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1、目 录摘要IABSTRACTII1概述11.1 板材切割系统简介11.2 板材切割系统的功能要求22系统总体设计32.1 板材切割系统的结构32.2 板材切割系统的工作原理43硬件系统配置53.1 PLC选型53.2 PLC的I/O资源配置63.3 其他资源配置74软件系统设计84.1 总体流程设计94.2 各模块语句表设计115系统设计中的问题及解决方法165.1 硬件方面的问题165.2 软件方面的问题16主要参考文献18致谢19附录20摘 要本文介绍了利用可编程控制器PLC、步进电机和火焰切割枪组成了板材切割控制系统，给出了PLC和板材切割的主要控制技术环节。中心控制器通过与各种接触器、
2、电磁阀的连接，实现板材切割控制系统的自动启停，调节不同长度板材的切割功能等，进而实现自动系统的安全可靠控制。同时充分利用已有资源和各种接触器、电磁阀组成了比较完整的板材切割控制系统，与原来的继电器接触器控制线路相比，降低了故障检修的难度,提高了可靠性。用户理解容易，使用方便,不需要适应期。本文还介绍了系统的软件设计和调试，并给出了系统的语句表程序。关键词：PLC；板材切割；步进电机 ABSTRACTThe stepper motor, flame cutting gun and the structure of its control system are presented in this
3、paper. It pays more attention to the method using PLC to control machine, carry out a system of automatic underway stop, adjust soon and safe the function etc. Meantime it use fully resources that it have owned and kinds of switches to constitute a good cut system, compare to the old cut system, it
4、reduce the problem of mending, and upgrade the property of safe. User can understand easily, use conveniently, and there is no need to adapt. This text still introduces these software design of the system and adjusts to try, and give a form of language procedure of the system.Key words: PLC; The Mat
5、erials Cutting; The Stepper MotorII1概述在机械加工过程中，板材切割常用方式有手工切割、半自动切割机切割及数控切割机切割。手工切割灵活方便，但手工切割质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后续加工工作量大，同时劳动条件恶劣，生产效率低。半自动切割机中仿形切割机，切割工件的质量较好，由于其使用切割模具，不适合于单件、小批量和大工件切割。其它类型半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一些较规则形状的零件切割。数控切割相对手动和半自动切割方式来说，可有效地提高板材切割的效率、切割质量，减轻操作者的劳动强度。 从各种数控切割机应用情况来看，国内生产的数控切
6、割机的技术水平、整机性能等整体水平都取得了可喜的进步，逐步赶上国际先进水平，满足用户的需要，进一步提高了市场竞争力。从发展趋势来看，数控切割机市场上数控火焰切割机将保持其基本市场，专用型材数控切割设备、接触式和非接触式非金属专用数控切割设备也将会有较大的发展空间，整个数控切割机市场将不断扩大。目前，我国机械工业钢材使用量已达到3亿吨以上，钢材的切割量非常大,而随着现代机械加工业地发展，对切割的质量、精度要求的不断提高，对提高生产效率、降低生产成本、具有高智能化的自动切割功能的要求也在提升。提高数控切割机的生产效率和切割质量，降低生产使用成本，提高整机自动化水平和系统稳定性，完善系统功能成为其技
