《无缝钢管切割机切割系统的液压控制设计》11000字

I无缝钢管切割机切割系统的液压控制设计目录TOC\o"1-2"\h\u31188无缝钢管切割机切割系统控制设计 112195摘要 215772第一章绪论 2235991.1无缝钢管切割机的发展 2253241.2PLC的发展 3131881.3课题的意义及背景

425542第二章无缝钢管切割机控制系统方案设计 6183092.1控制系统的控制要求 6283862.2设计的具体内容 6121452.3控制系统的具体分析要求 7323872.4程序流程图 8254第三章无缝钢管切割机的机械传动设计 911933.1设计要求 924963.2电动机的选择 9301833.3计算总传动比及分配各级的传动比 12317783.4运动参数及动力参数计算 134750第四章关于液压控制系统设计 15308164.1关于液压系统概述 1577704.2液压夹具原理 16281684.3夹具总体设计中须注意的问题 178794第五章设计PLC控制系统 2188975.1PLC型号选择 21294725.2输入/输出信号分配 22205355.3PLC硬件接线图 22177985.4PLC控制梯形图 236734第六章结论和展望 26119146.1总结 26266386.2展望 273849参考文献 27摘要钢管是一种在社会各界的生产生活中不可或缺的原材料，由于其使用广泛，使用的场合也多种多样，钢管往往需要经过不同要求的切割，方便其在工作中焊接组合。在对钢管进行切割加工时，需要考虑满足焊接条件应达到的标准和生产中要求达到的长度，有时还需要在切割断面切割出指定形状，因此钢管切削是生产中极其重要的工序。钢管切割发展至今，经历了从机械到激光的变迁，切割方式随着科技的进步而进步。目前最常用的切割方式仍为机械切削，采用这种方式，成本低廉，但需要在生产中解决其效率和环境污染上的问题。近年来，钢管切割行业也趋向于产业的智能化布局，使用自动化设备进行作业。因此本设计旨在结合生产实际，围绕钢管切割进行设计，设计一种PLC控制的，保证高精度，高平面度，垂直度，高自动化程度的切割机。关键词：无缝钢管，PLC，精度，自动化绪论无缝钢管切割机的发展第二次工业革命后，工业生产依托新技术，广泛的实现了电气化，各类机器也逐步向着自动化，信息化发展。钢管切割行业也是如此，第一台由计算机控制的切割机率先在20世纪70年代于国外问世，它使用了定尺设计，能比较完美地进行自动生产。而国内这方面机器的发展稍晚于国外，差不多类型的定尺切割机在80年代才渐渐实现了自动控制，而且这种切割机受到定尺的精度限制，切割完成后的钢管切削精度不高。随着技术进步，后来切割机开始使用单片机作为它的控制系统，精度确实得到了改善，但是由于单片机工作时必须使用直流电，导致整台机器无法使用交流电作为能源，而使用直流电源也导致其电路错综复杂，容易出错的同时也让工作人员对它的修理维护困难，影响使用，并且使作业更加繁琐复杂。近年来，自动钢管切割机的进一步发展让一些问题得到了改善，工厂使用的切割机随着技术的革新，逐渐达到了控制各系统各自工作同时，又达到高速高产生产要求的程度。而且除了切割机之外的诸如送料机，传动装置之类设备的发展完善，使其的生产流程进一步简化，使得生产作业更加自动化，高效化，开始减少对人力的依赖，更加接近了新时代社会发展对其的生产要求。PLC的发展二十世纪七十年代，PLC（可编程序控制器）实现了从无到有并开始发展的阶段性过程，它的问世让各类工业生产迎来了又一次的升级与进步。当时美国的通用汽车公司想要尝试改善继电器，接触器不便于生产使用的问题，于是让那些数字设备企业试着分析研究这一问题，后来专家们经过多次实验构思设计出了世界上第一台PLC，然后针对它能否满足需要，在生产线上进行了验证。由于其功能的显著与有效，日本，德国的专家也开始往这方向深入钻研，并在其中卓有成效，即便那时可编程序控制器的功能十分简单，能达到的效果也极其有限，只能控制运行的暂停与开始，并掌握各个步骤的先后顺序，它也对当时的工业生产产生了巨大的影响。随着科技的进步，可编程序控制器的功能越来越强大，各种缺点也逐渐得到了弥补，单一的功能变得全面而且慢慢延伸到了生产中整个流程的各个部分。结合了个人计算机发展带来的多方面影响后，可编程序控制器的功能可以说是得到了“进化”，进入了工业生产中更高，更广阔的“舞台”。课题的意义及背景

