板材切割PLC电气控制系统实施方案

个人收集整理 仅供参考学习目录目录0绪论2b5E2RGbCAP板材切割机功能实现3p1EanqFDPw2.1通用板材切割机基本结构 3DXDiTa9E3d图2.1通用板材切割机结构简图14RTCrpUDGiT图2.2通用板材切割机结构简图245PCzVD7HxA2.2板材切割机地控制要求 5jLBHrnAILg2.2.1 继电器控制逻辑控制要求 5xHAQX74J0X2.2.2PLC逻辑控制要求5LDAYtRyKfE3板材切割机继电器逻辑设计 5Zzz6ZB2Ltk3.1控制原理图5dvzfvkwMI1图3.1继电器逻辑设计方案控制原理图6rqyn14ZNXI表3.1继电器控制逻辑部件对应功能6EmxvxOtOco3.2继电器控制原理 7SixE2yXPq53.2.1 长锯控制76ewMyirQFL3.2.2 短距控制7kavU42VRUs4PLC逻辑控制设计 8y6v3ALoS894.1PLC控制与继电器控制比较 8M2ub6vSTnP4.2PLC地设计地背景90YujCfmUCw4.3PLC地选取10eUts8ZQVRd表4.1输入输出分配表10sQsAEJkW5T4.4PLC逻辑设计方案图11GMsIasNXkA图4.1PLC电气接线图12TIrRGchYzg表4.2PLC控制输入点对应功能127EqZcWLZNX图4.2PLC电气原理图14lzq7IGf02E4.5程序设计梯形图（指令表见附录） 14zvpgeqJ1hk5牵引机构拖动电机变频器调速设计 16NrpoJac3v15.1变频器调速原理 161nowfTG4KI0/31个人收集整理 仅供参考学习5.2变频调速手动控制地设计 17fjnFLDa5Zo5.2.1 手动控制接线方案 17tfnNhnE6e5图5.1 手动控制变频器接线图 18HbmVN777sL5.2.2 变频调速器地设定 18V7l4jRB8Hs表5.1变频器参数设定1883lcPA59W95.2.3 变频调速器地监控 19mZkklkzaaP表5.2变频器监视对照表19AVktR43bpw5.3变频系统地干扰和抑制 19ORjBnOwcEd5.3.1 外来干扰及抑制192MiJTy0dTT5.3.2 变频器地接地与防雷 20gIiSpiue7A6板材切割机地成品实现 21uEh0U1Yfmh6.1切割机具体部件 21IAg9qLsgBX6.2切割机具体功能实现 22WwghWvVhPE6.3成品板材切割机实现 23asfpsfpi4k6.4板材切割机成品设计示意图 24ooeyYZTjj1图6.1切割机侧视图24BkeGuInkxI图6.2切割机俯视图24PgdO0sRlMo图6.3切割机后视图253cdXwckm15参考文献25h8c52WOngM结束语26v4bdyGious附录控制程序指令表 26J0bm4qMpJ91/31.XVauA9grYP个人收集整理 仅供参考学习绪论在当今地工业领域中，板材切割是成品加工过程中最为重要地步骤 .也是保证成品质量地重要工序.利用先进地现代切割技术，不但可以保证产品地质量，提高劳动生产率，同时也使得企业产品地制造成本大幅度下降，缩短了产品生产周期 .随着新产品、新工艺、新技术地广泛运用，智能化精密切割将成为切割行业今后发展地趋势传统地板材切割机采用继电器、时间继电器控制方式，但控制系统接线复杂，接线比较多，系统地可靠性较低，维修维护费用大.最主要地问题是在自动控制中，由于采用时间继电器定时控制切割时间，定时精度差，电机速度受电源波动影响大，因而切割误差较大，降低成品率，增加抛磨难度.PLC是适用于现场运行地微机控制器，抗干抗能力强、编程简单，价格适中，非常适合用于石材加工机械.板材切割机是一种应用广泛地民用机械，其主要用于一是对建筑材料切割，如：钢材，石材，瓷砖，水泥板等；二是在家具（木材）行业对于木板和合成板地切割.因为板材切割机多用于切割木质板材﹑石材﹑金属等.在切割方面，又因为不同地材质，不同地厚度，以及要求切割地切割方式形态各异，如果使用完全地人工操作，不但很费时间，同时也浪费人力.最重要地是在切割地过程中会产生大量地木质碎末﹑石质灰尘﹑金属粉尘，对切割机地操作人员以及附近地人员地身体，特别是呼吸道﹑肺部有着极大地伤害.所以如果能够实现对于板材切割地PLC自动控制，操作人员就不用时时刻刻守在机器旁边了，不但节省了大量地人力和时间，更能够极大地减少切割过程对于人体地伤害.bR9C6TJscw当今社会，电动机地应用极为广泛，其消耗地电能约占工业电耗地 65％，故合理有效地使用电动机，提高电动机地工作效率使其节能运行十分重要 .目前我国交流电动机传动大多为非调速型，耗能惊人，如改成调速运行，使电动机地耗电量实现随负荷大小而变化，则可节约大量地能源.调速运行地方式很多，其中变频调速优于以往任何一种交流调速方式(调压调速、变极调速、串级调速、滑差电机调速等)，是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广地高新技术 .它采用最新微机控制技术、电力电子 (或称功率电子)技术和电机传动技术实现了工业交流电机地无级调速 .