7、术发展的方向。1.1板材切割系统简介板材切割系统主要是对各种材料进行加工的生产系统，目前很多生产单位依然采用手动操作，不仅步骤繁多，而且需要熟练的技巧和丰富的经验，同时在实际的工业生产环境中，由于在切割时出现的大量粉尘（尤其石板切割）、噪音、温度较高（金属板切割）等因素，使得工厂现场环境十分恶劣，同时各种不同的材料在大小、前进速度及进给长度都是根据切割过程中的情况而发生变化的，容易造成产品质量不稳定，随着科学技术的进步，自动化的控制系统已经逐步出现，并且已得到了广泛的应用，用机器人代替人进行自动化的操作已经成为现实，并且速度快、质量高，也能改善工人的劳动条件。 根据切割材料的不同，板材切割系统
8、主要分为两个方面，一是金属切割方面，另一个是石板切割方面。对于金属板材的切割，大多采用火焰切割方法，即通过高温将金属熔化，然后利用气流将金属板材隔断。在控制系统中，在适当时点燃可燃气体对板材进行切割，实现对金属板材的加工要求，金属板材切割示意图如图1-1所示。工件压紧切割枪到位切割枪预热切割开始开始工件松开切割结束工件移动图1-1金属板材切割示意图对于石板的切割，大多采用刀盘切割的方式，即利用刀盘的高速旋转，对石板进行切割。在此控制系统中，由于板材的厚度一般比较厚，因此需要多次切割才能完成一次加工过程，当刀盘没有达到切割系统所设置的下限时，需要往返切割以实现切割功能，石板切割系统工作示意图如图
9、1-2所示。开始工件压紧刀盘启动刀盘到位切割开始工件移动工件松开下降一个切削量到达另外一边，下降一个切削量，进行反向切割是否已到下限是否图1-2石板切割系统工作示意图1.2板材切割系统的功能要求在对板材进行切割时，由于受力不均匀，导致切割机的转速发生变化从而影响切割的精度，最后影响板材的质量，因此采用自动控制作为其主要的控制方式。早期的控制方式为液压控制系统，该系统结构复杂、制造要求高，使用此类设备需要增设油泵站，增加占地面积和噪声，但是由于中国在液压方面的元件制造工艺及其质量方面的原因，对于某些控制要求无法达到，因此需要进口国外设备，使得该设备维护方面有部分困难。基于计算机的控制系统，硬件结
10、构方面总线标准化程度高，软件资源丰富，可支持实时操作，具有速度快、实时性强、可进行复杂处理的优点，但对环境有一定要求，要在干扰小，具有一定温度和湿度的环境下使用。在复杂的生产环境下，粉尘和电磁干扰的作用会影响计算机的控制性能。 可编程控制器的控制系统，适用于工业现场环境恶劣，干扰较多的场合，同时编程易学简单，利于推广，最重要的是其安装、设计简单，如果需要改变控制逻辑或增加控制功能时，只需改变程序即可，对硬件连线改动较少，便于进行技术改造。采用PLC作为控制器具有运行速度快、调试周期短、维护简单和较高的可靠性。 该控制系统使用PLC作为核心控制器，其可靠性高、抗干扰能力强的优点可保证控制系统的可
11、靠运行。 切割系统的功能主要是完成板材的切割和移动。其主要涉及两方面的功能：一是检测输入信号；二是控制输出信号。板材切割控制系统主要完成对操作按钮输入的检测、大车输送到位的检测、切割枪位置的检测、大车步进到位的检测等。控制输出的控制方式主要有：传送带步进电动机的控制、切割枪左右运动电动机的控制、切割枪电磁阀的控制、切割枪气体阀门的控制、压紧装置的控制。2系统总体设计切割机控制系统的设计主要包括两个方面：一个是机械结构设计，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
12、的整体功能，对整体结构深入了解之后，设计出整体框架，明确两个部分的具体功能和接口。2.1板材切割系统的结构随着企业对各类板材的质量要求不断提高，板材加工的要求也越来越高，因此采用传统继电器控制线路的切割系统已经无法满足产品质量要求，利用PLC对板材切割系统进行改造后，可提高系统的抗干扰能力和板材切割的精度。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牵引机也就是大车，上面带有可以用步进电机驱动的传送带，通过电动机的驱动带动工件进行移动，完成工件的输送功能。2.1.2切割机其为核心设备，包括压紧机构、切割枪和进给系统等设备。压紧机构由
13、一对V型铁在气缸的带动下，通过杠杆机构进行压紧，通过PLC的指令控制气缸的上升和下降，最后实现压紧和松开的操作。切割枪包括三个气体阀门，按照不同的开启顺序，通过PLC的控制可实现切割枪的打开关闭。2.1.3液压系统由泵站和相应的液压控制系统1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板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2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按步运行，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。2.2板材切割系统
