基于PLC的切割机系统设计样本.doc

毕业设计（论文）

题 目 基于PLC自动切锁管机控制系统设计
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二〇一一年三月二十日

基于PLC自动切锁管机控制系统设计
摘 要：
随着自动行业发展，在生活生产中处处都浮现了不同种类自动化设备。在当今工业领域中，板材管料切割是成品加工过程中最为重要环节，也是保证成品质量重要工序。
本文在基于PLC切割机控制系统设计中，设计了PLC控制系统总体方案，给出了软、硬件设计与实现方案。在硬件设计某些，阐述了电动机主电路及其电器控制电路设计过程，给出了这两个电路电器元件选取成果。在控制电路设计某些，阐述了I/O接线图设计过程，给出PLC及其输入／输出元件选取成果。在软件设计部份详细地阐述了PLC顾客程序设计过程，其中涉及对公用程序、手动程序、自动程序与故障报警程序设计过程阐述，并给出了上述所有程序梯形图和指令表。
核心词：切割机；PLC；控制系统。
The System Design of The Automatic Cutting Machine Base on PLC
Profession：Automation Class：D072 Name：Zheng-Zhong Instructor：Ganfei Lou
Abstract：
With the development of automatic industry,various kinds of automatic equipments appear all around of our life and production.In today's industrial field,Incising the material of tube and plank stuff is not only the most important step during the procedure of processing finished products but the important process of ensuring the products'quality.
Designed the PLC control system a total project in according to the PLC static cutting the machine control system design，give soft，hardware design and carry out a project. Design part in the hardware，elaborate the design process of the electric motor main electric circuit and its electric appliances control electric circuit，gave the choice of these two electric appliances components of electric circuits the result. Be controlling the design part of the electric circuit，elaborate I/O to connect the design process of the line diagram，give the PLC and the choice of its input/output component the result. Design the design process that the part elaborated the PLC customer procedure in detail in the software，include among them to the public procedure，hand to move the design process that the procedure，automatic procedure and give alarm signal procedure to elaborate，and gave above-mentioned all trapezoid diagrams of procedures and the repertoire.
Keywords:cutter；PLC；control system
目 录
第一章 概述 1
1.1 切割机发呈现状 1
1.2 切割机控制办法与控制系统拟定 1
1.3 PLC特点 2
1.4 本文重要设计内容 3
第二章 系统设计 4
2.1 切割机重要构造及技术参数 4
2.1.1 切割机重要构造及动作过程 4
2.1.2 切割机技术参数 4
2.2 电气元件选取 5
2.3 控制电路设计 8
2.3.1 控制系统电路图 8
2.3.2 PLC硬件接线图及I/O端口分派 9
2.3.3 电气元件配备 12
第三章 软件设计 14
3.1 系统软件设计概述 14
3.2 公用程序设计 14
3.3 手动程序设 15
3.4 自动程序设计 16
3.4.1 自动控制程序 16
3.4.2 自动输出程序 19
3.4.3 自动回原点程序 20
3.5 报警程序 21
第四章 系统安装与调试 22
4.1 程序仿真和调试 22
4.2 系统安装 22
第五章 总结 24
参照文献 25
道谢词 26
附录一 PLC外部接线图 27
附录二 元件清单 28
附录三 总程序指令表 29