管材在各行业被大量使用，而下料工序是管材后续加工工序的基础。下料工序精度、效率的高低直接影响到产品质量的好坏及成本的高低。钢管定长切割加工，顾名思义，主要是将钢管切割成要求的长度。目前的管件切割方式如果还处在手工送料、手工取件的方式，将远远满足不了当今高速发展的机械、造船、军工、石油化工、能源、车辆制造、航空航天等工业需要。因此，实现钢管送料切割自动化显的十分重要。通过机械传动和电气控制，按一定的规律自行完成人们所要求一系列动作，既可改善劳动条件、减轻工人劳动强度，确保生产安全，提高生产效率和产品质量，而且还能降低原材料消耗，节省设备投资，降低生产成本。实现管件切割的自动化，是提升管件切割效率、提高切割精度和保证切割安全的根本途径和措施。由此，本课题的研究目标是结合生产实际，针对小批量，无特殊要求的钢管切割要求，设计出全自动送料，切削的切割机切割系统，并尽量提高其切削精度。理解切割机运行原理后，完成整机机械结构设计，各部件选型，并设计配套PLC控制程序设计，实现机器工作时的动画演示。且为迎合中小型企业的设计要求，该机器需要初步达到操作简单便捷，工作效率高，结构简单并便于维护的特点。国内外发展现状无缝钢管是生产生活中不可或缺的一种原材料，由于其应用领域的广泛，社会各界对其的要求多种多样，这就要求有一种钢管切割机能够对多种多样的钢管进行确定长度的批量加工。在这种趋势下，切割机行业很早就应运而生，开始了发展。随着科技飞速发展，能够自动化生产的钢管切割机在国外率先被发明出，其中当属美国，德国，日本的切割机最为先进，精度最高，然而它们的机器大多价格昂贵，非中小型企业所能负担。我国的切割机行业在改革开放后就开始了快速发展，生产的切割机也实现了自动控制，慢慢提高了精度，然而一些小型的切割机制造厂仍没有技术条件进行整台机器的设计生产，只能采用组合拼接的方法，这就导致生产出来的机器质量良莠不齐，在技术上也谈不上有研发创新，虽然价格低廉，但生产时的质量却无法得到有效的保证，给用户的选择使用造成了很大的困难。本设计在这方面要求的基础上，设计一种结构简单，便于维护的切割机，而且它主要适用于小批量的钢管切割，成本低廉，操作容易，适合多种类型的人员操作，符合中小型企业的使用要求。与此同时，这种钢管切割机达到了一定的自动化控制，结构简单的同时又便于之后的维护以及升级，使用PLC控制使其用途广泛，符合社会主流，易于零部件的通用更替。对未来的发展趋势无缝钢管切割机的用途注定了它短时间不会被淘汰，只会越来越智能化，去符合生产生活中的各种需要。现如今，许多钢管切割机已经通过种种方式实现了自动化，智能化，诸如PLC，单片机控制等等，但由于设计中仍有种种不足，导致它效率低下，精度不足，在降低成本的情况下，不能有效地满足种种需求。因此，未来的钢管切割机肯定需要解决这种种问题，并向着全自动，人工智能方向发展。在实现各种流程自动化的同时，去达到对各种生产状况的监控，管理，如管理生产计数，检测刀具使用情况，自动归类并分辨生产中各种问题并提示技术人员进行处理等功能，自动去实行流程前后本来需要人工处理的部分工作，达到真正的无人化自动生产，这样节省了多方面的成本，又便于对生产中情况进行针对处理，大大增加了生产效益。

