PLC+连续生产塑料管材自动定长截断装置的设计.doc

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1、 目录 摘要IAbstractII1序论11.1 国外切割机发展现状11.2 国内切割机发展现状11.3 方案选择21.4本课题研究的意义及来源31.5任务分析42系统的总体设计52.1棺材切割系统的结构53硬件系统设计73.1 PLC的选型73.2PLC的I/O资源配置73.3其他资源配置93.4系统外电路的设计113.5刀车启动回路设计11 3.6 PLC与交流伺服驱动器的选择.134 数学模型建立.144.1启动残长的计算144.2 实时长度的计算154.3 加速度的转换计算155软件系统设计165.1总体流程设计165.2 PLC控制程序的设计186人机交互界面设计336.1人机交互系

2、统意义336.2触摸屏的选择336.3界面的设计33致谢35参考文献36连续生产塑料管材自动定长截断装置的设计 摘要 定长截断控制是现代工业应用中常见的问题，原料的定长切割作为生产线所必需的一道工序，它的自动化程度及精度对整条生产线的成品质量、成品产量及原料的利用率都起着重要的作用。通过对定长截断控制和可编程序控制器的应用现状分析和研究后，从而提出了基于PLC的定长切割控制系统。其中，定长切割控制系统的核心就是运动控制，在这里定长切割系统采用了西门子S7-200PLC,以交流伺服驱动器控制锯车运动，从而提高了切断的精度与可靠性。本文在分析控制要求的基础上，详细的论述了相关数学模型建立、PLC外

3、电路设计。人机交换界面的设计以及PLC控制程序的设计。其中，数学建模主要包括启动残唱的计算，实时速度计算、实时长度的计算以及交流伺服电动机多段速度曲线的控制模型。而PLC控制设计的重点是程序结构设计、高速计数脉冲的读取、交流伺服电动机的线性加速减速控制，及基于PLC的PTO功能的高速脉冲输出控制。本系统设计的主要模块有人机交互模块和运动控制模块。其中在人机交互模块中显示器件采用LCD触摸屏，其操作简单，界面友好，得到广泛应用。对于运动模块，其主要的工作是交流伺服电机的脉冲发送、输出线号的处理及方向的控制等，系统控制灵活、可靠、编程简洁。关键字： 定长截断； PLC ； 交流伺服电机Contin

4、uous production of plastic pipe automatic length truncation device designAbstract Fixed length truncation control is a modern industrial application of common problems, raw materials production line of fixed length cutting as a necessary procedure, its degree of automation and precision on the whole

5、 production line product quality, product yield and utilization ratio of material plays an important role.Based on fixed length truncation control and programmable controller application analysis and research, which was put forward based on PLC fixed-length cutting control system. Among them, the fi

6、xed-length cutting control system is the core of the motion control, where fixed length cutting system adopts Siemens S7-200PLC, to AC servo drive control of sawing machine movement, thereby improving the cutting precision and reliability. Based on the analysis of the control request in the foundati

7、on, discusses in detail the relevant mathematical model, PLC circuit design. Exchange of man-machine interface design and the PLC control program design. Among them, mathematical modeling mainly comprises a starting residual sing calculation, real-time speed calculation, real time calculation and AC

8、 servo motor multistage velocity curve control model. While the PLC control design focuses on the structure design process, high speed counting pulse reading, AC servo motor linear acceleration deceleration control, and based on the PLC PTO function of the high speed pulse output control. The system

9、 design of the main modules are a man-machine interaction module and the motion control module. In the interactive display module adopts LCD touch screen, which has the advantages of simple operation, friendly interface, has been widely used. For the motion module, the main job is to AC servo motor

10、pulse transmission, output line and direction of the control system, flexible and reliable control, concise programming.Keywords: fixed length truncation; PLC; AC servo motor44青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文）1序论1.1 国外切割机发展现状国外生产制造切割机或拥有切割机技术的有：西波列斯(SIPOREX)公司、求劳克斯(DUROX)公司、伊通(YTONG)公司、司梯玛(STEMA)公司、海波尔(HEBEL)公