第一章 概述
随着自动行业发展，在生活生产中处处都浮现了不同种类自动化设备。在当今工业领域中，板材管料切割是成品加工过程中最为重要环节。也是保证成品质量重要工序。运用先进当代切割技术，不但可以保证产品质量，提高劳动生产率，同步也使得公司产品制导致本大幅度下降，缩短了产品生产周期。
1.1 切割机发呈现状
国外生产制造切割机或拥有切割机技术有：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。
为了学习、借鉴国外发展加气混凝土技术和经验，建立并发展国内加气混凝土工业，国内先后引进了外国技术和设备。
1.2 切割机控制办法与控制系统拟定
切割机控制系统有继电器控制、单片机控制、PLC控制等。现将几种控制系统作出分析比较选用最优控制系统来实现其功能。
（1）PLC与继电器控制比较
1.功能强，性能价格比高
2.硬件配套齐全，顾客使用以便，适应性强
3.可靠性高，抗干扰能力强
4.系统设计、安装、调试工作量少
5.编程办法简朴
6.维修工作量少，维修以便
7.体积小，能耗低
（2）PLC与单片机比较
1． 对单项工程或重复数很少项目，采用PLC方案是明智、快捷途径，成功率高，可靠性好，但成本较高。
2．对于量大配套项目，采用单片机系统具备成本低、效益高长处，但这要有相称研发力量和行业经验才干使系统稳定、可靠地运营。最佳办法是单片机系统嵌入PLC功能，这样可大大简化单片机系统研制时间，性能得到保障，效益也就有保证。

1.3 PLC特点
1.高可靠性：所有I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数普通为10～20ms.各模块均采用屏蔽办法，以防止辐射干扰。采用性能优良开关电源。对采用器件进行严格筛选。良好自诊断功能，一旦电源或其她软，硬件发生异常状况，CPU及时采用有效办法，以防止故障扩大。大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。
2.丰富I/O接口模块PLC针对不同工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模仿量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应I/O模块与工业现场器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。此外为了提高操作性能，它尚有各种人-机对话接口模块；为了构成工业局部网络，它尚有各种通讯联网接口模块，等等。
3.采用模块化构造为了适应各种工业控制需要，除了单元式小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化构造。PLC各个部件，涉及CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统规模和功能可依照顾客需要自行组合。
4.编程简朴易学PLC编程大多采用类似于继电器控制线路梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机专门知识，因而很容易被普通工程技术人员所理解和掌握。
5.安装简朴，维修以便PLC不需要专门机房，可以在各种工业环境下直接运营。使用时只需将现场各种设备与PLC相应I/O端相连接，即可投入运营。各种模块上均有运营和故障批示装置，便于顾客理解运营状况和查找故障。由于采用模块化构造，因而一旦某模块发生故障，顾客可以通过更换模块办法，使系统迅速恢复运营。
6. PLC功能：
(1) 逻辑控制。
(2) 定期控制。
(3) 计数控制。
(4) 步进(顺序)控制。
(5) PID控制。
(6) 数据控制：PLC具备数据解决能力。
(7) 通信和联网。
(8) 其他：PLC尚有许多特殊功能模块，合用于各种特殊控制规定，如：定位控制模块，CRT模块。
1.4 本文重要设计内容
大学期间我到鸿利锁业公司实习，该公司当前正在自主研发自动化设备仪器来代替人工操作来提高产量和利润。其中也与我所学专业有很大关联。我有幸参加了其中一台设备制造线路连接以及调试工作。
为了使物料精准度更高、操作更以便、安全系数更高，该厂自行设计了这台由PLC为控制核心切割机，虽然市场上有诸多自动或者更加先进切割机，但是由于厂里产品形状等特殊因素，因此自行设计了一台自动切割机。
第二章 系统设计
2.1 切割机重要构造及技术参数
2.1.1 切割机重要构造及动作过程
该设计重要由电气控制箱、刀架、台面、刀片构成，如图2.1所示。台面是由两排滑轮构成，用来夹紧锁管和推动锁管。

