电气符号

〔面板端子〕

功能说明

I0.0

SD

开关

I0.1

SB1

自动循环13次

I0.2

SB2

单周期循环

I0.3

SB3

单步把握

I0.4

SB4

周期停顿

I0.5

SB5

急停

I0.6

SB6

自动返回

I1.0

SQ1

送料限位

I1.1

SQ2

压钳下限位

I1.2

SQ3

刀下限位

I1.3

SQ4

压钳上限位

I1.4

SQ5

刀上限位

I2.0

SB7

手动送料

I2.1

SB8

手动下压钳

I2.2

SB9

手动下刀

I2.3

SB10

手动上压钳

I2.4

SB11

手动上刀

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剪板机把握系统

Q0.0

A

数码管A口

Q0.1

B

数码管B口

Q0.2

C

数码管C口

Q0.3

D

数码管D口

Q0.4

M1

料右行输出

Q0.5

M2

压钳下压输出

Q0.6

M2

刀下压输出

Q0.7

M4

压钳上行输出

Q1.0

M5

刀上行输出

剪板机的外部接线

PLC输入点与系统分为二局部相连接，系统的开关、自动循环13次、单周期循环、单步把握、周期停顿、急停、自动返回分别与PLC输入点I0.0～I0.6相连；送料限位、压钳下限位、刀下限位、压钳上限位、刀上限位分别与输入点I1.0～I1.4相连接；手动送料、手动压钳下压、手动刀下切、手动压钳回位、手动刀回位分别与输入点I2.0~I2.4相连接。

PLC输出点与数码管的A、B、C、D以及物料右行、压钳下压、刀下切、压钳上行、刀上行相连接。外部接线图如图3所示。

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剪板机把握系统

图3 PLC外部接线图

剪板机软件设计

编程软件介绍

STEP7编程软件用于西门子系列工控产品包括SIMATICS7、M7、C7和基于PC的WinAC的编程、监控和参数设置，是SIMATIC工业软件的重要组成局部。

STEP7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。STEP7的全部功能均有大量的在线帮助，用鼠标翻开或选中某一对象，按F1可以得到该对象的相关帮助。

在STEP7中，用工程来治理一个自动化系统的硬件和软件。STEP7用SIMATIC治理

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剪板机把握系统

器对工程进展集中治理，它可以便利地扫瞄SIMATICS7、M7、C7和WinAC的数据。实现

STEP7各种功能所需的SIMATIC软件工具都集成在STEP7中。

剪板机机程序设计及分析

程序的设计

自动装车系统分为三局部。系统启动之后，物料开头右送；假设物料到预设位置，则压钳进展下压；

假设压钳压到底，则刀开头下切。

刀切完之后，压钳和刀一起往上回位，回到上限位完毕，以此进展循环。程序流程图如图3.1所示。

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剪板机把握系统

压料

手动压料

N

是否压紧？

N

是否压紧？

Y

Y

剪料

手动剪料

开头

压块、剪刀上行、系统升压

N

是否停机?

N

是否满13

Y

Y

完毕

选择工作方式

自动方式

手动方式

进料

手动进料

N

N

板材到位？ 板材到位？

Y

Y

N

是否剪

切完毕？

N

是否剪

切完毕？

Y

Y

是否满13

Y

送料

图3.1自动剪板机系统流程图

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剪板机把握系统

程序分析

翻开“开关”，按“单周期循环”按钮，则送料开头；送料到达限位开关I1.0时，送料完毕；压钳开头下压，到压钳下限位限位开关I1.1时，压钳下压完毕；刀开头下切，到了刀切的下限位时，刀切完毕；刀和压钳同时开头回位上行，到各自的上限位时，上行完毕，周期完毕。

当“开关”翻开时，按“自动循环”按钮，会依据上述挨次进展，当完毕时，会重开头一轮。在自动循环过程中按“周期停顿按钮”，在一个周期完毕时会停顿。

手动局部是在于想单独把握每一步的动作，按相应的按钮会有相应的动作。

在工作时候按“急停”按钮，全部的运行会停顿在按下的那一刻，在任意时刻按“自动返回”按钮，则会恢复到初始状态。

当“开关”按钮不翻开时，任何按钮都不能起作用。

5、剪板机机监控界面的设计

组态软件的概述

组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即SupervisoryControlandDataAcquisition〔数据采集与监视把握〕。它是指一些数据采集与过程把握的专用软件。它们处在自动把握系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用机敏的组态方式，为用户供给快速构建工业自动把握系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视把握以及过程把握等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。

组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早消灭在工业计算机把握中，如：DCS(集散把握系统〕组态、PLC〔可编程把握器〕梯形图组态；人机界面生成软件就叫工控组态软件。在其他行业也有组态的概念，如AutoCAD，PhotoShop等。不同之处在于，工业把握中形成的组态结果是用在实时监控的。从外表上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。工控组态软件也供给了编程手段，一般都是内置编译系统，供给类BASIC语言，有的支持VB，现在有的组态软件甚至支持C#高级语言。