无缝钢管切割机控制系统方案设计根据中小型企业的生产特点，结合对钢管切割机的研究，设计出该类型切割机并实现其自动化生产的基本功能。然后对方案进行改进优化，针对其中各种问题和厂家要求，对机器进行改进，并设计出具体改正措施。控制系统的控制要求该切割机需要达到适应中小型企业生产模式的标准，并且应该具有较为高效和稳定的工作效率，结构简单，易于维护保养，并且容易进行后续硬件和软件方面的改进升级。（1）送料系统检测到传入的钢管后开始运行，到达对应位置，检测到钢管信号后，夹具开始工作，使其位置固定以达到切割光滑和长度定量的要求。（2）切割部分开始工作，同时配比正确的输入输出速度以达到最大工作效率，节省时间。（3）切割完成后，将钢管平稳输送出机器，并到达指定位置安放。（4）整个过程要求动作流畅，各传动及控制系统工作正常，不出现错误动作。设计的具体内容总体设计1，管材；2，丝杆机构；3，刀具；4，卡盘；5，减速器；6，电机；7，支架切割原理1，管材；2，刀具切割管件前．首先依靠固定起动夹具上的定位板，将多根待切管件一起放进夹具内并对齐。确认放好管件后，通过控制按钮起动装置进行自动切割工作。切割钢管操作时，移动液压夹具先将管件夹紧，然后步进电机通过联轴器带动丝杠转动。从而使移动液压夹具在机架轨道上进行一定的轴向运动，带动待切管件的移动。然后，两个固定液压夹具夹紧管件，进行切割工作，与此同时。移动液压夹具松开并回到原有位置．以待下一次进给。由控制系统控制步进电机的转动，实现了管件各种长度的精确切割．精度误差为±0.1mm。管材在卡盘带动下高速旋转，同时，气缸将刀具向前推动，对管材进行切割。该过程与车床工作原理类似。控制系统的具体分析要求该控制系统要求具有以下功能：整个流程实现全自动控制，中途尽量脱离人为干预。所加工钢管的长度范围：<12m(即钢管最长加工尺寸为12m)。该机器加工精度范围：<6mm。要求切割钢管材质多样，具备换产，维护时易于拆卸模组的特点。程序启动生产，暂停，结束生产方便，且能够快速急停应对特殊情况。通过预先编程．从而完成预订的控制要求．以实现机器全程自动化，这是整机的核心所在。通过PLC控制系统，完成了步进电机的供给与回程，完成了移动液压夹具与固定液压夹具（卡盘）的夹紧和放松．完成了切割模组的切割，并且在完成上述动作的同时，也达到了每项工序所需要达到的指标与要求。将管件放置到夹具后，先用定位板进行零点校准．然后利用PLC控制系统对步进电机的转角和夹具的夹紧、放松进行控制，以及控制其运输指定距离以进行定长切割。自动送料装置工作过程中的每个环节，都需要相应信号的输人、输出，从而顺利的完成整个工作过程。程序流程图为了直观地体现所设计钢管切割机的整个工作流程，该无缝钢管切割机切割系统控制流程图如图2-1所示。图2-1无缝钢管切割机切割系统的控制流程图

无缝钢管切割机的机械传动设计分析完整个流程后，需要结合任务书明确实现该动作需要哪些机械结构，并对实现该流程所需各个结构的参数进行分析和计算，以使其满足工作需要。设计要求该切割机需要实现的最主要功能为定长切割，并且实现各个生产流程的循环往复，因此得出其最需要计算分析的机械结构为电动机和传动系统。它们直接明确了钢管的运输效率和所能达到的切割精度。其余结构则为液压夹具和切割模组，需要在其达到指定位置时对其进行夹紧，然后完成切割模组的加工，返回。电动机的选择首先，我们需要针对设计要求，选择最合适的电动机。第一步是查找资料，找到各类电动机各自的生产参数，其主要由电动机生产厂家所标注的铭牌确定，然后对比要求，找到合适的参数。之后，分析该切割机对电动机的结构特点的要求，挑选能够平稳运行，生产可靠的电动机。最后，通过计算得出电动机所需动力，转速要求，并查阅参考书得到相应电动机型号。电动机的类型和结构分析从电源类别来区分电动机，可以得到分别使用直流电或交流电的两种电机。两种电机各有优缺点，但由于其一般合适的使用场合不同，因此它们在生产生活中都得到了广泛应用。直流电动机，虽然调速精确，启动响应快，但在工业生产中需要对电源进行转化，导致其结构复杂，增加了成本和维护难度，因此不考虑使用。而交流电动机则在工业生产中比较普及，不是特殊情况下都可以选择。结合设计要求，三相交流异步电机初步符合需要。它的特点就是结构简洁，方便人员维护，而且由于使用广泛，零件的通用性高，变相的降低了生产成本，符合中小型企业的生产需求。