图2.1 切割机构造示意图
切割过程：启动机器，先将刀架回原点，将锁管放置在台面上锁紧台面；设定好要切割厚度和长度；然后启动持续切割，机械就会自动切割管材，直到切完为止。
2.1.2 切割机技术参数
切割机技术参如下：
表2.1 切割机技术参数
切割机性能：
数值
单位
切割显示辨别率
0.01
mm
切割尺寸精度
±1
mm
刀架有效行程
50~70
mm
切割循环次数
5-50
次
整机质量
≤1
T
表2.2 切割机电气系统参数
电气系统参数：
数值
单位
动力系统工作电压
380
V
控制系统工作电压
220
V
推料电机功率
1.5
kW
刀片电机功率
4.0
kW
刀架电机功率
1.1
kW
总装机功率
7.1
kW
2.2 电气元件选取
1.主电路电机选取
电动机是重要动力机械，它应用是非常广泛，因此就其全国电动机总耗电量来说，它是极为可观。因而，合理选取电动机是相称重要，它直接关系到生产机械运营安全和投资效益。电动机选取内容涉及电动机种类、外壳型式、额定电压、额定转速、额定功率、各项性能等
依照主电路规定和控制方式结合以上对电机各项原则和参数简介可拟定主电路所用元件型号和参数。刀片电机是用来带动电锯并切割材料，所选电机功率要大，转速要高。刀架电机用来控制刀片上下移动，而刀片移动并不能不久，因此所选电机转速要稍微低，虽有蜗轮减速，带在经济角度考虑下，可以用转速小、功率低电机以节约成本。台面电机控制材料进给，定位须精确，采用直流电机。因此可以列出电机型号参数如下。
表2.3 刀片电机型号参数
型号
额定电压
额定
功率
额定电流
转速
效率
功率因素
最大转矩
最小转矩
堵转转矩
堵转电流
额定转矩
额定转矩
额定转矩
额定电流
V
kW
A
r/min
%
cosΦ
倍
倍
倍
倍
Y2-112M-2
380
4
8.1
2890
85.0
0.88
2.3
1.4
2.2
7.5

表2.4 刀架电机型号参数
型号
额定电压
额定功率
额定电流
转速
效率
功率因素
最大转矩
最小转矩
堵转转矩
堵转电流
额定转矩
额定转矩
额定转矩
额定电流
V
kW
A
r/min
%
cosΦ
倍
倍
倍
倍
Y2-100L2-8
380
1.1
3.4
700
73.0
0.69
2.0
1.2
1.8
5.0