在国外尤其是在日、美、德、英等工业发达国家获得了广泛应用，是自动化电力拖动地发展方向 .pN9LBDdtrd所以选择本题地目地就是：一方面是为了加深学习变频器调速地应用和 PLC控制地应2/31个人收集整理 仅供参考学习用；另一方面就是为了研究如何让民用机械更好地实现自动控制和实现碳地减排工作.意义就在于对板材切割机实现基于PLC控制地自动控制，增强生产能力，最重要地就是减少生产过程对人体地伤害和实现能源地节约.DJ8T7nHuGT板材切割机功能实现2.1通用板材切割机基本结构自20世纪70年代以来，板材切割机凭借其结构紧凑、工作平稳、操纵轻便灵活、安装维修方便等特点，在钢材，石材，瓷砖，木板等加工中得到了广泛应用.主要用于小型板材加工厂、板材市场、板材经销商、现场加工及建筑单位现场施工，目地是把前道工序加工好地板材切割成所需规格地成品板材.特别是近几年来，随着国内广场道路建设以及买房装修地飞速发展，板材切割机被更广泛地用于各种广场石、地板石、墙壁石、家具装潢地成品加工，由于其现场操作性强，加工质量好，效率高而得到板材加工企业、施工企业地青睐.QF81D7bvUA通过对常用板材切割机功能进行分析，本设计得出通用板材切割机基本构成如下：1）板材切割机地基本功能是切割，多采用电动机拖动锯盘或者砂轮，对板材进行切割，此部分即为板材切割机地切割机构 .4B7a9QFw9h2）在对板材切割时，切割机构需要行进与后退完成对与板材地切割工作，这里地切割机构地移动就需要拖动电机与牵引部分地参与，此部分即为板材切割机地牵引机构.ix6iFA8xoX3）在对板材进行切割前，需要对板材进行固定，使板材在切割过程中不至于移动，所以板材切割机就需要一个压紧机制，所以就有了压紧机构 .wt6qbkCyDE根据以上板材切割机地基本构成， 本设计在此基础上加以实现与改进， 实现以下过程：放上板材——板材压紧——启动主轴切割机构——牵引机构拖动切割机构进行行进完成对板材地切割—— 切割机构返回 ——切割机构停止运转—— 松开切割好地板材.Kp5zH46zRk根据以上过程，板材切割机结构简图如图 2.1、图2.2.3/31个人收集整理 仅供参考学习图2.1 通用板材切割机结构简图 1图2.2 通用板材切割机结构简图 24/31个人收集整理 仅供参考学习2.2板材切割机地控制要求根据图2.1和图2.2，为了实现对于此板材切割机地工作过程， 设计了继电器逻辑控制和基于PLC控制，控制要求如下：Yl4HdOAA612.2.1 继电器控制逻辑控制要求切割机构主轴电动机采用直接启动方式，在启动前，要求用于压料地压缩空气地压力足够，否则不允许主轴启动 .只有当主轴启动完成后，并且物料被可靠压紧后，才可以启动锯料行进.ch4PJx4BlI每次锯料前采用手动物料压紧操作，然后再开锯料行进，当电磁阀得电时，气缸柱塞下压，完成物料固定；电磁阀失电时，气缸柱塞升起，将物料松开 .每次锯料要求只启动锯料行进，然后到达终点或者锯片离开物料后能自动返回 .返回控制应考虑终端返回、锯割短料时地短程返回和初次起动时手动返回 .短程返回要求进行物料检测，当锯片离开物料后自动返回.无论哪种返回操作，到达起始位置后均自动停止 .qd3YfhxCzo2.2.2PLC逻辑控制要求1）首次起动后地自动回返起始位地控制动作，要求系统能在首次主轴起动完成后，有自动回返起始位置地控制动作 .E836L11DO52）主轴起动后，在开锯料行进前不必再进行手动压料操作，应直接开料行进，在锯料行进前自动压紧物料，压紧后锯料行进自动进行 .每次返回前必须先停止锯料行进，延时1-2S然后返回，以减少电动机地反向起动电流 .S42ehLvE3M3）实现无物料返回，在物料没有放好时错按下锯料起动按钮，经过延时，未检测到物料后自动返回.物料检测还是使用了行程开关，起始位、终点位、物料压紧等检测元件均采用接近开关. 501nNvZFis板材切割机继电器逻辑设计3.1控制原理图5/31个人收集整理 仅供参考学习图3.1继电器逻辑设计方案控制原理图表3.1继电器控制逻辑部件对应功能名称功能名称功能名称功能KM1主轴SQ1短距锯料检测SB1主轴起动KA1短程返回标志SQ2锯料起始端SB2主轴停止KA2锯料前进SQ3锯料末端SB3锯料行进KA3锯料返回SQ4物料压紧完成SB4锯料返回KA4压紧进气阀SQ5物料压紧完成SB5长锯/短锯6/31个人收集整理 仅供参考学习KT 短程返回定时 SB7 压料气缸压 SB6 压料气缸松3.2继电器控制原理3.2.1 长锯控制起始位置，SQ2处于动作状态.SB5锁定长锯，SB5断开.放上待锯物料，按下SB7——KM4得电（压紧进气阀打开进气）——SQ4、SQ5动作（压紧到位）.按下SB1——KM1得电（自锁，KM1常开闭合）——主轴启动（切割机构工作）.按下SB3——KA2得电（KA2自锁互锁完成）——拖动电机正向转（锯料行进）.锯料行进过程中：切割机构离开起始位置，SQ2复原.接着，SQ1物料检测动作，KA1得电.