11、司、道斯腾(DORSTENER)公司、威汉(Vv3EHRHAHN)公司、乌尼泊尔(UNIPOL)公司、赫腾(HETEN)公司等。按坯体切割时的姿态可分为两类：1、保持浇注硬化时的水平状态进行切割。2、将坏体翻转90。侧立后进行切割。前者有西波列克(SLPOREX)技术、求劳克斯(DUROX)技术、海波尔(HEBEL)技术、乌尼泊尔(UNIPOL)技术、司梯玛(STEMA)技术、威汉(WEHRHAHN)第一代技术；后者有伊通(YTONG)技术、完全仿制YTONG的道斯腾(DORSTENER)技术以及对YTONG技术进行了简化并改动的赫腾(HETEN)技术。另外，还有将中国地面翻转技术与YTONG

12、技术结合而成的威汉(WFHRHAHN)第二代技术1。1.2 国内切割机发展现状1.2.1引进技术 为了学习、借鉴国外发展加气混凝土的技术和经验，建立并发展我国加气混凝土工业，我国先后引进了如下外国技术和设备：(1)从瑞典引进了SIPOREX第一代技术建立了北京加气混凝土厂；(2)从日本引进了SIPOREX第二代技术建设了南京旭建新型建材有限公司加气混凝土生产线；(3)从德国引进了STEMA二手设备建成南通支云硅酸盐制品有限公司加气混凝土生产线；(4)从罗马尼亚引进HEBEL技术及设备建成了天津(军粮城)加气混凝土厂，上海(吴泾)硅酸盐制品厂加气混凝土生产线并用同一设备对哈尔滨工业加工厂加气混凝

13、土生产线进行了更新改造；(5)从波兰引进UNLPOL技术与设备建设了齐齐哈尔建材厂、杭州加气混凝土厂、北京现代建筑材料公司加气混凝土生产线；(6)从德国引进了YTONG技术和设备建成了上海伊通有限公司加气混凝土生产线；(7)从德国引进了DORSTENER公司仿制YT0NG切割机更换了北京加气混凝土厂原生产线SIPOREX切割机组；(8)从德国引进了DORSTENER公司仿制的YTONG切割机及生产技术建设了天津建材制品有限公司加气混凝土生产线及爱舍（上海）新型建材有限公司；(9)从德国引进了HETEN技术及设备建设了常州加气混凝土有限公司；(10)从瑞典引进了设备和技术建设了沈阳华瑞建材有限公

14、司；(11)从德国引进了WEHRHAHN第一代技术二手设备建设了南京建通加气混凝土生产线；(12)从韩国引进了德国Vv3EHRHAHN第二代技术二手设备建设了胜利油田营海建材有限责任公司加气混凝土生产线1。1.2.2消化吸收及仿制 (1)为了援助阿尔巴尼亚，二十世纪七十年代初由中国建筑东北设计院在北京加气混凝土厂测绘仿制SIPOREX技术，复制建设了北京矽酸盐制品厂年产10万m3加气混凝土生产线； (2)常州加气混凝土中心测绘仿制STEMA技术，由常州天元工程机械有限公司制造建设了约8条生产线；(3)常州加气混凝土中心测绘6米HEBEL切割机组，仅制造了样机并提供上海硅酸制品厂使用；(4)中国

15、东北建筑设计院在测绘6米HEBEL切割机的基础上，改进设计成3.9m长杆式切割机，由陕西玻璃纤维厂制造约1520套；(5)常州加气混凝土中心在参观学习北京加气混凝土厂引进的DORSTENER公司仿Y11CING切割机基础上，进行了简化设计，制造了仿YTONG切割机，装备于山东焦家金矿加气混凝土生产线；(6)北京市建都设计研究院测绘复制了北京加气厂引进的DORSTENER公司仿YTONG切割机建成烟台宏源新型建材有限公司；(7)常州加气混凝土中心仿制了常州加气混凝土有限公司的HETEN切割机设计了分步式切割机，由常州天元工程机械有限公司制造，装备于山东石横电厂、上海宇山红新型建材有限公司（二线）