考虑到交流异步电动机工作中的设计载荷，又因为中小型企业生产时批量不大，可以选择笼型封闭结构，且由于其处于生产批量不大的情况下，一般要求多次转产，因此必须考虑到电动机停止，重启的响应速度，结合生产时精度变化的要求，初步选择YEJ系列的电动机。选择切割机电动机的功率切割作业时所需的电动机功率：计算公式：—驱动机器进行工作所需的功率，kW;—驱动机器工作所需要达到的效率。电动机所需工作功率，由机器的工作阻力和机器的运动参数（诸如：电动机转速，线速度和角速度）计算求得。进行机械结构设计时，首先明确要求，并得出所需钢管切割机的工作参数为切削力：F=3500N，棍筒转速：n=70r/min，切割尺寸范围：50～60mm。得到参数后，可以设定棍筒直径D滚=80mm，两根棍筒的中心距a=100mm，切割砂轮直径D刀=80mm进行计算。根据公式：其中：F—切割模组的工作阻力，N；v—模组中砂轮的速度，m/s；n—棍筒的转速，r/min；r—工作机棍筒的半径，mm；D滚—机器棍筒的直径，mm。传动装置的总效率表示完成整个传动过程的各部分装置的运动副效率的乘积，即其中：、、...分别为每一个部分传动副（带、齿轮）、每对轴承的效率。可以通过查阅参考书附录一选取传动副的效率数值。通过查阅参考书附录一，取带传动效率，滚动轴承传动效率，开式圆柱齿轮传动效率，圆锥齿轮传动效率。故总效率将以上数值代入公式，得：确定切割机电动机的转速棍筒的工作转速为n=70r/min;通过查阅参考书附录一，可以得出合理，且适合生产的传动比范围，取V带传动的传动比，二级圆锥—圆柱齿轮减速器的传动比，计算得到总传动比的合理范围，由此通过公式计算最终得出电动机转速的可选范围为：查阅参考书得到符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min和3000r/min，并且通过选择得到三个附录II适用电机型号，最终我们得到四个齿轮传动比的方案进行比较，如表4-1中所示。表4-1传动比方案方案电动机型号额定功率KW电动机转速v(r/min)传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比V带传动比减速器1YEJ90S-21.53000284040.573.511.592YEJ90L-41.515001400202.96.93YEJ100L-61.5100094013.432.65.16考虑到电机的技术参数，传动装置的尺寸要求，生产需求和传送带，齿轮传动减速比，以及圆锥齿轮的尺寸大小，所以选择方案三。因此，最终选定的电机型号为YEJ100L-6，其具体性能如表4-1所示。表4-2YEJ100L-6的具体性能型号额定功率满载时转速r/min电流A效率%功率因素YEJ100L-61.59404.077.50.746.02.02.0电机外形，合适的安装尺寸如表4-2所示。计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比电940/7013.43；2、分配各级传动比：通过查阅参考书附录一，可以得到合理的V带轮传动比2~4，二级圆锥—圆柱齿轮传动比5~6。所以得到V带轮传动比2.64，通过公式计算得到二级圆锥—圆柱齿轮传动比：u齿轮=i*a/i=13.43/2.64=5.09(符合)。考虑圆锥—圆柱齿轮减速器的要求，根据参考书可取圆锥齿轮传动比为i1=0.25i，同时i1≤3，最大不能超过4，以达到尽量减小圆锥齿轮直径的目的。由于需要同时对比圆柱齿轮的尺寸，进行对照分析后，决定取i1=3.9，得到i2总=5.09/3.9=1.3，可初步选取i2=3，i3=1/2.3。表4-3YEJ100L-6的外形和安装尺寸中心高H外形尺寸底角安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸A×BKD×EF×G100405×282.5×245160×1401228×608×24运动参数及动力参数计算各轴转速计算Ⅰ轴Ⅱ轴惰轮棍筒各轴输入功率计算Ⅰ轴Ⅱ轴惰轮的轴棍筒的轴各轴输入转矩计算电动机所需的轴输出转矩：Ⅰ轴Ⅱ轴惰轮的轴棍筒的轴

