【《某自动剪切控制系统设计方案案例》3300字】

第iv页共31页某自动剪切控制系统设计方案案例目录TOC\o"1-3"\h\u22664某自动剪切控制系统设计方案案例 1316661.1自动剪切控制系统的结构 132711.2自动剪切控制系统的原理 2207981.3自动剪切控制系统的硬件设计 398291.3.1PLC选型 3251471.3.2触摸屏选型 4215101.3.3气动回路的设计 51.1自动剪切控制系统的结构图2-1为自动剪切控制系统的三维立体模型。图2-1自动剪切控制系统结构示意图各区域组成和功能如表2-1所示表2-1各区域组成和功能名称组成功能缓冲区域直线滑块、可调重滚轮快对未处理水管进行暂时储存对正在处理水管进行拉伸静平台固定气缸、伸缩气缸、气动剪刀固定气缸对水管进行固定、伸缩气缸与气动剪刀完成剪切功能动平台夹手气缸对水管进行夹紧直线导轨直线导轨导轨长度决定产品的最长长度翻转平台翻转气缸、翻转平台翻转平台托住未捆扎的水管防止掉落，翻转气缸将平台上捆扎好的水管翻转掉落捆扎区域扎带枪将达成捆扎条件的水管进行捆扎电机组伺服电机、减速机驱动电机控制动平台移动速度控制面板急停按钮、电源指示灯、电源旋钮、人机交互界面通过对控制面板的操作，对系统进行控制控制柜空气开关、伺服驱动器、PLC、电源模块、电磁阀等电器元件的配盘安装，为控制系统打下基础水箱水龙头、箱体存水，将捆扎翻转下来的水管进行冷却1.2自动剪切控制系统的原理先由操作人员把环保型水管穿过一个可以调节配重的区域,通过第二控制面板把环保型水管固定在静平台的进料口处,发出信号满足条件,将检测到的信号发送到可编程控制器进行处理,气动装置由可编程控制器进行动作后，设备实时检测定位移动距离、速度及总个数与把数。启动设备,如果不能够符合控制系统启动的条件,则控制系统就不会进行启动,反之就是启动,水管已经准备完成并发送信号至可编程控制器,可编程控制器通过直线导轨组合动平台进行移动。当直线导轨定位移动到预设的长度时，控制系统接收到信号，控制器开始指令气缸的剪切动作，通过二次衔接移动，将完成剪切的环保型水管拖动至捆扎区域，回到初始状态进行下次循环。当设备完成工件把数时，通过控制器将在捆扎区域内的环保型水管进行捆扎，并由翻转平台动作将捆扎好的环保型水管掉落到注水的水箱中对环保型水管进行初步冷却，以保证后面流程能够顺利进行。水管自动剪切控制系统工作原理如图2-2所示。图2-2自动剪切控制系统工作原理图1.3自动剪切控制系统的硬件设计1.3.1PLC选型长期以来,可编程控制器被认为是我国现代工业过程中的自动化与控制技术领域首选,是自动控制系统应用的技术基础。[4]原因之一是它已经能够直接地为社会自动化管理控制系统提供十分安全、可靠的解决方案。另外在市场份额降低的影响之下，PLC逐渐将依赖的对象转为其他新型技术。PLC采用了新的技术和系统的开放度,并且有了一个合理的价格，这正是PLC的优势所在[5]。在PLC技术不断发展的背景之下，自动控制系统的功能也趋于完善。[6]与此同时，我国的plc技术也将进一步发展。未来plc技术的发展趋势,即现代控制系统的发展趋势,将会更多地是为了实现操作界面的便捷性和人性化。在互联网飞速发展之下，plc技术在自动控制系统中的应用率越来越高，这样的发展趋势一方面会提高其自动化广泛普及的程度，另外也有利于自动控制系统水平逐步升高，这恰恰符合智能社会的发展需求。可编程逻辑控制器（PLC）的功能较为完善，一方面可以进行逻辑运算，另外还具有定时、算数运用等功能。上世纪六十年代末，PCL首次被研发出来，随后在工业中普遍应用。经过几十年的发展，PCL不断优化，现在全球PLC的制造商有两千多家，产品种类更是丰富。[7]。PLC由电源、存储器、输入与输出模块、处理单元等组成，具体组成情况如下图所示。图2-3PLC各模块功能自动化控制系统的触点和继电器是控制部分的主要部件，传感器、开关等是输入设备的主要部件，另外还有接触器和指示灯等组合成的输出设备，而继电器是自动化控制系统的核心。在实际生产运作中人们发现自动化控制系统在操作、稳定性、工作效率等方面存在一些不足，尤其继电器控制部分的功能不够完善，因此为了提高系统运行的效率，必须进行优化和创新。