16、等1。1.2.3自主开发 (1)翻转切割机1974年由国家建筑材料工业总局组织中国建筑东北设计院，在北京加气混凝土厂进行坯体翻转试验的基础上，在原哈尔滨工业加工厂边设计，边制造，边安装，建设了并建成年产10万m3加气混凝土生产线，采用了现场边设计、边制造、边安装、边调试、边建厂方式自主研制成功了6m地面翻转切割机，并建成生产线，在试制投产成功的基础上，国家建材总局下达计划，一批制造了十三套6m地面翻转切割机，其中二套没有建线，后又陆续制造四台，总共建成十五条6m地面翻转切割机生产线，至今还有12台仍在使用，巳有二十多年的使用实践，其中产量最高的己达30-35万m3年。此类切割机能适应各种原料组

17、合，同时生产砌块和板材。其中，原哈尔滨工业加工厂以水泥石灰砂配料，每年生产4-5万m3屋面板和墙板，前后生产过七、八年；鞍山加气混凝土厂及长春加气混凝土厂以水泥矿渣砂配料，生产过34年屋面板和墙板；其它大部分生产线为水泥石灰粉煤灰配料，新疆乌鲁木齐加气混凝土厂生产过几年墙板和屋面板用于乌鲁木齐的多个重要建设工程。在十几条生产线中都配置了钢筋网片加工及防腐、组装车间。为了适应不同企业的筹资能力和市场容量，中国建筑东北设计院根据企业要求，对6m地面翻转切割机进行了改进设计，将坯体长度由6m改为3.9m并将技术图纸分别转让给陕西玻璃纤维机械厂、常州建材设备制造厂、西北农房公司、四川兴德机械制造公司等

18、。使地面翻转切割机逐浙成为我国加气混凝土工业主要机型。翻转切割机的研发成功，对我国加气混凝土工业发展作出了巨大贡献。(2)预铺卷切式切割机二十世纪八十年代初，上海杨浦煤砖厂自行研制成功预铺卷式切割机供自己使用。其后制造销售了5-10套。(3)预铺钢丝提升卷切式3.9m切割机二十世纪八十年代，为了满足加气混凝土生产建设的需要建材工业部组织北京市建材设计所与常州建材设备制造厂合作，研制了预铺钢丝提升卷切式3.9m切割机，由常州建材设备制造厂制造并销售了10套左右。以上三种切割机在研发成功后的推广使用过程中，都进行不同程度的改进和提高。1.3 方案选择定长切割系统是在必须保证不影响轧制线正常生产的前

19、提下，将连续延伸的型材、管材在线动态切割成要求的长度并且要保证一定的精度。 这一课题是治金企业、机械工业和科研院所治理要解决的问题。于是出现了现在各种各样的定长切割系统，在高频的制管行业通常被称为定尺飞锯。切割的同步驱动方式一般需要气动式、液动式、直流交流电机驱动方式等，对于控制方式 一般有继电接触器控制、PLC控制和单片机控制等。国内近年来比较主流的三种飞钜控制方案性能对比一下，如表11控制 精度mm 精度控 夹具夹 稳定性 抗干扰 小车驱动 应用方案 制因素 紧方式 继电气控制 +-50 时间继电 动夹式 不好 低 气缸驱动 逐步淘汰 器灵敏度微机控制 +-5 测速采样周期 静夹式 较好

20、较高 电机驱动 广泛研发 齿轮传动 中PLC控制 +-5 码盘采样周期 动夹式 好 高 电机驱动 较广泛 气缸驱动 表11 在此之前一直使用的机械定尺剪切对精度控制相当控制，我国在八十年代推出了微机控制定尺飞锯，主要为z80单板控制，这种飞钜的锯车采用的是低惯量的电机齿条传动，有电气调速系统。而加装了单板机的系统的飞钜比前代产品性能有了提高，但单板机电路元件分离整个控制系统的电路布线复杂使用多年的飞钜折本还会出现抗干扰性差的问题，定尺精度下降，故障率高等问题，经常会延误用户生成。但是在进入九十年代后，国外最新的飞钜产品在控制系统已经淘汰了z80单板机，采用高性能的单片机或带有PID模块的PID