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剪板机把握系统

定义数据词典

在系统中要先对不同类型的数据进展定义才能进展系统的设计。本系统实时数据的定义如图5.2所示。

用户界面的制作

皮带输送机的欢送界面如4所示，监控系统界面如5.3所示。

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剪板机把握系统

命令语言的编写

用户界面制作完成后要与界面编制程序，程序是用户界面的后台支持。一方面程序使得用户界面与下位机PLC实现通讯，使用户界面可以把握系统的运行。另一方面程序建立了画面中动画和系统状态的联系，使用户画面中可以实时的反响系统的运行状况。本系统编写的命令语言如下：

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剪板机把握系统

//送料限位

if(\\本站点\送料滑块==100)

{\\本站点\送料限位=1;}else{\\本站点\送料限位=0;}

//压钳下限位

if(\\本站点\压钳滑块==100)

{\\本站点\压钳下限位=1;}else{\\本站点\压钳下限位=0;}

//刀下限位

if(\\本站点\刀滑块==100)

{\\本站点\刀下限位=1;}else{\\本站点\刀下限位=0;}

//压钳上限位

if(\\本站点\压钳滑块==0)

{\\本站点\压钳上限位=1;}else{\\本站点\压钳上限位=0;}

//刀上限位

if(\\本站点\刀滑块==0)

{\\本站点\刀上限位=1;}else{\\本站点\刀上限位=0;}

//自动13次指令

if((\\本站点\周期停顿==0&&\\本站点\急停==0&&\\本站点\自动返回==0&&\\本站点\自动13次指令==1||\\本站点\自动循环13次==1)&&\\本站点\开关==1&&\\本站点\计数器!=13)

{\\本站点\自动13次指令=1;}else{\\本站点\自动13次指令=0;\\本站点\计数器=0;}

//刀回位瞬间

if(\\本站点\刀滑块==10&&\\本站点\刀回位指令==1)

{\\本站点\回位瞬间指令=1;}else{\\本站点\回位瞬间指令=0;}

//单周期循环指令

if((\\本站点\单周期循环==1||\\本站点\单周期循环指令==1||\\本站点\周期停顿==1)&&\\

本站点\回位瞬间指令==0&&\\本站点\急停==0)

13

剪板机把握系统

{\\本站点\单周期循环指令=1;}else{\\本站点\单周期循环指令=0;}

//单步指令

if(\\本站点\开关==1&&\\本站点\单步把握==1)

{\\本站点\单步指令=1;}else{\\本站点\单步指令=0;}

//挨次移动指令

if(\\本站点\自动13次指令==1||\\本站点\单周期循环指令==1||\\本站点\单步指令)

{\\本站点\挨次移动指令=1;}else{\\本站点\挨次移动指令=0;}

//送料指令

if((\\本站点\挨次移动指令==1&&\\本站点\压钳上限位==1&&\\本站点\刀上限位==1||\\

本站点\手动送料||\\本站点\料右行指令)&&\\本站点\开关==1&&\\本站点\送料限位

==0&&\\本站点\急停==0&&\\本站点\自动返回==0)

{\\本站点\料右行指令=1;}else{\\本站点\料右行指令=0;}

//压钳下行指令

if((\\本站点\挨次移动指令==1&&\\本站点\送料限位==1&&\\本站点\压钳上限位

==1&&\\本站点\刀上限位==1||\\本站点\手动下压钳==1||\\本站点\压钳下压指令==1)&&\\本站点\开关==1&&\\本站点\急停==0&&\\本站点\自动返回==0&&\\本站点\压钳下限位==0)

{\\本站点\压钳下压指令=1;}else{\\本站点\压钳下压指令=0;}

//刀下行指令

if((\\本站点\挨次移动指令==1&&\\本站点\压钳下限位==1&&\\本站点\刀上限位==1||\\

本站点\手动下刀==1||\\本站点\刀下切指令==1)&&\\本站点\开关==1&&\\本站点\急停

==0&&\\本站点\自动返回==0&&\\本站点\刀下限位==0)

{\\本站点\刀下切指令=1;}else{\\本站点\刀下切指令=0;}

//压钳回位指令

if((\\本站点\挨次移动指令==1&&\\本站点\刀下限位==1||\\本站点\自动返回==1||\\本站点\手动上压钳==1||\\本站点\压钳回位指令==1)&&\\本站点\开关==1&&\\本站点\急停

==0&&\\本站点\压钳上限位==0)

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剪板机把握系统

{\\本站点\压钳回位指令=1;}else{\\本站点\压钳回位指令=0;}

//刀回位指令

if((\\本站点\挨次移动指令==1&&\\本站点\刀下限位==1||\\本站点\自动返回==1||\\本站点\手动上刀==1||\\本站点\刀回位指令==1)&&\\本站点\开关==1&&\\本站点\急停==0&&\\本站点\刀上限位==0)

{\\本站点\刀回位指令=1;}else{\\本站点\刀回位指令=0;}

//回位瞬间料回零

if(\\本站点\回位瞬间指令==1)

{\\本站点\送料滑块=0;\\本站点\板下落指令=0;\\本站点\切掉板下落=0;}

\\送料滑块右移

if(\\本站点\料右行指令==1)

{\\本站点\送料滑块=\\本站点\送料滑块+10;}

\\压钳下移

if(\\本站点\压钳下压指令==1)

{\\本站点\压钳滑块=\\本站点\压钳滑块+10;}

\\刀下移

if(\\本站点\刀下切指令==1)

{\\本站点\刀滑块=\\本站点\刀滑块+10;}

\\压钳上移

if(\\本站点\压钳回位指令==1