关于液压控制系统设计根据以上的设计，结合所设计机械结构的特点，并根据生产实际，按要求设计出适合送料系统和切割系统的液压控制系统。关于液压系统概述液压工作动力原理该系统要求切割时，机器具有平稳的传动速度，因此本设计选择使用PLC控制调速轮的转速，并带动钢管前进，使其能够具有平稳可控的传动速度。因此摈弃了传统的液压油路控制传动速度，简化了油路结构，方便其便于维护。液压夹紧装置则利用了PLC控制液压缸，使其带动夹紧装置工作，以实现对钢管的夹紧和放松。液压控制系统历史发展一战以后，液压控制技术逐渐得到完善，并开始在海军舰船的各个系统得到应用。二次大战后，该技术由于其特有的优点，得到推广，开始广泛应用于生活中各种领域。由于航空航天技术发展的需要，对于液压伺服系统高精度、高响应速度的的要求愈发提高，推动了该技术开始快速发展，其效果得到认可之后，很快，首先开发用于军工产品的液压控制系统就被推广到各个行业的生产部门。多数飞行器的控制和操纵系统也开始使用液压系统，就导弹而言，在原来基础上，也开始使用液压系统对原来的产品进行改进，后来的中远程导弹几乎通通采用液压系统进行控制，因为它们具有质量小，所需导引力小的特点。而对于地对空武器，早在二次大战前各种高射炮就已使用了液压伺服系统辅助操作，现如今坦克中多种自动运转装置都是液压控制的，大大方便了对其的操控的同时，实现了更多动作。就民用工业而言，液压控制在各传统机械制造业广泛普及的同时，在现在的多种自动化机械，诸如各种自动化机床、加工中心、自动机械臂、机器人等行业中也已经大量应用。随着社会各行业自动化程度的不断提高，对机械设备的运行速度和效率的要求也在不断提高，因此液压控制技术的应用也越来越广泛。液压夹具原理通过前文的机械结构设计，设计参数已基本选定完毕，现需要对液压夹具的活动原理进行说明。液压夹具的元器件位置和管道油路情况如下图所示。A—夹紧缸B—定位缸C—自位缸图2-14夹具原理图本次设计，仍按照惯用思维选用了时间继电器来延时控制阀Ⅰ和阀Ⅱ的移动。但是也不可避免地遇到了液压系统常见的问题——随工作温度改变而改变的油液粘度会影响阀门动作的准确实现，会使夹具工作时出现1-2毫米的误差，影响其切割精度。出于其自动化工作的需要，不可能安排人员经常手动调试继电器，于是我选择使用中间继电器辅助控制的方式来解决该问题。由于时间继电器对夹具工作的不良影响一般发生在夹紧前1-2毫米，因此我选择在该位置处增加一个由中间继电器控制的行程开关。当夹具活动部分移动到距离工件1-2毫米时，触发该行程开关，使时间继电器停止控制液压阀门，转而由中间继电器控制阀的工作状态，让阀Ⅰ停止，阀Ⅱ直通。该方式避免了夹具活动受到油液粘度影响而降低切割精度，降低了工件放置后发生松动的可能性，提高了工作时的安全性，可靠性。夹具总体设计中须注意的问题在夹具总图绘制过程中，除了要标注尺寸公差和技术条件外，还必须注意总体结构是否合理，是否能满足夹具工作的需要。下面就结合本夹具的例子来说明。防止工件误装图2-15表示工件以大孔2和小孔4分别在圆销1和圆销3上定位。为了保证加工精度，定位孔已经过较精确的加工。该工件另一旁还有一孔5，其直径大小和距大孔的孔心距都和孔3相同。因此，操作者往往容易误装，把工件以大孔2和小孔5来定位，使工件转了。这样加工会出废品，造成质量事故。在总体设计时，要根据工件形状特点，采取措施，防止误装。图中就是在旁边增加一个销子6，它与工件外形斜面有足够不会影响工件正确安装。若工件转时，因右边长方形外形被销子挡住，无法装入，就可及时发现错误，加以纠正。有一些盖板间隙，箱体、底座等零件，常利用其现有的一组紧固螺孔中的两个（一般是相距最远的1－柱定位销；2－定位大孔；3－削边定位销；4－定位小孔；5－非定位孔；6－挡销；图2-15两个）作为定位孔。对此两孔必须进行较精确的加工。