基于S7-200PLC剪板机定长控制系统电气控制部分设计样本.doc

基于S7-200PLC剪板机定长控制系统电气控制某些设计

摘 要
自动剪板机是一种按照生产工艺规定对板材进行自动定长、自动剪切并且通过运料小车自动运送到下一工序自动生产设备。由于自动剪板机工作条件普通都比较恶劣并且对板材加工规定也较高，因而自动剪板机控制设备要有很高精度、很强抗干扰能力，从剪板机规定来看咱们以为其控制设备选用PLC比较适当。PLC是自动控制技术、计算机技术和通信技术三者一种结合体，在其硬件设计中采用了屏蔽、滤波、光电隔离等技术使其具备很高可靠性和很强抗干扰能力，现已经在当代化工业生产中得到了广泛应用。随着科学技术不断发展，PLC功能也在不断增强以适应当代控制规定。
本文以工业自动剪板机为研究对象。通过对自动剪板机工艺、控制规定理解和对其工作原理分析有了一种总体设想，设计了电气传动某些设计和PLC顺序流程图，探讨了自动剪板机自动定长设计方案，结合PLC顺序流程图编制了下位机PLC程序。上位机运用MCGS组态软件做了一种人机界面进行监控。运用PLC控制自动剪板机操作简朴、系统稳定性好、工作效率高并且在保证产品质量前提下节约了成本。

核心词：剪板机 可编程控制器 变频器 自动控制

The Design of Fixed-length Shears Control System for Electrical Part Based on S7-200PLC

Abstract
Automatic Shearing is a production process in accordance with the requirements of the board fixed length automatically，auto-cutting and automatic delivery to the next process of automated production equipment through the transporter. Because the working conditions of automatic shears are generally more severe and the processing requirements of the plate is very high，so the control device of automatic shears have a very high precision，strong anti-interference ability，due to the requirements of the shears we select PLC as control equipment. PLC is a combination of the automatic control technology，computer technology and communication technology，in its hardware design we use shielding，filtering，optical isolation techniques so that it has high reliability and strong anti-interference ability，in modern industrial production has been widely used. With the development of science and technology，PLC functions are continuously enhanced to meet the requirements of modern control.
In this paper，we select industrial automatic cutting plate for the study. Through the process of automatic shears，the understanding of control requirements and the principle of its work we have an overall vision，referring to the electric drive design and PLC flow diagram. Discusses the automatic shearing of the automatic fixed-length design scheme，we compile the PLC program with the PLC flow diagram. The man-machine interface control made with configuration software MCGS. The automatic shears that controlled by PLC is using simple，having good stability，high efficiency and product quality in the premise of ensuring cost savings.

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Keywords：Plate shears；PLC；Inverter；Automatic Control；

目 录
1 引言 1
2 PLC及编程语言简介 3
2.1 PLC工作原理 3
2.2 S7-200程序构造 4
2.2.1 主程序 4
2.2.2 子程序 4
2.2.3 中断程序 4
3 自动剪板机工艺 5
3.1 剪板机控制规定 5
3.2 自动剪板机控制流程 5
3.3 自动剪板机液压控制系统 7
4 总体设计和设备选型 9
4.1 设计动作流程阐明 9
4.2 系统工艺规定 9
4.3 系统电气某些设计 9
4.4系统定长控制方案设计 11
4.4.1 光电编码器简介及选型 11
4.4.2 高速计数器简介及模式选取 12
4.4.3 自动定长控制流程图 13
4.5 设备选型 14
4.5.1 电动机和液压油泵减速器型号 14
4.5.2 PLC和扩展模块型号 14
4.5.3 变频器选取 15
4.6 I/O端子分派和系记录算 17
4.6.1 I/O端口分派 17
4.6.2 系记录算 19
5 下位机程序设计 20
5.1 STEP7-Micro/WIN软件 20
5.2软件编程语言 20
5.2.1 梯形图和语句表 21
5.2.2 功能块图 21
5.3 监控系统流程图 22
5.4系统程序设计 24
5.4.1 点动送料控制程序设计 24
5.4.2 进料机构自动定长程序设计 24
5.4.3 自动方式和手动方式选取控制程序设计 25
5.4.4 压块和剪切刀系统控制程序设计 26
5.5 下位机程序下载和调试 28
5.6 程序监控 29
6 上位机监控软件设计 31
6.1 MCGS组态软件简介 31
6.2 MCGS组态环境 31
6.3 MCGS运营环境 33
7 调试 35
7.1 PLC程序调试 35
7.2 上位机调试 35
8 结论 37
谢辞 38
参照文献 39
附录 40
外文资料 64