21、控制系统，同时将电气调速系统的模拟调节器融入软件，及飞钜控制系统全数字化。国内飞钜控制系统正在逐步淘汰Z80单片机，向着高性能单片机为主的控制系统发展，控制系统部分采用的是PID调节，电器调速系统仍以应急按电路来实现。1.4本课题研究的意义及来源本课题是根据实际的生产需要来进行设计的，就目前而言在实际生产中使用的飞钜机种类繁多，由于他们各自具有自身的特点，所以应用在各种不同的工作场合。在连续式轧制生产作业线上，机械定尺的飞钜机已经不能满足生产的精度要求，由于其生产效率过低，已经在连续生产线上逐步退出，而高精度，高效率的随管剪切控制系统应运而生。随着现代化钢铁生产的品种不断增加，要求轧钢生产向高

22、速连续化生产方式发展的今天，飞钜机的需求不断增加，自然而然对飞钜机的设计和制造质量提出了更高的要求，因为是在运动中对轧件实施剪切，本文就介绍了基于PLC的塑料管随管定长剪切交流伺服控制系统，仅从上所述来看，对于塑料管的连续生产切割系统研究具有重要的理论意义和研究价值。1.5任务分析通过对课题的初步分析，在线切割要求塑料管连续进行，而且脉冲编码器与测速辊同轴连接，测速辊每转一周脉冲编码器发出固定值的脉冲数，这一脉冲信号经PLC采集并处理后作为求出塑料管的长度，通过运算得出塑料管的速度并且显示。 当残长，也就是塑料管的残余长度，达到启动残长时，PLC送出给定信号，锯车开始以等加速追踪钢管，当速度与

23、管速相等时启动落钜锯切抬锯过程完成锯切，然后返回原位等待下次启动信号。 设定长度，钜车加速度是由人机交换系统触摸屏输入，经过计算转换存入PLC备用。钜车的工作循环是严格地按照一定的时序动作的，当如果有一个环节出现错误是，都会将导致所有工作的失败：轻则会接拍时空，重则会打锯片。因此在执行钜车循环时要严格各时序的发生将是非常重要的。2系统的总体设计切割控制系统的设计主要包括两个方面：一是机械结构设计，另一个是PLC电气控制设计。机械结构是实现控制功能的基础：PLC电气控制系统是实现控制功能的核心部分，两方面的设计过程相互独立，但在设计之前需要整体考虑，先分析和研究控制系统的整体功能，对整体结构深入

24、了解之后，设计出整体框架明确两个部分的功能和接口。2.1棺材切割系统的结构 随着企业对各类管材的质量要求不断提高，管材加工的要求也越来越高，因此采用传统的继电器控制线路的切割系统已经无法满足质量要求，利用PLC对管材切割系统进行改造后，可提高系统的抗干扰能力和管材切割的精度。该切割系统的机械结构比较简单，主要包括牵引机、切割机、液压系统和电气控制系统等及其附属结构设备。2.1.1牵引机 也就是装载切刀的小车，上面有可以用步进电机的驱动的传送带，通过电动机的驱动带动共建进行移动，完成工件的输送功能。2.1.2切刀 其为核心设备，包括压紧机构、切刀和进送系统设备。压紧机构有一对V型铁在气缸的带动下

25、，通过杠杆机构进行压紧和松开的操作。2.1.3液压系统 有泵站和相应的液压控制系统构成，相应的油缸通过对应的泵站进行控制，将原动机的机械能转换成液体的压力能，完成压紧松开功能。2.1.4电气控制系统通过对管材切割系统的功能要求进行分析，可以看到该切割系统的电气控制相对比较复杂，需要检测较多的输入信号，控制较多的输出量，而且还要保证切割系统的按步进行，因此就要设置每个设备启动和停止标志，在编程时需要有清晰的逻辑控制时序2.1.5编码器 编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。 编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后