14、的工作原理该系统的工作过程包括以下几个方面。（1）首先大车携带工件前进，使工件达到切割枪所在的位置下方，可通过切割枪下方的限位开关进行检测。（2）大车到位后，启动压紧装置，经过延时后，压紧结束。（3）延时结束后，切割枪下降到位。（4）下降到位后，依次启动乙炔、切割氧、高压氧阀门，点燃火焰。（5）待预热一段时间后，启动切割枪左右移动电动机，开始切割过程。（6）切割结束后，切割枪复位。（7）松开压紧机构，传送带在步进电动机的驱动下移动固定的长度。（8）再次启用切割枪，切割过程循环进行。板材切割系统原理图如图图2-1所示。带有传送带的小车压块切割枪运料车板材图2-1板材切割系统原理图板材切割系统工作
15、主要过程示意图如图2-2所示。大车移动到位压紧装置压紧工件延时后切割枪下降切割枪依次打开各阀门开始切割切割结束切割枪到位压紧装置松开工件传送带步进设定的距离图2-2板材切割系统工作主要过程示意图3硬件系统配置如何设计板材切割系统的控制系统和所需的各硬件设备。如图3-1所示的是板材切割系统的硬件连接示意图。此控制系统的核心处理器是PLC，主要输入和输出量多为数字量。PLC操作面板限位开关人机界面驱动电磁阀驱动电动机图3-1板材切割系统的硬件连接示意图3.1 PLC选型根据控制系统的功能要求，从经济性、可靠性等方面来考虑，选择西门子S7-200系列PLC作为板材切割控制系统的主机。此控制系统的控制
16、过程比较简单，算法也不复杂，因此选用的CPU总共有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，以及程序容量和控制的要求，选择CPU2263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、EM222和EM223。EM221和EM222是单独的输入或者输出扩展模块，为了便于硬件的安装和减小PLC系统所占体积，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的I/O点数的要求。3.2 PLC的
17、I/O资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个数字输入量，如表3-1所示。 表3-1 数字输入量地址分配表输入点编号代码名称输入点编号代码名称I0.0SB1急停按钮I1.2SB10手动大车前进按钮I0.1SB2复位按钮I1.3SB11手动大车后退按钮I0.2SA手动/自动转换开关I1.4SB12手动工件压紧按钮I0.3SB3自动切割启动按钮I1.5SB13手动工件松开按钮I0.4SB4手动切割枪上升按钮I1.6SQ1切割枪上限位置开关I0.5SB5
18、手动切割枪下降按钮I1.7SQ2切割枪下限位置开关I0.6SB6手动切割枪左移按钮I2.0SQ3切割枪左限位置开关I0.7SB7手动切割枪右移按钮I2.1SQ4切割枪右限位置开关I1.0SB8手动切割枪乙炔阀门按钮I2.2SQ5大车到位位置开关I1.1SB9手动切割枪切割氧和高压氧阀门按钮3.2.2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，其具体分配如表3-2所示。 表3-2 数字输出量地址分配表输出点编号代码名称输出点编号代码名称Q0.0KM1 步进电动机正向接触器Q0.6YV3切割枪乙炔电磁阀Q0.1KM2步进电动机反向接触器Q0.7YV4
19、切割枪氧电磁阀Q0.2KM3切割枪电动机正向接触器Q1.0YV5切割枪高压氧电磁阀Q0.3KM4切割枪电动机反向接触器Q1.1YV6压紧装置电磁阀Q0.4YV1切割枪上升电磁阀Q1.2YV7松开装置电磁阀Q0.5YV2切割枪下降电磁阀根据控制系统的功能要求、如表3-1和表3-2所示的I/O分配情况以及如图3-1所示的硬件连接示意图，设计出板材切割控制系统PLC控制部分硬件连接图，如图3-2所示，此控制面板上的手动控制部分主要在调试系统时使用，调试完成后基本处于闲置状态。Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1S7-200系列PLCI0.0LMI0.1I0