1 引言
科学技术迅猛发展带动了国内工业腾飞，机械制造业作为当代工业重要构成某些也在迅速向前发展。为顺应当代工业发展生产出小批量，多品种、多规格产品和减少产品成本，提高产品质量规定，使咱们生产设备和自动化生产线控制系统必要具备极高可靠性和极强灵活性。可编程控制器顺应这一规定应运而生，当前可编程控制器已经广泛运用在各种机械设备和生产过程自动化控制系统中。
可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，是一种专门用于工业环境下数字运算操作系统。国际电工委员会在1985年对PLC做了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计[1]。PLC 是在微电子技术基本上，结合了自动控制技术、计算机技术和通信技术发展起来一种用于自动控制装置，与继电器控制相比它体积小，维护操作以便，抗干扰能力强，可靠性高，可在线更改程序，并且编程以便，通用性强，功能完善，设计、施工、调试周期短，价格低廉，采用编程代替了大某些连线给安装调试省了不少功夫，在其硬件上还设计了屏蔽电路、滤波电路和采用了光电隔离技术相对于继电器控制而言抗干扰能力要强，可靠性也要高[2]。软件设计中采有故障检测、信息保护与恢复等办法，使它可靠性得到进一步提高。PLC控制技术在当代化工业控制中承担着举足轻重作用。它不但承担从单机自动化和小型公司整条流水生产线自动化，还承担着大公司整个公司生产自动化控制[3]。国内PLC控制技术发展虽起步晚但发展迅速，当前PLC控制技术不但在国家大型公司中有所应用，并且中小型公司也有许多应用了PLC控制技术并且中小公司当前应用越来越多。PLC技术发展和PLC技术应用推广使得从事PLC控制科技人才也越来越多，当前国内已经发展出一批专做PLC控制技术小型公司她们运用自己技术为某些使用PLC实现自动化控制公司提供技术支持。当前PLC控制技术已经成为了当代工业自动化控制一种重要构成某些。
随着PLC技术不断发展,老式机械设备已经逐渐被新一代智能化设备所代替。当代加工工艺规定和稳定性规定以及复杂控制功能，老式控制柜控制已经很难达到预定控制规定特别是在抗干扰能力和可靠性方面。PLC应时而生顺势发展。
当代工业产品都像精细化发展，使其对原材料加工规定也在不断提高，改进原材料加工工艺和效率已经是当代机械制造业重要做成某些。金属板材作为一种最为普通原材料在当代工业生产各个领域均有用到，改进金属板材加工工艺、效益和质量也成了当代控制一某些。在国内随着制造业发展，剪板机床发展越来越成为机械制造行业中流砥柱，通用型高性能剪板机，广泛应用于航空、汽车、农机、电机、电器、仪器仪表、医疗器械、家电、五金等行业。本次设计是金属板材加工自动剪板机，为满足当代加工工艺和效率采用PLC控制，本次设计能实现板材自动进料、自动定长、自动压料、自动剪切和自动送料功能。
在板材加工过程中，板材长度检测、进料、压紧、剪切、落料及长度调节等过程都按一定顺序精准控制。本次设计采用西门子PLC S7-200系列，依照自动剪板机工艺规定设计相应控制方案。

2 PLC及编程语言简介
2.1 PLC工作原理
给PLC通电后，PLC一方面对硬件和软件作初始化解决。 PLC采用循环扫描工作方式,使PLC输出可以及时响应各种输入信号。PLC扫描过程如下图所示。
读取输入
解决通信祈求
自诊断解决
改写输出
读取输入
执行顾客程序
解决通信祈求
自诊断解决
改写输出

