自动切割机设计(共20页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上国家职业资格全国统一鉴定维修电工论文（国家职业资格二级）论 文 题 目： 自动切割铝条设计 姓 名： 张红贵 身 份 证 号： 准 考 证 号： 1611H010 _所 在 省 市： 江苏省昆山市 所 在 单 位：鸿准精密模具（昆山）有限公司 2016年10月【摘要】C7自动化部门一楼钣金加工工作区域，有一个切割机，专门切割铝制产品。加工时，需要卷尺手动测量加工长度，精度不高，易出错；切割时，需要手动控制砂轮，安全系数不高。所以在杨副总的号召下，接手此案件。本设计对汇川PLC、威纶通人机界面、安川驱动器和台达驱动器进行了研究。根据实际情况，人性化设置了两种工作模式便于

2、加工，同时进行防呆设计保护人员安全。最终通过人机界面和PLC的连接，几个物理按键和人机按钮控制，驱动器驱动马达，脉冲发送控制、三色灯的显示，搭建出控制系统，满足设计需要。同时在跟进加工效果的一年时间里，完善一系列相关问题。比较重要问题有脉冲口保护，通过电子齿轮比改变加工速率等【关键词】汇川PLC、维纶通人机界面、防呆设计、脉冲控制目录【前言】虽然使用的PLC和人机界面都是使用过的，但设计中添加了脉冲发送控制马达运转，驱动器的使用都是按套路来输入参数，没有自己尝试过自己控制。设计产品有安全隐患，所以设计中需考虑到安全问题比较多。自动模式下，有一套逻辑问题，编写时容易乱。使用了单片机编写程序中调用

3、子程序的想法。所以这个设计锻炼了我驱动器调节、防呆设计防护及程序编写设计等多方面知识。一、自动切割机原理概述（一）机械构造说明产品实物图如图1-1所示图1-1 产品实物图整体机构设计：左边丝杆传动铝型材（图1-2），中间切割机部分，使用马达下压切割机把手，控制切割（图1-3）。右边使用滚轴传送产品。图1-2 左侧传料 图1-3 传动切割机部分电路控制部分，主要考虑的就是左侧传料部分和中间切割部分，通过绘画，将其转化为形象图1-4。图1-4 形象图固定加工物件，通过马达旋转带动铝型材，确定加工长度；马达上下移动带动砂轮，从而打动切割效果。（二）电路控制说明位置是通过感应器触发而确定，整体设计中的

4、限位位置，如限位形象图图1-5。位置定位确定零位问题，通过左右两个感应器确定加工零位，上下感应器确定砂轮位置；加工长度不够时，需要多次左右移动补偿长度；加工完成后砂轮上移动会带动产品，损坏砂轮，所以需要将产品远离砂轮片后再上移动砂轮；铝型材后部太长会将右边抬起，运动时干涉到砂轮，所以需要改变固定铝型材气缸动作顺序。图1-5 限位形象图下面就从硬件电路搭建部分、驱动器调节、人机编写、PLC编写方面、后续问题解决方面分别论述。二、电路板搭建（一）外设按钮选择人机界面可以提供各式各样的按钮，所以设计时，明显地可以去除物理按钮进行操作。考虑按钮设计时就想到，设计中最多添加一个急停按钮作为不是之需，方便

5、快速地断开电源开关，提高安全系数。但大部分的工业人机设计中很一致性地使用好几个按钮（启动，暂停，复位等）。唯一可以想到可以解释的原因：人机使用的是劣质的电阻屏使用时会受到干扰，有时屏幕失灵也无法操作。使用物理按钮就是防止误操作，防止操作不了。（二）急停设置方案一：通过PLC控制，急停按钮连接到PLC的输入端，急停按钮一变化就断开自锁，断开动作。但是，如果人机和PLC都死机，更改数据不起作用。强电不能及时的改变，有安全隐患。优点：线路简易，不需要外加器件缺点：不能立刻断电，有安全隐患。方案二：急停按钮连接到总电源部分，按下后，立刻停止强电输出。优点：安全缺点：添加外加器件方案提升：将急停按钮的一

6、段连入PLC输入点位，同时连入一个继电器端，可以断开强电。与ML460机台设计相似。（三）安川马达刹车安川马达有电，刹车打开，手动可以推动，说明马达硬度不行，需要设计方法去除弊端。开始使用的方法如下：见图2-1 原先安川马达刹车控制。将刹车条件串联一个使能信号，可以避免问题，链接图如图2-2 更改后的刹车控制PA交流接触器B+B-（MA）马达图2-1原先安川马达刹车控制后改为：PA交流接触器Y14B-B+POTMA马达 图2-2更改后刹车控制使能关闭时，立刻打开刹车防止马达太软直接被拉动。（四）外部限位设置驱动器中使用的正反转禁止信号是高电平有效，就是有信号(MA)时才可以运转。选用感应器时常