自动化式剪切控制装置的整体硬件控制系统设计是首先采用了德国西门子的S7-200SMARTCPUST30PLC系统来将其作为剪切设备的控制核心与自动控制器,在设备固定与剪切的整个过程,采用了全自动化的气动装置进行组合,结合双传感器控制直线导轨定位精度与反复定位精度。如下表所示为此型号下PLC各细分型号表格。我们以西门子为例，对其CPU型号做详细的比对。表2-2S7-200SMART各种CPU型号参数型号CR40SR20SR40SR60ST40ST60高速计数器4路30khz4路60khz4路60khz4路60khz4路60khz4路60khz高速脉冲输出3路100KHZ3路100KHZ通信端口22～32～32～32～32～3最大开关量I/O401488最大模拟量I/O-2424242424功能概要：如上表所示，西门子S7-200SMART系列的功能性比较完善，比如说定位精度和高速计算器的工作准确度非常高，另外还具备变频控制的功能，因此使用西门子S7-200SMART系列可以相对缩减一部分设备，降低了成本。在西门子S7-200SMART系列之下，本文根据综合考虑最终选择合适的PLC，太网通信主站使得变频功能的操作简单。比如说将太网通信与伺服驱动器相连，以此来实现对设备的直接控制。PLC还具备程序文件的加密和指令定向传达的功能，这样PLC的安全性得到有效保障。西门子S7-200SMART系列搭载了FINS/TCP、FINS/UDP信息功能，可以为信息指令的传递提供服务。一但外置设备有异常，故障信号可以立马通过PLC进行转达，计算机会在很短的时间内收到故障提醒[8]。1.3.2触摸屏选型人机交互界面（HumanMachineInteraction，简称HMI），本文中所使用的这种技术主要概念是德国西门子公司设计生产的人机交互界面（HMI），型号为Smart700IEV3。触摸屏系统使用的技术是对人体压力通过传感器接口来直接实现压力控制。电阻自动触摸屏是一种电阻式自动触摸屏，其大多数是使用一层透明的玻璃为基层,并在表面依次涂上一层透明具有抗氧化性或非金属(透明被称为导电金属保护电阻)的材质称为塑料导电保护层,上面再依次覆盖着一层能够将外壳和内部壳体的表面经过高温加工后再经热处理光滑和具有抗应力摩擦的玻璃材质和各种塑料导电层、它的内壳和壳体表面也都被同时涂上一层导电保护漆。在它们之间分别设立了一个具有很多细微(直径应小于1/1000英寸)的透明导电隔离层连接点这一特性将内外两层透明导电隔离层分别中间隔开并对其进行绝缘。例如当我们同时使用两个手指操作信号来移动或者触摸一个屏幕时,两层的两个导电信号层就已经在两个触摸点不同的位置之间具备了连续性地相互接触,电阻的数量和频率也会随之发生变化,在屏的X和X或Y的方向上进行位移，在位移过程中会有导电信号产生，信号由触摸屏的控制器接受并处理,该屏的控制器也就可以自动侦测到并得到这一两个方向的连续接触并通过这种计算方式得出(X,Y)的两个移动鼠标位置,再根据大脑模拟器在大脑工作中的移动鼠标并进行计算。本文所用的触摸屏参数下表所示。表2-3西门子Smart700IEV3参数分辨率800x600pixelsUSB快速上下载内置存储82MFlashRom支持网络是图2-4西门子HMI控制面板图2-4所示是控制面板，操作人员通过控制面板可以了解机器运行情况，电源开关在最右边，是一个圆形按钮，为设备提供电源，当设备上电时，左边的电源指示灯会亮起。电源指示灯的左边有一个红色按钮，是紧急停止的按钮，比如说自动剪切控制系统出现问题发出警报提醒时，就可以按下这个按钮使机器暂停工作。另外也可以通过人机界面控制面板来进行程序设置，如有需要可在可视化触屏面板上进行操作来调节相关设置，以此来维护机器正常运行。1.3.3气动回路的设计为保证自动剪切设备的正常运行，我们应用了气动三联件，如下图是气动三联件的简图。图2-5三联件设备中的气动驱动系统采用单压与双压驱动回路，可完成固定与剪切功能。[9]气动回路的介质为空气，绿色环保且成本非常低，在远距离传输的过程中，即使空气泄露也不会引发污染问题。气动传动反应比液压传动更加灵敏，维修保养非常简单，空气稳定性好，即使在易燃易爆的环境中仍然能够工作，而液压回路则维护成本大、对工作