20、.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.0I2.1I2.2SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9SB10SB11SB12SB13SB14SQ1SQ2SQ34SQ4KM1KM2KM3KM4YV1YV2YV3YV4YV5YV6SB1SA图3-2板材切割控制系统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割枪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。控制切割枪上升时的位置，防止向上
21、运动超出范围。（2）下限位开关。控制切割枪下降时的位置，防止向下运动超出范围。（3）左限位开关。控制切割枪左运动的位置，防止向左运动超出范围。（4）右限位开关。控制切割枪右运动的位置，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枪的上升和下降，在板材切割系统中，用了一些电磁阀4。（1）上升电磁阀：控制气缸驱动切割枪上升至设定位置。（2）下降电磁阀：控制气缸驱动切割枪下降至设定位置。（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，大车不需要时刻运转，而是根据PLC检测相关状态后，发出控制大车运
22、行的指令。因此，必须在大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人机界面由于需要对板材的气缸长度进行修改，为了方便,需要采用人机界面进行控制和显示。此控制系统中，采用西门子公司为S7-200设计的TD2005。文本显示器TD200的特点如下。（1）最大显示2行中文文本。（2）支持中英文显示。（3）与S7-200通过RS-485通信。（4）显示器为LCD显示。（5）可通过通信口供电，当距离较长时，也可以利用独立电源供电。（6）显示器电路具有反接、短路、浪涌保护和电子自恢复保险丝。（7）允许调整指定的程序变量。（8）允许强制改变输入
23、/输出点。（9）组态软件采用STEP 7-Micro/WIN32 V4.0 SP4版本，无须单独HMI组态软件。3.3.5各类按钮急停按钮采用带锁的，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。4软件系统设计采用西门子公司专为S7-200系列可编程控制器设计开发的STEP 7-Micro/WIN326，既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。在软件设计中，首先需要按照控制系统的功能要求画出系统流程框架图，然后细化流程图，按照不同的
24、功能要求编写不同的功能模块。4.1总体流程设计根据控制系统的功能要求，控制过程分为手动和自动控制模式。4.1.1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，其流程图如图4-1所示。手动控制模式大车运行切割枪运行压紧装置运行各种气体阀门的控制图4-1手动控制模式流程图4.1.2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）大车携带板材开始运行，到达切割枪处停止。（3）大车到位后，传送带通过步进电动机控制前进所需的长度后停止。（4）停止后，启动压紧装置将板材固定。（5）固
25、定后，调用切割程序，切割结束后，切割枪自动复位。（6）复位后，压紧装置松开。（7）延时一秒后，如果没用按下停止按钮，跳至步骤（5）循环执行。（8）如果停止按钮被按下，系统停止。 自动控制模式工作流程图如图4-2所示。在以上流程图中，调用了切割子程序，切割子程序的工作过程包括。（1）大车到位后，切割枪左移，左移到位后，切割枪下降。（2）下降到位后，先打开乙炔阀门，启动定时器。（3）定时5s，时间到后，打开切割氧和高压氧的阀门，启动定时器。（4）定时1s，时间到后，切割枪在电动机带动下，向右移动，开切割。（5）到右限位后，切割过程结束，切割枪自动复位。 切割过程流程图如图4-3所示。以金属板材为例
26、，详细介绍切割过程，如果操作对象是石板的话，它们的工作基本一致，只是细节上有差异，主要有以下几个方面的差异。（1）切割工具上的不同。石板切割一般采用刀具进行切割。（2）对石板来说，大多数较厚，一次切割无法完成，需要多次切割。（3）由于石板需要多次切割，因此刀具的每次切削量不能太大，需要控制，所以采用步进电动机对每次的切削量进行控制。自动控制大车运行切割下降切割程序切割氧高压氧门开切割复位定时1s切割左移乙炔门开切割程序定时5s切割右移结束大车到位？是否到位？NY停止？压紧装置松开YYYNNN左移到位？下降到位？定时到位？定时到位？右移到位？NNNYYYYYNN压紧装置启动传送带移一段距离切割完