26、者称为码尺按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是1”还是“0”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是1”还是0”，通过1”和“0”的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。3硬件系统设计 如何设计管材切割系统的控制系统和所需要的各硬件设备。如图所示，管材切割系统的硬件连接示意图313-13.1 PLC的选型 根据控制系统的功能要求，从经济型、可靠性等方面来考虑，选择西门子S7200系列PLC作为管材切割控制系统的主机。此控制系统的

27、控制过程比较简单，算法也不复杂，因此选用的CPU共有19个数字量输入和11个数字量输出，共需30个数字量I/O点数，及程序容量和控制的要求，选择CPU226作为该控制系统的主机。如果选择CPU224，则需要扩展一个数字量输入/输出模块，可选的数字量输入和输出模块有EM221、EM223、EM222，EM221和EM222是单独的输入输出扩展模块，为了便于硬件的安装和减小PLC系统所占的体积，采用EM223模块。EM223是一个输入/输出混合模块，有多种型号可选。这里选择EM223中的8点DC输入和8点DC输出，既能满足系统的控制要求，同时也满足了控制系统I/O点数的要求。3.2PLC的I/O资

28、源配置根据系统的功能要求，对PLC的I/O进行配置，具体分配如下所示。3.2.1数字量输入部分在此控制系统中，所需要的输入量基本上都属于数字量，主要包括各种控制按钮和限位开关，共有19个数字量，如表3-1所示输入点编码 代号 名称 I0.0 SB1 急停按钮I0.1 SB2 复位按钮 I0.2 SA 手动/自动转换开关 I0.3 SB3 自动切割启动按钮 I0.4 SB4手动切刀上升按钮 I0.5 SB5手动切刀下降按钮 I1.2 SB10 手动切刀前进按钮 I1.3 SB11 手动切刀后退按钮 I1.4 SB12 手动工件压紧按钮 I1.5 SB13 手动工件松开按钮 I1.6SQ1 切刀上

29、限位置开关 I1.7SQ2 切刀下限位置开关 I2.0 SQ3 切刀左限位置开关 I2.1SQ4 切刀右限位置开关 I2.2 SQ5 小车到位位置开关3-13.2.2数字量输出部分 在这个控制系统中，主要输出控制的设备有各种接触器、电动机等，共有10个输出点，具体分配如下表3-2输出点 代号 名称Q0.0 KM1 步进电动机正向接触器 Q0.1 KM2 步进电动机反向接触器 Q0.2 KM3 切刀电动机正向接触器Q0.3 KM4 切刀电动机反向接触器 Q0.4 YV1 切刀上升电磁阀 Q0.5 YV2 切刀下降电磁阀 Q1.1 YV6 压紧装置电磁阀 Q1.2 YV7 松开装置电磁阀 图3-2

30、图3-2管材切割控制系统PLC控制部分硬件连接图3.3其他资源配置要完成系统的功能除了PLC及其扩展模块之外，还需要各种限位开关、电磁阀和接触器等仪器设备。3.3.1限位开关用来控制切刀在运动过程中的停止位置，防止移动超限导致事故。（1） 上限位开关。控制切刀上升时的位置，防止向上运动超出范围。（2） 下限位开关。控制切刀下降时的位置，防止向下运动超出范围。（3） 左限位开关。控制切刀左运动的位置，防止向左运动超出范围。（4） 右限位开关。控制切刀右运动的位置，防止向右运动超出范围。 3.3.2电磁阀使用一个气缸、一个电磁阀就能实现切割刀上升和下降，在管材切割系统中，使用了一些电磁阀。（1）

31、上升电磁阀：控制气缸驱动切刀上升至设定位置。（2） 下降电磁阀：控制气缸驱动切刀下降至设定位置。（3） 压紧电磁阀：控制气缸驱动压紧机构压紧工件。（4） 松开电磁阀：控制气缸驱动压紧机构松开工件。3.3.3接触器 此系统中，切刀小车不需要时刻运转，而是根据PLC检测相关状态后，发出控制小车运行指令。因此，必须在小车的电动机部分装个可以控制电动机运转和停止的接触器，在连接到PLC控制接触器，最后到达控制目的。3.3.4各类按钮急停按钮采用采用带锁的，常闭触点，按下旋转复位按钮，手动/自动按钮采用旋钮，一边常闭，一边常通，其余按钮均采用触点触发方式。3.4系统外电路的设计伺服驱动器减速器 伺服电机