表2.5 台面电机型号参数
型号
额定电压
额定
功率
额定电流
转速
效率
削弱磁场时最大转速
飞轮力矩
V
kW
A
r/min
%
r/min
kg·m2
Z2-42
220
1.5
9.16
750
74.5
1500
0.18
2.主电路其她元件选取
主电路其她元件选型就为断路器选取、交流接触选取、熔断器选取、中间继电器选取表等各种元件选取。元件选取对整个设备性能起到很大作用。
刀开关是用来控制设备总电源，三组熔断器是防止电流过大而设计，热继电器也有同样效果，但是工作原理不同，由于电机功率不同，在功率稍小电机中就未使用交流接触器KM1是控制带锯电机M1，KM2控制两台磨刀电机，KM3、KM4分别是控制刀架电机M4正反转，电磁刹车时给刀架电机其精准定位，KM5和KM6构成两组是用来控制台面电机正反转，KM7是直流电机回馈制动。
表2.6 电气主电路其她元件
元件名称
元件数量
元件名称
元件数量
刀开关
1个
熔断器
3组
接触器
7个
热继电器
4组
电动机
5台
电磁刹车
1个
(1) 刀开关选取
刀开关重要用于成套配电设备中隔离电源，刀开关技术规格有：a、额定电压，b、额定电流，c、短时耐受电流，通惯用刀开关在1S内所能承受短路电流峰值表达，d、接通于分断能力，视刀开关构造不同，可接通与分断250%～600%额定电流，e、机械寿命，用操作次数表达。 咱们所用刀开关是塑壳刀开关,塑壳刀开关是一种构造最简朴、应用最广泛手动电器，由操作手柄、熔丝、触刀、触头底座构成，刀开关安装时要注意手柄向上，不要倒装或平装，否则会因自动下滑而引起误合闸。接线时，应将电源接线接在上端，负载接在熔丝下端，这样在拉闸后可以安全更换熔丝。
QS0选选用规格HD11-100/38型单投三极刀开关1只。重要技术参数：
额定交流电压380V，额定交流电流100A。通断能力100A，1S短时耐受电流6KA，动态稳定电流峰值15KA。
(2) 熔断器选取
熔断器是低压配电网中保护元件之一，重要做短路保护用，当通过熔断器电流不不大于规定值时，以及自产生热量使熔体熔化而自动分断电路。通过熔断器熔化特性和熔化特性配合以及熔断器与其她电器配合，在一定短路范畴内可达到选取性保护。而在本系统中是在电动机回路中用作短路保护，应考虑到电动机起动条件，按电动机时间长短选取熔体额定电流，对起动时间不长场合可按下式决定熔体额定电流Ie：
Ie=Id/(2.5~3) (2.1)
对起动时间长或较频繁起动，按下式决定电流Ie
Ie=Id/(1.6~2.0) (2.2)
式中，Id-电动机起动电流。
FU1选用RT16-00C型，其重要技术参数：
额定电流32A，额定电压500V，额定功率3.32W。
FU2选用RT16-00C型，其重要技术参数：
额定电流6A，额定电压500V，额定功率0.67W。
FU3选用RT16-00C型，其重要技术参数：
额定电流10A，额定电压500V，额定功率1.14W。
(3) 接触器选取
交流接触器是一种合用于远距离频繁地接通和分断交流电路电器，其重要控制对象是电动机，也可用于控制如电焊机、电容器组、电热装置、照明设备等其她负载。接触器具备操作频率高、使用寿命长、工作可靠、性能稳定、维修简便等长处，是用途广泛控制电路之一。
随使用场合及控制对象不同，接触器操作条件与工作繁重限度也不同。为了尽量经济地、对的地选用接触器，必要对控制对象工作状况以及接触器性能有一较全面理解，不能仅看产品铭牌数据，因接触器铭牌上所规定电压、电流、控制功率等参数为某一使用条件下额定值，选用时应依照详细使用条件对的选用。
普通，先依照接触器实际使用类别选用相应接触器类型。然后，依照接触器控制对象工作参量（如工作电压、工作电流、控制功率、操作频率、工作制等）拟定接触器容量级别。再按控制电路规定决定接触器线圈参数。用于特殊环境条件接触器应选用派生型产品（如湿热带型―TH或符合防爆、防尘、防滴等使用规定产品）。
交流接触器负载重要可分为电动机负载与非电动机负载（如电热设备、照明装置、电容器、电焊机等）两大类。
本设计中交流接触器使用属于电动机负载，且其负载轻重限度为普通任务型，其操作频率不高。选用接触器时只要使被选用接触器额定电压和额定电流等于或稍不不大于电动机额定电压和额定电流即可。
KM1、KM3～KM7选用NC6-09 10型，KM2选用NC6-09 08型，其重要技术参数：
额定电压AC 380V，额定工作电流9A，商定发热电流20A，可控三相鼠笼电动机功率4kW。
(4) 热继电器选取
热继电器是依托电流通过发热元时产生热，使双金属片受热，弯曲而推动机构动作一种电器，重要用于电动机过载保护，断相及电流不平衡运营保护及其她电气设备设备发热状态控制。因而选用时，必要理解被保护对象工作环境，起动状况，负载性质，工作制以及电动机容许过载能力，保护要遵循原则：应使热继电器安秒特性位于电动机过载特性之中，并尽量也许地接近，甚至重叠，以充分发挥电动机过载能力，同步使电动机在短时过载和起动瞬间（5～6Ie）时不受影响。
在热继电器选取方面还要注意如下几点：
1.原则上，热继电器额定电流应按电机额定电流选取。
2.再不频繁启动场合，要保证热继电器不会应电机启动而起误动作。
3.当电机为重复短时工作时，一方面注意拟定热继电器容许操作频率。
FR1、FR2选用NR2(JR28)-11.5型，其重要技术参数：
电流级别13，额定绝缘电压690V，具备断相保护、温度补偿、手动与自动复位、脱扣批示、测试按钮、停止按钮，额定电压AC 380V，额定电流1.58A
2.3 控制电路设计
2.3.1 控制系统电路图