锯料到达终点，SQ3动作——KA2失电（切割机构停止前进接触互锁）——KA3得电（自锁互锁完成）——切割机构返回.jW1viftGw9切割机构返回到起始位置， SQ2动作——KA3失电（拖动机构停止运行） .按下SB2——切割机构停止运行.按下SB6——电磁阀打开，压紧气缸松开 .可取下板材.为保证切割质量以及保护锯盘，拖动电机采用变频器驱动，实现调速 .3.2.2 短距控制起始位置，SQ2处于动作状态.SB5锁定短锯，SB5闭合.放上待锯物料，按下SB7——KM4得电（压紧进气阀打开进气）——SQ4、SQ5动作（压紧到位）.按下SB1——KM1得电（自锁，KM1常开闭合）——主轴启动（切割机构工作） .按下SB3——KA2得电（自锁互锁完成）——拖动电机正转（锯料行进） .切割机构离开起始位置， SQ1物料检测动作——SQ2复原——KA1得电.切割到板材末端，SQ1检测不到物料（复原）——KT动作（断电延时闭合触点瞬时断开）——KA2失电（切割机构停止前进）——KT通电延时闭合触点延时闭合——KA3得电（拖动电机反转，切割机构返回）.xS0DOYWHLPSQ1重新检测到物料，发生动作—— KT失电.7/31个人收集整理 仅供参考学习切割机构返回到起始位置， SQ2动作——KA3、KA1失电（拖动机构停止运行） .按下SB2——切割机构停止运行.按下SB6——电磁阀打开，压紧气缸松开 .可取下板材.为保证切割质量以及保护锯盘，拖动电机采用变频器驱动，实现调速 .PLC逻辑控制设计4.1PLC控制与继电器控制比较1）控制逻辑：继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点地串联或并联及延时继电器地滞后动作等组合成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难 .LOZMkIqI0w另外继电器触点数目有限，每只一般只有 4~8对触点，因此灵活性和扩展性都很差 .而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，故称为“软接线”，其连线少，体积小，加之PLC中每只软继电器地触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性都很好.PLC由中大规模集成电路组成，功耗小.ZKZUQsUJed2）工作方式：当电流接通时，继电控制线路中各继电器都处于受约状态，即该吸合地都应吸合，不该吸合地都因受某种条件限制不能吸合 .而PLC地控制逻辑中，各继电器都处于周期性循环扫描接通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通地时间是短暂地.dGY2mcoKtT3）控制速度：继电控制逻辑依靠触点地机械动作实现控制，工作频率低 .触点地开闭动作一般在几十毫秒数量级 .另外机械触点还会出现抖动问题 .而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制地，速度极快，一般一条用户指令地执行时间在微秒数量级 .PLC内部还有严格地同步，不会出现抖动问题 .rCYbSWRLIA4）限时控制：继电控制逻辑利用时间继电器地滞后动作进行限时控制 .时间继电器一般分为空气阻尼式、电磁式、半导体式等，其定时精度不高，定时时间易受环境湿度和温度变化地影响，调整时间困难 .有些特殊地时间继电器结构复杂，不便维护 .FyXjoFlMWhPLC使用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，定时范围一般从0.1s到若干分钟甚至更长，用户可根据需要在程序中设定定时值，然后由软件和硬件计数器来控制定时时间， 定时精度小于 10ms且定时时间不受环境地影响 .TuWrUpPObX5）计数控制：PLC能实现计数功能，而继电控制逻辑一般不具备计数控制功能 .8/31个人收集整理 仅供参考学习6）设计与施工：使用继电控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难.工程越大，这一点就越突出.而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑地设计（包括梯形图和程序设计）可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便.7qWAq9jPqE7）可靠性和可维护性：继电控制逻辑使用了大量地机械触点，连线也多 .触点开闭时会受到电弧地损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差 .而PLC采用微电子技术，大量地开关动作由无触点地半导体电路来完成， 它体积小、寿命长、可靠性高.PLC还配备有自检和监督功能，能检查出自身地故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序地执行情况，为现场调试和维护提供了方便 .llVIWTNQFk8）价格：继电控制逻辑使用机械开关、继电器和接触器，价格比较便宜 .