32、人机交互PLC该系统利用三个编码器组成闭环控制系统，其中编码器1用于塑料管的运行过程，包括塑料管的移动距离与移动速度的测量，和计算启动长度与实时长度，编码器3同时用于检测刀车的运动过程，用来确定刀车的移动位置和测量刀切长度，编码器3放置在伺服电机的尾端，用来检测电机的速度即对切刀车的速度进行控制。编码器3反馈到PLC组成位置环，反馈至伺服驱动器组成速度环，具体的系统操作如下图3-3图3-33.5刀车启动回路设计 在执行系统回路中可以通过利用液压回路与启动回路，考虑到液压的回路环境不好，容易将液压油泄露，而且液压回路的灵敏度相比气压回路低，因此在这里选择了启动回路，利用三位五通电磁转向阀来控制气

33、路转向。启动回路位于执行部分，用来控制刀车的夹紧，松夹，落刀和抬刀。在这里利用电磁继电器控制换向阀，PLC的输出信号Q0.3Q0.6分别控制夹紧、松夹、落刀和抬刀。夹紧和松夹由于用的是一个气缸，所以在这里选用双向气缸。气动回路如下图所示3-4 图3-4 执行部分气动回路3.6 PLC与交流伺服驱动器的选择 运动控制器、伺服驱动器和伺服电机的控制系统，其中，运动控制器可以是PLC，单片机，或者是专用的定位控制单元或模块。通过综合考虑PLC控制性能与成本，在这里我们选择西门子S7200PLC，伺服驱动器在这里选用常用的三菱MR-J2S-100A，伺服电机采用与伺服驱动器相配套的三菱伺服电机。其中，

34、伺服驱动器的连接如下图3-5：4 数学模型建立锯切小车在整个锯切过程中需要经过等待、加速追踪、同步运行并执行切割、同步执行、同步停止和反向回原点等运动bcdgad 0ef图4-1等待段原点到a点，切刀车静止在零点位，当塑料管相对于切刀车的伸出量达到启动值时，PLC发出脉冲指令，这时切刀车以一定的加速度启动进入追踪阶段。Ab为追踪段，切刀车以恒定的加速度追踪塑料管，一直到塑料管速度进入同步阶段。同步阶段bc，切刀车夹紧塑料管，进行落刀，刀切，抬刀过程。正向减速阶段cd，在PLC接到刀切完成的信号后，通过发送减速脉冲，切刀车减速停止，直到速度为零。反向运行阶段dg，通过记录上次刀切过程的脉冲进行精

35、确的三段管线设置使得切刀车返回到零点，准备下次的切割。4.1启动残长的计算在这个操作中，数学模型的关键在于启动残长的计算，即当塑料管前面端超过切刀车零位多少时启动切刀车，当刀车按照既定的加速度追踪至塑料管速度时，刀车的前长度正好等于需要的设定长度L0用E表示启动残长即切刀启动是塑料管已经通过刀口的距离，在切刀启动过程中，塑料管以速度V0运动，设B为切刀启动过程中主要是加速过程，塑料管运动距离超出切刀运动距离的值，Lo为设定长度，当切刀加速到与塑料管同步时，应有如下关系 Lo=E+B数学模型如下图4-2 ELoS1VoT S2Lo图4-2E为驱动残长，在此时启动刀车，刀车到达S2时，塑料管进行V

36、oT达到下面这样的情况，此时刀车的前端的距离正好为设定值长度Lo。设系统所要求的加速度为a，则开始启动并加速达到与塑料管的速度相同时切刀的运行距离为： Vo2 S=- 2a当切刀的距离相当于图中三角形的面积时，而塑料管则移动了如图所示中矩形面积的距离，即2s，所以上面B=2SSo，要求E=LoS,，即当塑料管超过钜车E=LoS时切刀以加速度a追踪塑料管，正好在塑料管超过切刀车Lo时加速至与塑料管同步，综合以上两个方程式得： Vo2E=Lo- 2aVo0t在这里设定长度Lo单位为mm，切刀车的加速度a为m/s2，塑料管的速度Vo为mm/s，得 1800*10*Vo2 E=Lo- a4.2 实时长