图2.2 切割机控制系统原理图
2.3.2 PLC硬件接线图及I/O端口分派
1. PLC控制系统控制规定
PLC控制系统控制规定如下：
(1) 系统设有手动、单周期、单步、持续、回原点、五种工作方式，台面在最前面，刀架在最上面，为系统原点状态。
(2) 台面机构前/后运动时，带锯电机必要已启动，而带锯电机停止时，台面机构前/后运动应及时停止。
(3) 磨刀必要在刀片旋转时才干工作。
(4) 五种工作状态下，按下总停止按钮后，除带锯、磨刀装置外，刀架、台面动作应及时停止。
(5) 电源接通后控制台面刹车接触器KM7及时通电。
依照以上规定，设计出PLC外部接线图如下图所示：
图2.3 PLC外部接线图
依照上图所示切割机5种工作方式有选取开关控制：当输入点X1接通时为手动方式，X2接通时为回原点方式，X3接通时为单步工作方式，X4接通时为单周期工作方式，X5接通时为持续工作方式。台面在最前面且刀架在抬刀限位称为系统处在原点状态。在公用程序中台面前到位开关X15、抬刀限位开关X20常开触点串联电路接通时，“原点条件”辅助继电器M5变为ON。
在选取单周期、持续和单工步工作方式之前，系统应处在原点状态；如果不满足这一条件，可选取回原点工作方式，然后按回原点启动按钮X6，使系统自动返回原点状态。在原点状态，顺序功能图中初始步M0为ON，为进入单周期、持续和单工步工作方式作好了准备。
高速计数器只有在自动方式下才工作。重要功能是对在自动方式下键盘设定值进行比较，判断材料厚度，控制台面向前或向后运动。对于不同设定值要有不同计数值相符合。计数器计数源就是测速齿轮所送脉冲个数。
2. I/O端口分派
从上面控制电路图所示，可以得出下面分派表：
表2.7 输入端口表
输入元件
输入点
输入元件
输入点
接近开关
X0
台面向后
X22
手动
X1
刀架停止
X23
回原点
X2
台面停止
X24
单步
X3
总停
X25
单周期
X4
预停
X26
持续
X5
小数位1
X27
回原点启动
X6
小数位2
X30
带锯启动
X7
小数位4
X31
带锯停止
X10
小数位8
X32
磨刀
X11
个位1
X33
总停
X12
个位2
X34
落刀限位
X13
个位4
X35
抬刀限位
X14
个位8
X36
台面前限位
X15
十位1
X37
台面后限位
X16
十位2
X40
落刀
X17
十位4
X41
抬刀
X20
十位8
X42
台面向前
X21
百位1
X43
表2.8 输出端口表
输出元件
输出点
输出元件
输出点
KM1
Y0
KM6
Y4
KM2
Y1
KM3
Y5
KM7
Y2
KM4
Y6
KM5
Y3
L1
Y7
2.3.3 电气元件配备
1. 刀开关QS1：刀开关QS1串接控制主电路单相电源，选用规格HD11-100/28型单投双极刀开关1只。重要技术参数：
额定交流电压220V，额定交流电流100A。通断能力100A，1S短时耐受电流6kA，动态稳定电流峰值15kA。
2. 熔断器FU4：选用RT18K-25型，重要技术参数：
壳架级别额定电流25A，额定电流2A，额定电压AC 220V，额定断路分断能力：220V/50kA。
3. 按钮SB1、SB2、SB5、SB15：选用NP4-20BN/2型，颜色为绿色，按钮SB3、SB10、SB11、SB12、SB13、SB14：选用NP4-20BN/4型，颜色为红色，按钮SB4、SB6、SB7、SB8、SB9：选用NP4-20BN/6型，颜色为蓝色。NP4系列按钮其重要技术参数如下：
额定绝缘电压380V，额定交流工作电压AC 220V，商定发热电流10A，额定交流工作电流4.5A。额定直流工作电压24V,额定直流工作电流2.5A。
4. 行程开关SQ1～SQ4：选用YBLX-K3/20HS/Z型，其重要技术参数：
额定交流电压AC 380V，额定直流电压DC 220V，额定控制容量交流200VA直流50W,含1对常开和1对常闭触点，动作最大行程3mm，最大差程1.2mm，最大操动力30N，最小回答力5N,最大全行程6.0mm。
5. 信号批示灯：选用ND16-22B/4型，其重要技术参数：
额定交流电压220V，额定电流≤20mA，批示灯选红色。
6. 接触器：选用NCH 8-20型，其重要计数参数：
额定绝缘电压500V，额定工作电压AC 230V，商定发热电流20A，额定工作电流20A，控制功率4Kw
7. 接近开关：选用E2E-X20DM8，其重要技术参数：
检测距离20mm±10%，设定距离*1：0～16mm，应差距离：检测距离10%如下，原则检测物体：铁54×54×1mm，应答频率*2：0.1kHz，电源电压（使用电压范畴）：DC12～24V 脉动(p-p)10％如下 （DC10～30V）。
8. 拨盘开关：选用A7CN型，其重要技术参数：
开关负载容量（阻性负载）：1mA～0.1A、DC5～30V，持续通电电流：1A，接触电阻，200mΩ如下，操作力：4.41N如下。
9. 转换开关：选用LW5D16F/5型，其重要技术参数：
绝缘电压500V，发热电流16A。
第三章 软件设计
3.1 系统软件设计概述
为了满足生产需要，诸多工业设备规定设立各种工作方式，如手动和自动（涉及持续、单周期、单步等、自动返回初始状态）工作方式。手动程序比较简朴，普通采用经验法设计，复杂自动程序普通依照系统顺序功能图用顺序控制法设计。
具备各种工作方式控制系统梯形图总体构造如图3.1所示。选取手动工作方式时手动开关X1为ON，将跳过自动程序，执行公用程序和手动程序。选取自动工作方式时X1为OFF，将跳过手动程序，执行公用程序和自动程序。