此时，常会有发生误装的可能，设计时，要根据工件的特征，增加防止误装的标志。在本工序中，由于工件的安装方法是工件的轴线方向与水平面平行，且工件的两端面的形状是一样的，所以说工件的安装是不分端面的，所以不存在工件误装的问题。（1）注意检查运动零部件是否会受到妨碍，是否能达到预期的运动要求图2-16表示由于没有给摇臂1的端部在2的槽内留出足够的间隙使摇臂1不能由图示的位置在继续按箭头方向运动。而在本工件的加工工序中，工件的定位、夹紧方式是通过夹紧缸拉动的活动支架，与固定支架一起形成框架结构来夹紧工件，活动支架的三个定位爪相当于三爪卡盘，夹紧工件时是同时在工件的外端面夹紧工件，而不存在因没有足够的间隙而影响夹紧运动。图2-16（2）顶出工件的装置因工件重量较重或冷却液影响，使得不易抓住工件，使取出工件困难。这时就应设置顶出工件装置，把工件顶起，便于取出或移走。图2-17是顶出装置的例子。1是工件，在夹具体的定位孔2中定位。夹紧力J把工件保持在正确的位置上。当夹紧机构放松后，顶销3在弹簧4的作用下，把工件顶起，便于取去。设计时，弹簧力P应比夹紧力要小。由上图可知，在设计这类装置时，要注意以下二点：图2-17顶销的行程要有限位机构控制工件抬起的距离。图中顶销3由其凸肩限位。夹紧元件要移开或让开足够的距离，使工件能被顶起不受阻碍。在本工序的加工中，虽然电机座工件重量较重，但因其安装方式特殊，是靠固定支架和固定支架的六个定位爪和六个定位缸定位、夹紧的，活动支架在液压缸的拉动下，便可很容易的松开工件。因此在本夹具中可以免去设计顶出工件的装（3）要考虑毛坯的制造误差，避免工件装不进或装不牢图2-18图2-18中所示的工件，以底面和内孔定位，在一反转式钻模中钻孔。工件与夹具体之间的间隙留得太小[见图（a）]，没有考虑夹具具体制造后，不加工的内壁面上将留下抜模斜度α，结果夹具体得实际形状和尺寸如图（b）所示。B<A，因而造成工件无法装入。在本夹具中，由于工件得定位、夹紧是依靠固定支架和活动支架来实现得，活动支架移动时，便可很容易得夹紧或松开工件，所以工件的毛坯制造误差不会影响工件在夹具中的在安装，只会影响夹具的定位误差。设计PLC控制系统PLC型号选择目前在使用中比较广泛的PLC有三菱和西门子两大品牌，它们有各自的特点。首先，两者的编程自成体系，有各自的语句及实现方式，但总的来说，来自日本的三菱PLC，编程更直观浅显，简单易懂，而西门子PLC是德国品牌，指令相比于三菱而言更抽象，难于理解。但西门子PLC的指令体系比较简洁，数量不多，三菱的指令就比较繁琐，因此总的来说，它们的学习难度相差不大，因人而异。同时它们的程序在不同领域各有侧重点。三菱的指令较多，学习比较繁琐，但由于其对于离散和运动控制，设置了专门的定位指令，因此很容易实现对伺服、步进的控制，进而实现比较复杂的动作控制。而西门子则无法做到这点，苦于没有专门的定位指令，它不能直接使用现成的指令，而是利用其他语句嵌套，通俗的来说是绕了很大一个弯，让语句更复杂的同时，达不到很高的控制精度。但是在过程控制和通信方面，西门子更具优点，它的模拟量模块技术比较成熟，价格较低，程序简单，功能却十分显著，易于实现通信，而三菱的程序则比较复杂，价格昂贵。因此选择PLC种类时，应明确自己的设计要求，针对不同的控制方式进行对比，然后选择合适类型的PLC，扬长避短。可编程控制器选择的首要条件是必须满足达成程序设定所必须的控制条件，同时需要确认两者匹配度，让设计结构简单，便于使用和维护，最后再考虑性价比问题，尽量降低成本。同时，由于PLC使用广泛，种类和型号也比较多，使用在选择PLC时需要考虑到型号选择问题：（1）PLC型号选择：在所选用的控制系统中，PLC的性能与完成基本功能的控制要求相符。（2）容量估算：可编程控制器的容量评估包括用户内存容量和I/O点数。事先需要估计控制对象的I/O点数，确认满足基本要求后，在其基础上留出10%-15%的裕量，选择相应规模的PLC才不会出错输入/输出信号分配本文选用三菱FX2N-32MR系列PLC作为系统的控制器。