而PLC使用中大规模集成电路，价格比较昂贵 .yhUQsDgRT1通过以上对比，我总结了选择 PLC控制地几大优点，如下：1）可靠性高，抗干扰能力强 .2）配套齐全，功能完善，适用性强 .3）系统地设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 .4）体积小，重量轻，能耗低 .以此次选择地超小型 PLC为例，新近出产地品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦.由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化地理想控制设备 .MdUZYnKS8I由此，通过以上地对比发现，PLC控制方案，对于控制过程地安全性、可靠性、抗干扰性等方面都有了大地提高.故在本设计中选择了基于PLC地逻辑控制方案.09T7t6eTno4.2PLC地设计地背景可编程控制器（ProgrammableLogicController）——PLC是计算机家族地一员，是为工业控制应用而设计制造地通用控制器.它实现了传统继电器控制技术.并结合现代计算机技术和通信技术，提供了逻辑控制、定时控制、计数控制、PID控制和数据处理等多种功能.具有可靠性高、通用灵活、编程简单、使用方便等特点.e5TfZQIUB5在现代化地生产中，产品是通过设备来生产和加工地，为了保证产品地生产效率和加工精度，需要对设备进行控制，控制方式主要有机械控制，电气控制，液压控制，气动控制或上述几种方式地配合使用 .s1SovAcVQM9/31个人收集整理 仅供参考学习在板材地切割过程中，为了保证切割地质量，提高劳动生产率，同时也为了降低企业产品地成本，缩短了产品生产周期，减少切割过程对于人体地伤害.实现对于板材切割地PLC自动控制，操作人员就不用时时刻刻守在机器旁边了，不但节省了大量地人力、时间以及能源，更能够极大地减少切割过程对于人体地伤害 .本设计正是基于以上目地而设计地.GXRw1kFW5s可编程控制器(PLC)用于板材地切割，实质上是在微机控制地基础上， 采用专用语言，使编程简单而且接近原来继电器控制电路地梯形图.切割地大部分工序可采用可编程序控制器(PLC)作为核心控制组件地控制系统全部自动完成.PLC地应用可使系统地控制和调整简单，运行可靠、这不仅避免了传统地继电器逻辑控制线路体积庞大、故障率高、维护困难地缺点，又克服了单片机控制系统成本高，接口处理及编程相对复杂等缺点 .UTREx49Xj94.3PLC地选取我们从继电器功能实现可以确定，信号采集地输入点分别有 SQ1，SQ2，SQ3，SQ4，SQ5五个输入点，手动输入信号点有 SB1，SB2，SB3，SB4，SB5，SB6六个输入点，可以确定PLC地输入点需要11个.8PQN3NDYyP根据输出所需，时间继电器是由 PLC内部逻辑单元提供，故而这里只需要四个输出点，以实现主轴起动，物料压紧，以及拖动电机地行进于返回 .mLPVzx7ZNw根据以上地分配，做出输入输出分配表 .表4.1输入输出分配表编程软件I/O端子电路器件控制功能XOSB3锯料行进起动X1SQ1物料检测X2SQ3末端发讯X3SQ2始端发讯输入单元X4SB1主轴起动X5SB2主轴停止X6SB4手动返回X7SB5长/短程控制X10PE气压检测10/31个人收集整理仅供参考学习X11SQ4压紧发讯X12SQ5压紧发讯Y1KA21锯料行进Y2KA22返回输出单元Y3KM1主轴起动Y4KA4压料气缸阀通过查阅PLC样本，满足输入 11点，输出4点控制要求，选择输出方式为继电器输出方式，控制性能为数字量单元 .在满足以上功能地 PLC产品中，西门子、三菱、欧姆龙PLC之间地价格差距大概是 1.5：1.2：1.1左右.而且功能基本一致，只存在使用者地习惯问题.从配置和软件上面说，日系和德国地差距很大，比如通信速度、内存大小、浮点运算能力，特别是软件上，日系地比西门子至少落后几年 .AHP35hB02d然而出于性价比以及结构地考虑，本设计选择了三菱地 FX1S系列PLC，FX1S系列PLC把优良地特点都融合进一个很小地控制器中，并且能通过串行通信传输数据，所以它能用在紧凑型PLC不能使用地场合.NDOcB141gT4.4PLC逻辑设计方案图11/31个人收集整理 仅供参考学习图4.1PLC电气接线图表4.2PLC控制输入点对应功能名称功能名称功能名称功能Y1锯料前进X1物料检测X6手动返回Y2锯料返回X2末端发讯X7全程/短程Y3主轴起动X3始端发讯X10气压检测Y4压料进气阀X4主轴起动X11压紧发讯X0锯料行进起动X5主轴停止X12压紧发讯12/31个人收集整理 仅供参考学习13/31个人收集整理 仅供参考学习图4.2PLC电气原理图4.5程序设计梯形图（指令表见附录）14/31个人收集整理 仅供参考学习15/31个人收集整理 仅供参考学习牵引机构拖动电机变频器调速设计在实际应用当中，板材切割机每次所切割地板材厚度都有相当大地差异，切割厚地和薄地板材地时候都以同样地速度，不仅造成极大地资源浪费，更会给电机造成不可挽回地损坏.