37、度的计算 在工作过程中需要将塑料管伸出切刀长度实时显示在人机交互界面上，在这里设定的是在抬刀信号到位时将管脉冲内数值清零，这是塑料管已经伸出切刀刀口S长度了，这里的S是表示上次切割过程中切刀移动的总距离，所以实时长度的表达公式如下式表示： L=S+m*n其中：L为实时长度，mm； S：上次刀切的全程长度，mm； m:：切刀车的脉冲当量，mm/脉冲； n：脉冲计数器的当前值。 4.3 加速度的转换计算 在PLC的PTO多段速度管线包络表中需要的加速度形式为周期增量形式，单位应该为us，而通过人机界面输入的加速度应该为物理加速度a，单位mm/s2.。需要将这个加速度转换成us。我们进行下面的运算通

38、过测速程序测得的管速Vo（m/s)除以m（脉冲当量得到以频率表示的速度（HZ)，去倒数得到周期表示的速度（s）。通过Vo与加速度(m/s2)计算得到加速过程的距离式子 把这个距离除以脉冲当量m得到加速过程中的脉冲数量m1，由上面的周期形式表示的塑料管速度除以这个m1得到的就是要求的脉冲增量形式的加速。5软件系统设计 采用西门子公司专为S7200系列可编程控制器设计开发的STEP7Micro/WIN32,即可开发控制程序使用，也可实时监控程序执行的状态。根据控制系统的控制要求和硬件部分的设计情况，以及PLC控制系统中I/O的分配情况，进行软件编程设计，首先需要按照控制系统的功能要求画出系统流程框

39、架图，然后细化流程图，按照不同的功能要求编写不同的功能模块。5.1总体流程设计在这个系统设计中有两个脉冲编码器，一个与塑料管测速辊同轴连接用于测量塑料管位置和塑料管的速度，另一个测量钜车的位置和速度，再次分别用高速脉冲计数器HSCO与HSC1将脉冲送入PLC中。其中，钜车的脉冲输出由PLC的PTO（高速脉冲输出）完成。5.1.1手动控制模式在手动控制模式下，可单独控制每一个设备的运行，相互之间没有顺序、互不干扰，其流程如下图5-1所示手动控制模式夹紧装置运行切刀气体阀门的控制 切刀小车运行Q0.0 KM1 步进电动机正向接触器 Q0.1 KM2 步进电动机反向接触器Q0.2 KM3 切刀电动机

40、正向接触器Q0.3 KM4 切刀电动机反向接触器 Q0.4 YV1 切刀上升电磁阀 Q0.5 YV2 切刀下降电磁阀Q1.1 YV6 压紧装置电磁阀 Q1.2 YV7 松开装置电磁阀传送带运行图5-15.1.2自动控制模式处于自动状态时，系统上电后按下切割启动，系统开始工作，其工作过程包括以下几个方面。（1） 系统上电后，按下启动按钮（2） 传送带携带塑料管开始运行（3） 系统检测塑料管长度，当到达一定长度后，启动切刀小车（4） 切刀小车开始加速追踪塑料管，追踪到设定位置后匀速，启动压紧装置将管材固定。（5） 固定后，调用切割程序，切割后切刀自动复位。（6） 复位后，压紧装置松开。（7） 延时一秒后，如果没有按下停止按钮，跳至步骤（2）循环执行。（8） 如果停止按钮被按下，系统停止自动运行模式即为工业生产中的工作模式，有脉冲编码器测得管速，由塑料管速和加速度计算启动残长，当实时的长度等于启动残长的时候就启动钜车追踪管速，当达到追踪目的的时候启动执行程序，当锯切完成时返回零点，等待下次启动，流程图如下5-2