7、闭型就可以控制的同时也可以作为输入信号。但是常闭型按钮比较少。若使用常开型的则需要PLC中转化一下。下面的图形（图2-3）是安装器件上面的感应器。在自己的实验下知道：正负接上24V，L接上MA或是不接，OUT输出上常为高电平，感应到时为低电平。L接在PA上LOUT+时，就是所谓的常闭型开关。OUT输出上常为低电平，感应到时为高电平。 图2-3 感应器实物图安川马达上面的感应器是常见的两芯线，一般都是一根MA一根信号线，磁性感应。所以安装时，使用的都是常开型，接入输入点位，通过PLC改变高低电平，作为驱动器中的禁止运转使能输入。三、驱动器调节驱动器与马达一一对应适合调节，增强马达效果。最终选择的

8、马达是：左右移动的运料马达选择台达马达，上下裁料马达选择安川马达。同时选择相应的驱动器。具体的操作说明可以参考相关的使用说明书，下面是我设计时找到的注意事项，单独拿出说明。（一）台达驱动器1. 控制电源连接 单项连接，大部分驱动器是使用R、T两根线。该驱动器使用R、T也可以正常运转。接RS也行见右图3-1。 图3-1 控制电源接线图2. JOG模式运行通过寸动模式进行检测马达。进入模式 P4-05 后，可依下设定方式进寸动操作模式。(1) 按下 SET 键，显示寸动速值。初值为 20 r/min。(2) 按下 UP 或 DOWN 键修正希望的寸动速值。范中调整为 100r/min。(3) 按下

9、 SET 键，显示 JOG 并进入寸动模式。(4) 进入寸动模示后按下 UP 或 DOWN 键使伺服马达朝正方向旋转或逆方向旋转放开按 键则伺服马达即停止运转。寸动操作必须在 SERVO ON 时才有效。使用软件设定伺服启动，设定 P2-30 辅助机能设为 1，此设定为软件强制伺服 启动3. 脉冲点位连接具体焊线标准见表3-1管脚定义管脚号线色连接去向COM+11橙1红接PACOM-45/47/49橙1黑接MASON9橙2红Y4PULS43白1红PLC Y0/PULS41白1黑接MASIGN36黄1红PLC Y2/SIGN37黄1黑接MAPULL HI35橙2黑接PACWL32灰1红没使用CC

10、WL31灰1黑没使用ARST33白2红没使用ALRM+28灰2红X3ALRM-27灰2黑接MA表3-1 台达焊线标准（二）安川调试1. JOG模式运行使用安川驱动器。直接jog模式下使用，看马达能否正常使用。具体操作方法可查询安川驱动器说明书，进入Fn002 微动 (JOG) 模式运行。见下图图3-2 JOG运行设置按上下键，可以使马达进行正反转。图3-2 JOG运行设置2. 参数初始话刚拿到的驱动器不知原先的参数如何，最好先初始化数据，防止马达损坏。初始设置如下图3-3。图3-3 初始化设置3. 屏蔽禁转信号上电操作时，经常出现错误，看到P-OT和N-OT是低电平有效，改变参数Pn50A.3

11、和Pn50B.0可以直接屏蔽。或是将两根线连接到MA信号上。见表3-2用户参数项目Pn50A.32 使用禁止正转输入信号 (P-OT)。(CN1-42 为开，则禁止正转；为 0V，则允许正转。)8 不使用禁止正转输入信号 (P-OT)。( 通常允许正转。将 CN1-42设为0V与短路起同等作用 )Pn50B.0 2 使用禁止反转输入信号(N-OT)。(CN1-43 为开， 则禁止反转；为 0V， 则允许反转。 )8 不使用禁止反转输入信号 (N-OT)。(通常允许反转。将CN1-43设为0V，与短路起同等作用 )表3-2 禁转参数屏蔽4. 脉冲点位连接具体焊线标准见表3-3管脚符合管脚号链接线

12、色备注PULS7接PA白1红/PULS8PLC Y1白1黑SIGN11接PA黄1红/SIGN12PLC Y3黄1黑CLR15后将CLR线剪掉不使用与40短接/CLR14后将/CLR线剪掉不使用与47短接0V1接MA橙1黑1与2短接+24V IN47接PA橙2红/S-ON40PLC Y5橙2黑/ALM-RST44没使用粉1红ALM+31PLC X4灰2红ALM-32接MA灰2黑P-OT42PLC X6白2黑禁止正转驱动N-OT43PLC X7白2红禁止反转驱动表3-3安川驱动器CN1指令线焊线标准四、人机程序编写设计出符合工业生产人机界面需要考虑到很多问题，本设计在人机界面编写方面下足了功夫，主

13、要是整体界面规划，状态显示，按钮安全，防呆设置等（一）界面规划1. 原先使用界面开始没有任何参考，自行编写了人机界面，见图4-1和图4-2。 图4-1自动画面 图4-2 寸动画面设计想法：寸动界面时，只需打开寸动使能，通过外接的启动、暂停按钮进行铝条的前后切换。按下“开始切割”按钮，自动开始切割。两种模式启动后，都会停止另一种模式（自动模式下，启动保持M7一直打开。寸动模式下，“寸动使能”是复位式按钮，可以通过PLC中类似互锁的方式进行操作）两个界面中有相互操作报警优点：可以充分使用外接按钮，方便操作，类似半自动操作缺点：操作者上手偏难，需反复说明。2. 改善后界面设置原先的设计比较简陋，很不