图3.1 自动／手动程序
3.2 公用程序设计
公用程序（见图3.2）用于自动程序和手动程序互相切换解决，当系统处在手动工作方式时，必要将除初始步以外各步相应辅助继电器（M20~M24）复位，同步将表达持续工作状态M7复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，也许会浮现同步有两个活动步异常状况，引起错误动作。
公用程序作用是控制带锯启动，磨刀启动和台面刹车，控制规定是台面机构前/后运动时，带锯电机必要已启动，而带锯电机停止时，台面机构前/后运动应及时停止，磨刀必要在刀片旋转时才干工作。
当切割机处在原点状态（M5 ON），开始执行顾客程序（M8002为ON）、系统处在手动状态或回原点状态（X1或X2为ON）时，初始步相应M0将被置位，为进入单步、单周期和持续工作方式做好准备、如果此时M5为OFF状态，M0将被复位，初始步为不活动步，系统不能在单步、单周期、和持续工作方式工作。

图3.2 公用程序
3.3 手动程序设
图3.3手动操作时用X17～X24相应6个按钮控制切割机抬刀、落刀、台面向前、台面向后、刀架停止、台面停止。为了保证系统安全运营，在手动程序中设立了某些必要联锁，例如抬刀与落刀之间，台面向前与台面向后之间互锁，以防止功能相反两个输出继电器同步为ON。依照控制规定，台面机构前/后运动时，带锯电机必要已起动，而带锯电机停止时，台面机构前/后运动应及时停止。因此控制带锯Y0线圈与控制台面向前/后Y3和Y4线圈串联。当按下总停按钮，X25常闭触点断开，不执行MC到MCR指令，刀架、台面动作及时停止。磨刀必要在刀片旋转时才干工作，因此在控制磨刀Y1线圈串联Y0常开触点。

图3.3 手动程序
3.4 自动程序设计
在自动程序过程中是切割机自动对泡沫材料进行切割，自动判断切片厚度，切割刀片切割深度，切片深度是由测速齿轮和计数器共同完毕，在刀架下移过程中测速齿轮也在跟随转动，每转动一圈向计数器发送5个脉冲并判断切割厚度。在自动程序中一方面是要对切割厚度进行设立，厚度是由拨盘开关设定，在落刀时，当材料完毕落刀量达到设定值刀架停止移动，继而台面前移，对材料进行切割。
3.4.1 自动控制程序
图3.4是切割机控制系统自动程序顺序功能图。