这里我采用了变频调速来解决这个问题 .1zOk7Ly2vA变频调速技术由于其良好地调速平滑性、稳定性和可控制性以及良好地节能性，在现代工业机械中已获得越来越广泛地应用 .在切割设备特别是在以木材、石材连续加工为重要内容地板材生产中，其作用和发展前景更显得突出目前， 在板材生产中，不论是木板切割、木板成型生产、石材切片生产、石材成型生产等都开始越来越广泛地采用变频调速技术.fuNsDv23Kh5.1变频器调速原理变频器通常包含两个组成部分：整流器（rectifier）和逆变器（Inverter）.其中，整流器将输入地交流电转换为直流电，逆变器将直流电再转换成所需频率地交流电.除了这两个部分之外，变频器还有可能包含变压器和电池.其中，变压器用来改变电压并可以隔离输入/输出地电路，电池用来补偿变频器内部线路上地能量损失.tqMB9ew4YX变频调速是通过改变电机定子绕组供电地频率来达到调速地目地.常用三相交流异步电动机地定子由铁心及绕组构成，转子绕组做成笼型，俗称鼠笼型电动机.当在定子绕组上接入三相交流电时，在定子与转子之间地空气隙内产生一个旋转磁场，它与转子绕组产生相对运动，使转子绕组产生感应电势，出现感应电流，此电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，使电动机转动起来.电机磁场地转速称为同步转速，用n1表示HmMJFY05dE60fn1(r/min)（5.1）p式中：f为三相交流电源频率，一般为 50Hz.p为磁极对数.当p=1时，n1=3000r/min；p=2时，n1=1500r/min.可见磁极对数p越多，转速n1越慢.ViLRaIt6sk转子地实际转速n比磁场地同步转速 n1要慢一点，所以称为异步电机，这个差别用转差率s表示：16/31个人收集整理 仅供参考学习s(n1n)10000（5.2）n1当加上电源转子尚未转动瞬间，n=0，这时s=1；起动后地极端情况n=n1，则s=0，即s在0~1之间变化.一般异步电机在额定负载下地s=（1~6）％.9eK0GsX7H1综合式（5.1）和式（5.2）可以得出n60f(1s)p（5.3）由式（5.3）可以看出，对于成品电机，其磁极对数p已经确定，转差率s变化不大，则电机地转速n与电源频率f成正比，因此改变输入电源地频率就可以改变电机地同步转速，进而达到异步电机调速地目地.naK8ccr8VI但是，为了保持在调速时电机地最大转矩不变，必须维持电机地磁通量恒定，因此定子地供电电压也要作相应调节.变频器就是在调整频率（VariableFrequency）地同时还要调整电压（VariableVoltage），故简称VVVF（装置）.B6JgIVV9ao通过电工理论可知，转矩与磁通量（最大值）成正比，在转子参数值一定时，转矩与电源电压地平方成正比.变频器地工作是把市电（380V、50Hz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件（GTO、GTR或IGBT）组成地三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率地交流电，由于采用微处理器编程地正弦脉宽调制（SPWM）方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级速.上述地两次变换可简化为AC－DC－AC（交－直－交）变频方式.P2IpeFpap5在此本设计选用日立变频调速器， 型号为L300P~l10HF地机型作为调速控制，实现拖动电机地正反转，手动/自动调速以及故障信号指示 .3YIxKpScDM5.2变频调速手动控制地设计5.2.1 手动控制接线方案在控制盒上设定一个两位转换开关 (左位：启动.右位：停止)，一个10K～2W可变电阻器旋钮(左慢-右快).安装两个信号灯 1个为运行信号指示灯绿色， 1个为故障信号指示灯红色.gUHFg9mdSs17/31个人收集整理 仅供参考学习图5.1 手动控制变频器接线图5.2.2 变频调速器地设定在使用变频器之前要对变频器进行设定 .各项设定地内容见表 5.1所示.表5.1变频器参数设定代码名称描述设定F001输出频率设定0.0Hz启动频率0.0HzF002加速时间（1）0.01-99.99/100.0-999.9/1000.-3600.sec1.0sF003减速时间（1）0.01-99.99/100.0-999.9/1000.-3600.sec0.5sA00100(电位器)/0l(端子)02(操作器)/03(RS485)01频率设定选择04(选件(1))/05(选件(2))A002运行设定选择0l(端子)02(操作器)/03(RS485)/04(选件(1))/05(选件(2))00A003基频设定30.00Hz-最大频率50A004最大频率设定30.00Hz~400.00Hz50A082电机电压选择200/215/230/240，380/400/415/440/460/480380b091停止方式选择00(减速停)/01(自由停)00b09200(风扇总是ON)/01(风扇运行时和停机5分钟内ON.01冷却风扇控制其余OFF)18/31个人收集整理 仅供参考学习5.2.3 变频调速器地监控在使用变频器时可以按照表 5.2地代码按动控制面板地按键，就可监控到变频器地各种状态.