14、符合工业界面设计。在主管的帮助下，发现了编写界面规划上的欠缺，通过查看其他同仁设计界面更换了自己的界面。最主要的就是添加了I/O表进行监视，报警主界面后面根据其设计思想，进行改进提升，添加防呆处理方式。人机启动后，首先进人主界面（见图4-3）。可以进人两种工作方式，见图4-4和图4-5。图4-3 主界面图4-4 自动界面图4-5手动界面同时方便调试、维修加入点位显示，可以快速查找到问题点。其中一张点位图见图4-6。方便操作人员的使用，除了一些必要的防呆设置外，添加操作说明方便人员查看。操作说明见图4-7所示。图4-6点位表图4-7 操作说明（二）防呆设计1. 按钮状态显示通过按钮属性-图片，改

15、变0和1状态下的背景色（见图4-8）；维纶通软件问题，有时背景色变化实现不了，可以在旁边添加一个点位指示灯，改变灯颜色，伪装成按钮指示变化。按钮属性-标签，改变0和1状态下的标签，显示不同状态作用（见图4-9）。图4-8元件图片属性图4-9元件标签属性2. 区域块划分界面中排布多个按钮，多组信息不容易辨清。可以使用方框将其框在一起，界面中可以很直白的看出相对应的按钮。见图4-10图4-10 调用区域块3. 安全按钮设置为了防止误操作问题，原先只知道使用PLC的互锁原理。后看到人机中每个控件上面都有个安全选项，使用后就发现这个相当好用。根据按钮属性-安全进行设置，见图4-11，效果图见图4-12

16、中手动界面显示（安全状态的会显示出灰色不允许操作）图4-11元件安全属性图4-12 安全效果防呆设计想法：主界面中，使用按钮却换工作模式，在使用其中一种模式时，另外一种不允许进入；主界面中，自动加工时，不允许切换模式，要切换先暂停；自动界面中，加工长度和加工速度在自动加工中不允许更改；自动界面，加工过程中，防止按下回零操作。手动界面中，砂轮使能打开时，必须将运料马达的使能关闭。手动界面中，在回零时，不允许方向操作。开始模式切换手动模式加工长度是否大于螺距自动模式YN带动铝条运行一个螺距距离回零操作切换电磁阀，运料马达回归原点判断距离需反复几次是否需再次 回零YN带动铝条运行剩下距离上下运转裁切

17、马达砂轮加速一段时间关闭砂轮和运转马达带动铝条运行设定距离打开两个电磁阀固定铝条上下运转裁切马达砂轮加速一段时间关闭砂轮和运转马达打开两个电磁阀固定铝条五、PLC程序设计（一）程序框图图5-1 总程序框图手动模式运料马达 使能裁剪马达 使能砂轮马达 使能左右操作上下操作回零操作图5-2 手动程序流程图回零操作裁剪马达 回零运料马达 回零切换固定电磁阀图5-3回零程序流程图（二）程序编写方法从上图程序流程可以看出，程序效果是相同的。一开始写程序就是按照上面程序框图编写，编写时，又需考虑一些安全或防呆设计。写的程序多却没有一定调理性。慢慢地就有些乱。后发现动作效果相同的，如果写成类似于子程序的思想

18、，直接调用就少写上很多的程序，同时程序更有条理性。子程序的编写方法。如下图图5-4：图5-4 子程序调用类似于图5-4的写法：先打开切割程序的开始辅助继电器，在切割程序运行结束后打开M204的辅助继电器，程序中就可以继续运行下一步操作。（三）回零方式确定原先设置：原点为最左边，左限位开关，每加工完回零到达最左边，加工多长料就直接向右运行一定的距离。加工的料只要小于800mm时，运料时就不能加工了。原理见图5-5。图5-5 左边回零加工所以将原点放到最右边的右限位开关，每次加工时，先向左移动，再夹料向右运行到右限位进行加工。图5-6 右边回零加工主要是程序的编写，所有的方向都变化，同时将原先的左移子程序，改为向右运行的子程序。具体的更改方法将PLC编写程序。结论综上所述，本课题设计实物性能稳定，设计新颖，同时添加多处防呆措施，使得设计更加人性化。达到应用要求，并以投入现场使用。作为一名自动化电控设计人员，这设计培养理论联系实际的正确设计思想，训练生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。积累设计经验，为今后的开发设计工作打下基础。参考文献1H1U,H2U 指令及編程手冊 V1.012匯川PLC用戶手冊3台达AB驱动器说明书4台达AB驱动器简介5安川电机驱动器SGM系列设计维护手册6ASD09A0802 AB7WEINVIEW_EB8000使用教程专心-专注-专业