图3.4 切割机自动控制顺序功能图
图3.5是用转换为中心编程方式设计自动控制程序（不涉及自动返回原点程序），M0和M20~M24用转换为中心编程控制，系统工作在持续、单周期（非单步）工资方式时，X3常闭触点接通，使M6（转换容许）为ON，容许步与步之间转换。

图3.5 自动控制程序梯形图
假设选取是单周期工作方式，此时X4为ON，X2和X3常闭触点闭合，M6线圈“通电”，容许转换。在初始步时按下起动按钮X12，在M20起动电路中，M0，X12常开触点和X2常闭触点均接通，使M20线圈“通电”，转换到台面后移步，台面遇到台面后到位限位开关X16时，M21线圈“通电”，转换到计算脉冲数步。开始计数T0线圈“通电”，定期时间到后，T0常开触点接通，计算脉冲数完毕使系统进入落刀步。C235常开触点闭合时，M23线圈“通电”，系统完毕落刀量进入台面前移步。后来系统将这样一步一步地工作下去，当切割机台面在步M23返回最前到位时，X15为ON，由于此时不是持续工作方式，M7处在OFF状态，转换条件M(——)7(—)·X15满足，系统返回并停留在初始步。
在持续工作方式X5为ON，在初始状态下按下启动起动按钮X12，与单周期工作方式相似，M20变为ON，台面后移，与此同步，控制持续工作M7线圈“通电”并自保持，后来工作过程与单周期工作方式相似，当切割机台面在步M23返回最前到位时，X15为ON，由于M7为ON，转换条件M7·X15满足，系统将返回步M20，重复持续地工作下去，按下预停按钮X26后，M7变为OFF，但是系统不会及时停止工作，在完毕当时工作周期所有操作后，切割机台面在步M23返回最前面，台面前到位开关X15为ON，转换条件M(——)7(—)·X15满足，系统才返回并停留在初始步。
如果系统处在单步工作方式，X3为OFF，它常闭触点断开，“转换容许”辅助继电器M6在普通状况下为OFF，不容许步与步之间转换。设系统处在初始状态，M0为ON，按下起动按钮X12，M6变为OFF，使M20起动电路接通，系统进入台面后移步。放开起动按钮后，M6立即变为OFF。在台面后移步，Y4线圈“通电”，台面后移到台面后到位开关X16处时，与Y4线圈串联X16常闭触点断开（见图3.6），使Y4线圈“断电”，台面停止后移。X16常开触点闭合后，如果没有按起动按钮，X12和M6处在OFF状态，始终要等到按下起动按钮，M12和M6变为ON，M6常开触点接通，转换条件X16才干使M21起动电路接通，系统才干由台面后移步进入计算脉冲数步。在完毕某一步操作后，都必要按一次起动按钮，系统才干进入下一步。
当切割机刀架下移到落刀限位，这时表白材料已经所有切割完毕，为了以便下次装料，刀架必要上移到抬刀限位，这时就可以停机了，系统将会自动停机。这时算是自动程序执行完毕，系统只有在重新上料后才干开始工作。
3.4.2 自动输出程序
图3.6是自动控制程序输出电路，图3.6中X13~X16常闭触点是为单步工作方式设立，以台面后移为例，当切割机台面遇到限位开关X16后，与台面后退步相应辅助继电器M20不会立即变为OFF，如果Y4线圈不与X16常闭触点串联，台面不会停在台面后到位开关X16处，还会继续后退，在这种状况下也许导致事故。
为了避免浮现双线圈现象，在图3.6中，将自动控制顺序功能图（图3.4）与自动返回原点顺序功能图（图3.7中）对Y3和Y6线圈控制合在一起。