表5.2变频器监视对照表代码名称描述设定d001当显示d001时，指示0.00-99.99；显示值以0.01Hz为单位,输出频率监视灯“Hz”亮100.0-400.00.1Hz为单位；显示值以d002当显示d002时，指示0.0-999.90.1A为单位输出电流监视灯“A”亮；显示值以d003当显示d003时，指示F：正转；0：停止；r：反转转向监视灯“RUN”亮d007频率变换监视当显示d007时0.00-99.99：显示值以0.01Hz为单位d013当显示d013时，指示0.0-600.00.1V为单位输出电压监视灯“V”亮：显示值以d014当显示d014时，指示0.0-999.9：显示值以0.1Kw为单位.输入功率监视灯“Kw”亮介于对变频调速实现自动控制所需要地技术成本太高，不符合本设计板材切割机对经济条件地初衷.在此，本设计不实现对于牵引机构变频调速地自动控制 .uQHOMTQe795.3变频系统地干扰和抑制应用变频调速，一个很重要而又往往被忽视地问题是系统地干扰问题 .系统干扰是指影响电气系统正常工作地有害电磁现象 .由于交流变频系统是以电气技术、 微电子技术和控制技术综合应用地复杂系统，因而抗干扰力差 .另外，系统工作地外界环境如高温、灰尘、雷电等也会对系统产生干扰，使其不能正常工作 .根据干扰地来源，可分为三类：高次谐波干扰、外来干扰、逆变器产生地干扰 .本设计中，只涉及到变频器地应用，对于干扰，只进行外来干扰防止部分. IMGWiDkflP5.3.1 外来干扰及抑制外来干扰分为：静电耦合干扰、电磁感应干扰、电波干扰、接触不良干扰、电源线传导干扰，等等.各种工作机在工作过程中，不可避免地会受到上述各种电气地、电磁地，乃19/31个人收集整理 仅供参考学习至机械因素造成地干扰.这些干扰无疑将影响变频系统地电气性能， 有时甚至严重影响变频系统地电气性能，甚至于导致系统失效 .这样地外来干扰，是不容许地 .必须采取措施加以抑制.WHF4OmOgAw为了抑制外来干扰，我主要采用以下一些方法 .1）抑制静电耦合干扰.减少电缆间地杂散电容，其方法是屏蔽或分离电缆；2）抑制电磁感应干扰.应尽量使电缆分离铺设，尽可能使用绞合间距小地绞合线3）防止电磁波干扰.变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多地干扰电磁波，这些高频电磁波对附近地仪表、仪器有一定地干扰.如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏.aDFdk6hhPd因此，在本设计中，选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表地干扰 .所有地元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间地连线选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层接地.ozElQQLi4T4）抑制电源线传导干扰 .可采用措施：逆变器地控制电源由另外系统供电，在控制电源地输入侧装设线路滤波器，装设干扰绝缘变压器 .CvDtmAfjiA5）防止输入端过电压.变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏 .因此，本设计要求，切割机使用前需要核实变频器地输入电压、单相还是三相和变频器使用额定电压 .QrDCRkJkxh5.3.2 变频器地接地与防雷尽管有以上抑制干扰措施，但为了保证本板材切割机切割过程中变频器地正常使用，在以上基础上增加以下保障措施： 4nCKn3dlMX接地：变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力地重要手段，变频器接地端子E(G)接地电阻越小越好，接地导线截面积采用不小于 2mm，长度在20m以内地导线.变频器地接地时与主轴电机和拖动电机接地点分开，不共地.信号输入线地屏蔽层，接至E(G)上，为防止引起信号变化波，其另一端绝不接于地端.变频器与控制柜之间电气连通，利用铜芯导线跨接.防雷：在变频器中，一般都设有雷电吸收网络，主要防止瞬间地雷电侵入，使变频器损坏.在本设计中，为了防止电源线架空引入地情况下，变频器地吸收网络是不能满足要求地情况，在进线处装设变频专用避雷器.ijCSTNGm0E20/31个人收集整理 仅供参考学习板材切割机地成品实现本板材切割机，是一款以实用为主，并能简单自动控制，且实现调速运行地切割机 .切割机包括支架，支架上设有导轨，切割机构安装在行走机架上，行走机架上地行走轮与导轨构成滚动配合，行走机架由牵引机构牵引，在导轨限定地方向上移动 .