27、毕？图4-2自动控制模式工作流程图 图4-3切割过程流程图4.2各模块语句表设计在设计程序过程中，会使用到许多寄存器、继电器、定时器等软元件，为了便于编程修改，在程序编写前应先列出可能用到的软元件，如表4-1所示。表4-1 元件设置表元件意义内容备注M0.0急停标志on有效M0.1手动标志on有效M0.2自动标志on有效M0.3自动启动标志on有效M0.4大车运行标志on有效M0.5工件压紧标志on有效M0.6切割程序标志on有效M0.7传送带移动设定的距离on有效M1.0传送带步进后到位标志on有效M1.1切割枪左移标志on有效M1.2切割枪下降标志on有效M1.3乙炔阀门打开标志on有效M
28、1.4切割氧和高压氧阀门打开标志on有效M1.5切割枪右移标志on有效M1.6切割枪上升标志on有效M1.7切割枪复位标志on有效M2.0大车后退标志on有效M2.1工件松开标志on有效T37乙炔阀门打开后延时505sT38切割氧和高压氧阀门打开后延时101sT40工件压紧时间101sT41工件松开时间101sVD0板材长度10010cm以下程序以金属板材切割控制为主，由于在自动状态时，设备的执行按先后顺序执行，因此采用顺序控制指令编写软件。4.2.1手动程序在系统上电后，将旋钮置于手动状态，可通过面板上的按钮控制每个设备的运行。手动控制系统主要是便于在生产线初装时进行调试，检测各个设备是否正
29、常运行，手动控制语句表程序如下：LD I0.0= M0.0 ；急停标志位LDN I0.2 ；I0.2为常开时，是手动状态AN M0.0= M0.1 ；手动标志位LD M0.1LPSA I0.4 ；手动状态下，切割枪上升= M1.6LRDA I0.5 ；手动状态下，切割枪下降= M1.2LRDA I0.6 ；手动状态下，切割枪左移= M1.1LRDA I0.7 ；手动状态下，切割枪右移= M1.5LRDA I1.0 ；手动状态下，打开切割枪乙炔阀门= M1.3LRDA I1.1 ；手动状态下，打开切割枪切割氧和高压氧阀门= M1.4LRDA I1.2 ；手动状态下，大车前进= M0.4LRDA
30、I1.3 ；手动状态下，大车后退= M2.0LRDLD I1.4 ；手动状态下，压紧工件O M0.5ALDAN M2.1= M0.5 LPPA I1.5 ；手动状态下，松开工件= M2.14.2.2自动程序在生产中，切割系统大多处于自动运行状态。系统通过PLC检测各种状态，控制设备的运行，按照设定的参数顺序启动，自动控制语句表程序如下：LD SM0.1 MOVD 100, VD0 ；初始化赋值，将所需切割的板材长度存入；PLC寄存器= M1.7 ；复位切割枪位置LD M0.2 A I0.3 ；自动状态下启动切割过程SCRT S0.0 ；启动状态S0.0LSCR S0.0 ；状态S0.0开始LD
31、 SM0.0CALL SBR_2:SBR2 ；调用子程序2（大车运行）LD I2.2SCRT S0.1 ；大车到位启动状态S0.1SCRELSCR S0.1 ；状态S0.1开始LD SM0.0CALL SBR_0:SBR0 ；调用子程序0控制传送带步进一定距离LD M1.0SCRT S0.2 ；到位后，启动状态S0.2SCRELSCR S0.2 ；状态S0.2开始LD SM0.0= M0.5 ；压紧工件TON T40, 10 ；启动定时LD T40SCRT S0.3 ；定时1s后，启动状态S0.3SCRELSCR S0.3 ；状态S0.3开始LD SM0.0CALL SBR_3:SBR3 ；调
32、用子程序3，完成切割过程LD I1.6SCRT S0.4 ；切割完成后，切割枪自动复位，启动状态S0.4SCRELSCR S0.4 ；状态S0.4开始LD SM0.0= M2.1 ；切割过程结束，松开工件TON T41, 10LD T41A I1.6SCRT S0.1 ；工件松开后，启动状态S0.1LD I0.0SCRT S0.0 ；急停后转到状态S0.0等待SCRE4.2.3子程序调用在自动控制程序中，调用了几个子程序，在不同的子程序中，实现不同的功能要求。子程序07初始化步进电动机的脉冲输出,写脉冲输出的控制字，并完成脉冲的输出；子程序1PTO脉冲网络设置，步进电动机在启动时需要从低频率开
33、始，然后逐渐增加频率，才能到达高速运行的状态，在停止时，也需要先降低脉冲频率才可以正常停止，所以需要脉冲串多段输出；子程序2也是控制步进电动机的脉冲输出，主要对步进电动机进行慢速驱动；子程序38实现切割过程。子程序0语句表程序如下：LD SM0.0MOVB 16#A8, SMB67 ；写控制字，Q0.0为脉冲输出端口，允；许脉冲输出，多段PTO脉冲串输出时；间为ms，不允许更新周期值和脉冲数MOVW 100, SMW168 ；网络表首地址100CALL SBR_1:SBR1 ；调用子程序1，网络表设置ATCH INT_0:INT0, 10 ；中断连接，脉冲输出完毕，产生中断ENI ；开中断PL