图3.6 自动控制程序输出电路
3.4.3 自动回原点程序

图3.7 自动返回原点顺序功能图
图3.7，3.8是自动回原点程序顺序功能图和用转换为中心编程设计梯形图。在回原点工作方式（X2为ON），按下回原点起动按钮X6，M10变为ON，切割机台面前移前移，前移遇到台面前到位开关X15时，X15变为ON，刀架抬刀，到抬刀限位开关时，X14为ON，将M11步复位。这时原点条件满足，在公用程序（图3.2）中M5为ON，初始步M0被置位，为进入单周期、持续和单步工作方式作好了准备，因而可以以为步M0是步M11后续步。

图3.8 自动返回原点梯形图
3.5 报警程序
在键盘输入时会浮现一种问题，就是输入值不能超过9，例如在2或4开关闭合后8开关再闭合就会浮现混乱，这时系统就会将数据寄存器D0值清零并报警，提示要从新设定值。程序如图3.10，小数位8和小数位2，小数位8和小数位4常开触点串联，当小数位8和小数位2或小数位8和小数位4开关同步接通时，Y0线圈“通电”，发出报警信号。个位和十位产生报警信号与小数位同理。

图3.10 报警程序
第四章 系统安装与调试
4.1 程序仿真和调试
在系统软件设计完毕后，接下来任务就是调试并完善程序。一方面采用三菱公司提供PLC编程和仿真软件GX DEVELOPER。先对梯形图进行检查然后进行软件仿真。如图4.1，先编写好梯形图然后点“变换”，再选取工具菜单中“程序检查”，当显示没有错误时就可以选取“梯形图逻辑测试起动”，就可以进行仿真工作了。

图4.1 软件仿真界面
程序调试是对程序验证和完善最佳方式，在程序调试过程中发现了许多在程序设计时未能注意到，例如，由于系统特殊性，例如在刀架下移时台面不能移动等，这些特殊控制规定就使得程序调转就显得复杂，哪个环节设计不好就会导致出问题，有也许将会导致刀片断裂，发生危险，因此在调试过程中最佳不用刀片而保证安全，还可以用粗线代替刀片这样不但安全，并且还能直观看到切割厚度和切割线路。
4.2 系统安装
切割机安装很重要一种就是人机界面设计，也就是控制面板设计。控制面板设计必要要人性化，人性化设计才干使操作起来跟以便，提高工作效率。在设计控制面板时可以参照许多市面上销售工业产品，毕竟她们经验丰富，这样也能节约诸多设计时间。
在控制切割机时在难免是按错按钮，在初次接触本系统不熟悉按钮分布状况下按错按钮机会是很大，这就要控制面板要十分人性化，要设计者十分清晰人操作习惯，只要操作者操作过几次后就对控制按钮十分熟悉。在此控制面板设计就十分符合这一点。控制方式切换刀开设计在控制面板中间，操作手多用右手，由于系统工作方式多用手动方式，而人右手顺时针拧得力矩比往逆时针拧力矩大多，因此就将自动方式设计在右边。下图就是控制面板设计图：

图4.2 控制面

第五章 总结
本次毕业设计在指引教师和公司同事协助下，通过自己努力，基本上完毕了毕业设计任务书中规定。使用可编程控制软件来实现切割机自动切割。整个控制系统能实现基本控制规定。
通过这一阶段毕业设计，我受益匪浅，不但锻炼了良好逻辑思维能力，并且培养了弃而不舍求学精神和严谨作风。回顾本次毕业设计，是大学四年所学知识较好总结。
本次毕业设计让我系统性地结识和全面地掌握了PLC编程和调试技术，对梯形图、指令表、外部接线图及PLC设计原理有了更深理解。让我将平时学东西能学以致用。固然平时学永远是不够用，就例如要完毕好这次毕业设计，不能单单从机械动作过程来直接设计控制电路，我需要理解整台设备机械构造，因此我需要学会看工程图纸，理解整台设备设计过程，装配顺序。这样才干在后期调试中更好去修改和完善。
由于时间及精力有限，在调试过程中还发现存在诸多局限性之处，有待进一步完善。虽然切割机可以按照指定动作完毕切割动作，但是由于机械构造等因素，切割出来产品合格率很低。随着社会生产