由上述技术方案可知，本切割机只实现切割机构在单方向上地直向往返移动，由于切割机构安装于行走机架上，所以在行走机架在导轨上移动地同时，切割机构也随之运动，同时对板材进行切割.vfB1pxanfk6.1切割机具体部件如图6.1，6.2，6.3所示：1）底座部分，其具体组成如下：包括支架 (10)，两端压料气缸(112)，(113)支架(10)上设有导轨(11)，切割机构安装在行走机架 (20)上，行走机架(20)上地行走轮(21)与导轨(11)构成滚动配合，行走机架 (20)由牵引机构牵引在导轨(11)限定地方向上移动.JbA9VhEou12）此板材切割机设计用于木材或石材地切割，所以切割机构设计为：切割机构包括一旋转式地锯盘（或者砂轮）(30)，锯盘(30)地回转面平行于导轨(11)地限定方向，锯盘(30)地切割动力由电机(31)提供.X7Ahr18pJI3）此板材切割机设计能在切割方向上往复运动，根据功能要求，板材切割机牵引机构包括钢丝绳(40)，钢丝绳(40)两端分别与行走机架 (20)相连以形成一个封闭线路，钢丝绳(40)地拖动方向与导轨(11)限定地移动方向相吻合，钢丝绳(40)地牵引动力由可逆电机 (41)提供.b3zqXLCqXo4）根据功能要求所述地板材切割机，其切割机构在于：电机 (31)与锯盘(30)之间设有相互配合地皮带轮(32)，(33)，皮带轮(33)地轮轴与切割刀(30)地回转轴同轴设置，皮带轮(32)、(33)地轮轴相互平行.pZyytu5rc55）根据切割过程地安全要求，此板材切割机，特设立以下安全防护：显露在行走机架(20)上方地锯盘(30)上设有防护罩(301)，电机(31)设置在行走机架(20)上.DVyGZezsrM6）根据设计地功能要求，此板材切割机调速功能在于：可逆电机(41)地输入端连有变频器，同时可逆电机(41)地输出端连有减速箱(42)，减速箱(42)地输出端连有滚轮(12)，滚轮(12)地轮轴与锯盘(30)地回转轴相平行，钢丝绳(40)与滚轮(12)构成滚动配合.RQxPvY3tFs7）根据机械设计地稳定性要求，此板材切割机在设计上把滚轮 (12)分别设置在导轨(11)21/31个人收集整理 仅供参考学习限定方向地两端且轮轴位于同一水平线上， 钢丝绳(40)与行走机架(20)之间间隔设有胀紧轮(13).5MxX1IxuU96.2切割机具体功能实现1）如图6.1所示，板材切割机包括支架(10)，支架(10)上设有导轨(11)，切割机构安装在行走机架(20)上，行走机架(20)上地行走轮(21)与导轨(11)构成滚动配合，行走机架(20)由牵引机构牵引在导轨(11)限定地方向上移动.jIw5xs0v9P2）为压紧物料，防止物料在切割过程中出现异动，在支架 (10)地两端设有压料气缸(112)，(113)，在切割开始之前对物料进行压紧，压料气缸气源由外部提供，分别由电磁阀控制.xEve2buwnw3）切割机构包括一旋转式地锯盘(30)，锯盘(30)地回转面平行于导轨(11)地限定方向，锯盘(30)地切割动力由电机(31)提供.电机(31)与锯盘(30)之间设有相互配合地皮带轮(32)、(33)，皮带轮(33)地轮轴与锯盘(30)地回转轴同轴设置，皮带轮(32)，(33)地轮轴相互平行.显露在行走机架(20)上方地切割刀(30)上设有防护罩(301)，电机(31)设置在行走机架(20)上.KAvmyVYxCd4）为满足本切割机设计方案，实现对于木材石材地兼容行，锯盘(30)采用可更替锯盘，可兼容砂轮锯盘和锯齿锯盘，因为锯盘直径较大，可以切割较厚地板材，选择在切割刀(30)上设有防护罩(301)，是为了防止在切割过程中，切割刀(30)对人身造成伤害.Ywuu4FszRT5）牵引机构包括钢丝绳 (40)，钢丝绳(40)两端分别与行走机架(20)相连以形成一个封闭线路，钢丝绳(40)地牵引方向与导轨(11)限定地移动方向相吻合，钢丝绳 (40)地牵引动力由可逆电机(41)提供.可逆电机(41)地输入/输出端分别连有变频器和减速箱(42)，减速箱(42)地输出端连有滚轮(12)，滚轮(12)地轮轴与切割刀(30)地回转轴相平行，钢丝绳(40)与滚轮(12)构成滚动配合.滚轮(12)分别设置在导轨(11)限定方向地两端且轮轴位于同一水平线上，钢丝绳(40)与行走机架(20)之间间隔设有胀紧轮(13).cstDApWA6A6）为了使切割机构工作更加稳定，选择在钢丝绳 (40)与行走机架(20)之间设有胀紧轮(13)，胀紧轮(13)可以对钢丝绳(40)起引导和胀紧地作用.选择将钢丝绳(40)地拖动电机设置成可逆电机(41)，是为了在切割结束后，使行走机架在导轨(11)上回程到起点，对第二块板材进行切割.qotL69pBkh7）此切割机采用钢丝绳(40)来放弃机床中普遍采用地丝杆螺母机构，钢丝牵引相对于丝杆牵引，其成本相对较低，同时运动简便而可靠，并可以切割大规格地板材，极大地增22/31个人收集整理 仅供参考学习强了本设计切割机地适用性 .EksTCSTCzX6.3成品板材切割机实现通过电气控制部分地设计，本设计选用了基于 PLC地逻辑控制系统，并且采用了手动地调速方式对锯料行进进行调节 .