34、S 0 ；Q0.0输出脉冲中断0语句表程序如下：LD SM0.0= M1.0 ；脉冲发完后产生中断，输出M1.0表示；传送带到位子程序1语句表程序如下：LD SM0.0MOVB 3, VB100 ；脉冲段数为3MOVW 300, VW101 ；第一段脉冲周期为300msMOVW -1, VW103 ；第一段周期增量为-1MOVD 200, VD105 ；第一段脉冲个数为200个MOVW 100, VW109 ；第二段脉冲周期为100msMOVW 0, VW111 ；第二段周期增量为0MOVD 1000, VD113 ；第二段脉冲个数为1000个MOVW 300, VW117 ；第三段脉冲周期为
35、300msMOVW +5, VW119 ；第三段周期增量为+5MOVD 100,VD121 ；第三段脉冲个数为100个子程序2语句表程序如下：LD SM0.0MOVB 16#A8, SMB67MOVW 1000, VW200 ；脉冲周期1000msMOVW 0, VW202 ；周期增量为0MOVD 10000, VD204 ；脉冲个数为10000PLS 0子程序3语句表程序如下：LSCR S1.0LD SM0.0= M1.1 ；切割枪左移LD I2.0 ；切割枪左移到位SCRT S1.1SCRELSCR S1.1LD SM0.0= M1.2 ；切割枪下降LD I1.7 ；切割枪下降到位SCRT
36、 S1.2SCRELSCR S1.2LD SM0.0= M1.3 ；乙炔阀门打开TON T37, 20 ；定时5sLD T37O M1.4= M1.4 ；乙炔阀门打开5s后，切割氧；和高压氧阀门打开TON T38, 10 ；定时1sLD T38O M1.5= M1.5 ；定时1s后，切割枪右移LD I2.1 ；切割枪右移到位SCRT S1.3SCRELSCR S1.3LD SM0.0= M1.6 ；切割枪上升LD I1.6 ；切割枪上升到位STOP ；停止SCRE语句程序对应的梯形图程序9见附录。 5系统设计中的问题及解决方法在板材切割系统中，遇到的主要问题集中在设备选择、安放位置、调试和生产
37、过程的控制等情况中。5.1硬件方面的问题在该系统中，各种设备的选择、摆放位置，以及接近开关的位置选择、PLC外围电路和接线处的设计，是该控制系统的主要硬件问题。在机械设计方面，在控制过程中需要采用气缸，因此对于压缩空气有一定的要求，要求具有一定压力和一定的洁净程度。由于板材切割系统所处环境温度较高，且空气湿度大，空气压缩机对湿空气压缩后，水蒸气含量增大造成锈蚀，严重影响了气缸、电磁阀等相关结构的使用，减少了其寿命，导致气动元件频繁更换，降低了生产效率。通过增加一些辅助设备对杂质和水分进行过滤，这样就能增加气动元件的寿命。在PLC的外围硬件连接方面，由于输出大多是和接触器等元件连接，PLC输出的
38、突然断开和闭合会形成突波干扰，对PLC输出端子造成损坏，因此需要加装一些保护装置，增加触点的寿命。同时手动控制和自动控制面板可以分开来做，因为手动控制主要是用于调试系统使用，在大多数情况下采用自动控制模式，因此在生产时，就可将手动控制面板移除，即可方便操作，又便于调试。5.2软件方面的问题软件方面主要问题在于逻辑错误和书写错误。程序编写完毕后，需要先用S7-200仿真软件10对程序进行软件仿真。主要检查存在书写错误等，然后通过模拟硬件的方式检查程序，主要检查程序是否存在逻辑上的错误，观察输入和输出状态指示灯，看是否按照所需的逻辑状态亮和灭，对子程序3切割过程的仿真如图5-1。对程序进行调试时，
39、采用根据功能模块分类后，分别调试、修改，最后合到一起进行总体调试和修改。在编写程序中，设备的操作基本上是按照顺序来控制，因此，需要合理设置设备的工作和停止条件，可充分利用PLC自身的定时器和硬件设备中的各种信号。在压紧装置压紧工件程序中，由于没有检测压紧是否到位的信号，所以采用PLC内部定时器进行控制。由于需要多次对大车发出驱动信号，控制大车前进设定的长度，因此需要设定好高速脉冲的发送时间。 图5-1切割过程仿真图主要参考文献1 周士昌主编.液压系统图集M.北京：机械工业出版社，2002.2 王得胜，韩红彪主编.电气控制系统设计M.北京:电子工业出版社,2011.3 陈建明.电气控制与PLC应用M.北京:电子工业出版社，2009.4 姚福来.工业过程控制系统用电磁阀M.北京:机械工业出版社，2010.5 西门子公司.TD400C