基于该控制系统要求具有7个输入点和9个输出点，本系列PLC满足整个系统对切割系统的要求，并留出了适当的余量，满足编译的需要。具体的各种I/O分配表，如表4-1所示。表4-1I/O分配表输入点分配输出点分配输入设备输入端子输出设备输出端子系统启动按钮SB1X0驱动电机启动KM1Y0行程开关一SQ1X1输送带启动KM2Y1压力继电器SP1X2液压泵启动KM3Y2行程开关二SQ2X3电磁铁1YA1YAY3行程开关三SQ3X4电磁铁2YA2YAY4系统停止按钮SB2X5电磁铁3YA3YAY5行程开关四SQ4X6电磁铁4YA4YAY6冷却液喷射YV1Y7电磁铁5YA5YAY10PLC硬件接线图根据上述的I/O输入输出表，详细的PLC硬件接线图如图所示。图4-2硬件接线图PLC控制梯形图系统上电初始化输出，保证系统运行的正确性。图4-3启动停止程序首先按下启动开关X000后，整个切割系统开始正常运行，调速轮按设定的速度开始输送钢管，同时液压泵，启动电机启动。图4-4输送夹紧系统钢管通过输送装置被运送到指定位置，行程开关一打开，通过PLC将信号传输给三位四通换向阀，这时三位四通换向阀电磁铁1YA工作同时形成自锁，通过液压系统控制夹具将钢管夹紧。直至夹紧压力到达设定值。图4-5压力传感系统当夹紧压力到达一定值时，通过液压缸内压力传感器将压力继电器打开，同时长闭开关X002打开，通过PLC将信号传输给三位四通换向阀，电磁铁1YA断电，液压夹具停止夹紧。通过PLC将信号传输给三位四通换向阀，电磁铁3YA得电，同时形成自锁，切割模组开始工作，进行切割。通过传输信号并对调速轮进行控制从而实现控制切割模组运行速度的快慢，最后实现慢工进，快退。图4-6切割系统当切割模组触碰行程开关三时，通过PLC将信号传输给三位四通换向阀，电磁铁3YA断电，切割模组停止前进，同时电磁铁4YA得电，同时形成自锁，驱动切割模组返回。在返回到行程开关四时，通过PLC将信号传输给三位四通换向阀，电磁铁4YA通电，切割机停止并返回。在按下停止按钮后，压力继电器X002已经闭合，所以切割模组返回原点。图4-7退刀系统当切割模组到达行程开关二后，电磁铁3YA断电，切割模组输送停止，电磁铁2YA得电，同时形成自锁。通过plc将信号传输给三位四通换向阀，1号三位四通换向阀左位工作，1号和2号液压缸同步动作，液压夹具放松。当钢管触碰到行程开关一时，继续该动作，开始循环。图4-8夹具松开循环系统冷却液在压力继电器到达一定数值时工作，喷射降温，到达指定数值后压力继电器X002打开，在切割完成后停止并归零。图4-9喷射液喷吐系统当切割模组到达行程开关四后，电磁铁5YA得电，同时形成自锁。通过PLC将信号传输给调速轮，调速轮速度减慢，整体的切割速度变慢开始工进，直到切割完成也就是切割装置碰到行程开关三为止，电磁铁5YA断电，这时切割模组开始快速退回初始位置。图4-10工进系统结论和展望总结近年来，随着在我国国民经济的飞速发展，特别是工业技术飞速发展的新形势下，急需大力发展自动化加工技术，而自动化切割技术正是加工工艺领域中的一种关健技术。目前在电机、仪表等行业新产品的研制开发过程中，常采用自动化切割方法直接切割出零件，大大缩短了研制周期，并降低了成本。在许多工业产品的生产过程中，都用到了自动化切割机，如飞机制造、汽车模具制造等，因此对机器的研究与改进是我国国内市场的需要。本文所做的主要工作有：1．总体方案的确定经综合考虑，对切割机要求进行分析后，按其要求进行设计，满足小批量，高精度，自动化生产的特点，同时提高机床的切削范围，加工工艺性能。2．机构消化与设计在设计的过程中，尽量选择标准件，考虑实用、经济，从而使成本大为降低，具有显著的技术经济性。综上，通过近六个月的毕业设计，经过资料的收集、方案的选择比较和论证，到分析计算，再到三维模型的建立以及毕业设计论文的撰写等各个环节，我对大学四年的知识有了一个整体的深层次的理解，同时对机械电子的理解更加深刻。因此，通过毕业设计实现了预期目标。