实现地功能如下：Sgs28CnDOEPLC选择全程切割方式：放上板材在支架(10)上，按下主轴起动按钮，支架 (10)地两端压料气缸(112)，(113)电磁阀打开，自动实现对于板材地压紧，压紧到位后自动启动电机 (31)通过皮带轮(32)、(33)带动锯盘(30).切割机构启动完毕.6craEmRE2k此时，可根据板材地厚度，调节电阻器旋钮，通过调节RP，改变拖动电机地行进速度 .按下锯料行进起动按钮，通过变频器起动拖动电机 (41)，拖动电机(41)通过钢丝绳(40)地牵引行走机架(20)沿着导轨(11)对物料进行切割.当PLC检测到物料切割完毕，通过变频器反转拖动电机 (41)，拖动电机(41)通过钢丝绳(40)地牵引行走机架 (20)沿着导轨(11)返回.k8qia6lFh1在此过程中，可以直接按下手动返回按钮，实现对于切割机构地提前返回 .按下主轴停止按钮，支架(10)地两端压料气缸(112)，(113)电磁阀关闭，自动松开板材，此时板材切割完毕，可取下切割好地板材 .y3qrGQOGwIPLC选择短程程切割方式：板材放在支架(10)上，按下主轴起动按钮，支架 (10)地两端压料气缸(112)，(113)电磁阀打开，外接气源对压料气缸充气，实现对于板材地压紧，压紧到位后自动启动电机 (31)通过皮带轮(32)、(33)带动锯盘(30).MZpzcAiHKo根据板材地厚度，调节电阻器旋钮，改变拖动电机地行进速度 .按下锯料行进起动按钮，通过变频器起动拖动电机 (41)，拖动电机(41)通过钢丝绳(40)地牵引行走机架(20)沿着导轨(11)对物料进行切割.当PLC检测不到物料时，PLC控制变频器反转拖动电机 (41)，拖动电机(41)通过钢丝绳(40)地牵引行走机架 (20)沿着导轨(11)返回.0VoHIjMIZ5在此过程中，可以直接按下手动返回按钮，实现对于切割机构地提前返回 .按下主轴停止按钮，支架 (10)地两端压料气缸(112)，(113)松开板材，此时板材切割完成，此时可取下切割好地板材 .dRoQe3gJeM23/31个人收集整理 仅供参考学习6.4板材切割机成品设计示意图图6.1 切割机侧视图图6.2 切割机俯视图24/31个人收集整理 仅供参考学习图6.3 切割机后视图参考文献林永忠.PLC在石材切割机中地应用[J].福建:福建电脑,2004(2).三菱PX1S系列可编程控制器使用说明书.三菱电机自动化有限公司[M]广岛：日本Y992D87601A,2000(8).rNnYJNKKts陶有生．国内外切割机研究与发展现状简介.加气混凝土[J]．2005，(2)陈立定，吴玉香，苏开才．电气控制与可编程控制器[M]．广州：华南理工大学出版社，2001.日立交频调速器L300P系列使用说明手册．日立制造所[M]．东京：日本NB60BCXB，2004(8)．FJn6fxdLH9黄刚.电动机地变频调速技术地现状与发展[J].电子质量.1996(9).陈文敏.异步电动机变频调速技术简论[J].成都纺织高等专科学校学报.2002,19(3).李学华,李俊超,顾为鹏.板材切割机[P].中国专利：ZL200920186947.0，2009-08-13.TFmfLhHMWP吕以全,赵勇,王存雷,张瑞波.变频调速器手动控制地使用设计[J].科学与经济：2006（18）.7Blnh0bNbw25/31个人收集整理 仅供参考学习王兆晶.维修电工（技师.高级技师）[M].北京：机械工业出版社.2008.结束语从去年十二月开始收集材料到现在，近六个月地时间转眼间过去了，回想自己做设计地这段时间，收获很丰富.在本次设计中用到了很多知识，通过对大量知识地运用，使我实现了对大学期间所学知识地一个系统总结，这对即将走向社会地我是很有必要地 .lxlvNKFOpd本次设计，大致可分为三个阶段 .首先是资料地收集与归类.从选题完成后地第一次毕业指导开始，我通过到学校图书馆、阅览室以及通过万方数据、中国知网、中国国家电子图书馆等网络平台收集与我课题相关地资料，学习、整理本次设计中所要用到地知识，并且利用寒假放假时间走访了一些板材加工作坊，对板材切割机地实际切割过程作了较为详细地观察了解 .ztkEju9PET第二阶段地任务就是通过已有地材料进行初稿、二稿地编写.通过先前地材料收集，在第二阶段对收集好地材料进行归类，按照提纲加以重组，同时根据章节设计所要用到地硬件图.在确定完硬件系统后，便是对软件编写.这是一个枯燥地过程，其中经常遇到难以解决地问题，当遇到问题时就需要再次查阅资料，并向同学及指导老师请教 .NpjMPeCQTA第三阶段相对轻松，这段时间主要对编写好地论文进行修改与格式编排 .本次设计地整个过程对我来说是一次难得地锻炼，一方面培养了自己独立思考地能力，另一发面也是对自己统筹能力地一种提高.1ljUlY6R8h设计告一段落了，但是学习永不停止，本次设计留给我地知识、经验，将是我前进路上一份宝贵地财富.附录控制程序指令表0LDX0041ORM1002ANDX0053ANDX0104OUTM