图 2-1 扫描过程左图RUN模式右图STOP模式
PLC顾客程序是按照先后顺序存储，执行程序时CPU从第一条程序开始执行直到遇到结束指令后返回第一条程序。全过程扫描一次所需时间称为扫描周期。
在PLC存储器中，有一片区域是用来存储输入信号和输出信号状态，她们分别称为输入过程映像寄存器和输出映像寄存器。在读取输入时，PLC把所有输入电路1/0状态读入输入过程映像寄存器中。电路闭合输入状态为1，输入断开输入状态为0。PLC顾客程序由若干条指令构成，PLC指令再存储器中是按顺序存储。执行顾客程序时，在没有跳转指令状况下，CPU按照从上到下，从左到右执行原则从第一条指令开始，按顺序逐条执行。在整个执行阶段，各个输入点状态是固定不变，程序执行完毕之后再用输入过程映像寄存器值更新输出点，使系统运营更稳定。在解决通信祈求时，CPU解决从通信接口和智能模块接受到信息，并在恰当时候将信息传送给通信祈求方。PLC具备自诊断功能，自诊断涉及定期检查CPU模块操作和扩展模块状态与否正常，将监控定期器复位以及某些别内部工作。输出过程状态都存入到输出过程映像寄存器中，CPU在执行完顾客程序后，将输出过程映像寄存器0 /1状态传送到输出模块并锁存起来。当PLC操作模式由RUN模式变成STOP模式时，数字量输出被置为系统块中输出表定义状态，或保持原有状态，默认设立时将所有数字量输出都清零。当PLC程序中有中断程序时，当有中断事件发生了时，CPU停止正常扫描工作方式，立即跳入中断及时执行中断程序，执行完中断程序后CPU又返回到正常扫描工作中。PLC通过中断可以大大提高CPU对某些事件响应速度。
2.2 S7-200程序构造
本次设计核心控制部件是西门子S7-200。西门子S7-200 CPU控制程序由主程序、子程序和中断程序构成。
2.2.1 主程序
主程序是PLC控制系统程序主体，每一种PLC控制系统均有且只有一种主程序，主程序作为程序主体它可以调用子程序和中断程序。主程序通过指令控制整个应用程序执行，没扫描一次都要执行一次主程序。
2.2.2 子程序
子程序是可选，依实际控制规定而定。子程序仅在被其她程序调用时才执行，同一子程序可以在不同地方被多次调用，但是不能同步各种程序调用同一子程序。咱们使用子程序重要是简化编程和减少扫描时间。
2.2.3 中断程序
中断程序用来及时解决与顾客程序执行时序无关操作，或者不能事先预测何时发生中断事件。中断程序与子程序不同它不能由顾客程序调用，而是只有在中断事件发生时由操作系统调用。中断程序是顾客编写不能预知何时会发生中断事件，因此中断程序改写也许在其她程序中使用存储器是不容许。

3 自动剪板机工艺
3.1 剪板机控制规定
剪板机应用于许多金属加工和薄板剪料操作。因而咱们在设计自动剪板机时要从如下几种方面来考虑。第一，剪板机剪切能力和生产效率。第二，剪板机设计安全性。第三，剪切板材时板材切口质量和定长精度。
板材加工依照不同规定分为各种，区别比较大如剪切型和切割型。本次设计是剪切型。剪切型自动剪板机设计还是有许多因素要考虑，如所加工板材剪切长度、板材厚度和板材材质。依照条件不同设计成不同类型剪板机，自动剪板机也可以按照剪切形式或驱动系统形式来进行分类，惯用构造形式有两种：闸式（也叫滑块式）和摆式[5]。
闸式剪板机运用驱动系统操纵动刀片向下移动到一定位置，使动刀片在整个行程内几乎与定刀片保持平行。为了使刀架片横梁在互相移动过程保持适当状态，闸式剪板机需要一种滑块导向系统。 摆式剪板机驱动系统中有一种用来操纵动刀片，使动刀片依附于滚柱轴承向下回转。这种构造不再需要运用凹字形导向条或滑道使刀片在剪切过程保持适当姿势。
在评价剪板机时需要考虑一种因素是指定工作需要多大剪切能力。剪板机规格数据几乎都以低碳钢和不锈钢为剪切对象。为了把金属加工厂对剪板机规定同这些数据进行对照，必要依照剪板机能力核对工厂材料规格。
有些剪切能力是针对低碳钢规定，因而也许涉及抗张强度60,000psi，而另某些剪切能力合用于A-36或抗张强度80,000 psi。剪切不锈钢能力几乎总是不大于低碳钢或A-36钢。此外，某些铝合金所需要剪切力居然和钢同样大。
剪切角（动刀片通过定刀片时角度）是决定切口质量重要因素。普通而言，剪切角越小，切口质量越好。如果落在剪板机背面零件比较短（不大于4’(1.22m)），也许浮现俯曲、扭曲和拱起等切口质量问题。剪切角较小剪板机需要较大动力。
3.2 自动剪板机控制流程
1.开机 按动开机按钮之后，系统需对剪板机进行初始化解决。开机系统一方面得检测压块、剪切刀、运料小车位置，还得检测运料小车与否空载。假若压块和剪切刀不在上限位置上则系统将使她们回到上限位置，若压块和剪切刀在上限位置上系统检测小车运动状态，若小车不空载则自动送料后返回初始位置。小车空载则检测小车与否在左限位处不是则返回是则进行后续动作。
2.依照不同条件输入数据 需要剪切板材长度和小车所载板材数量可以在上位机监控界面上手动输入。输入完毕之后按数据确认键系统处在工作方式选取阶段，只有当选取好工作方式系统才进入后续动作否则系统继续等待数据输入。
3.工作方式选取 自动剪板机有自动控制和手动控制两种工作方式。普通状况下使用自动，系统自动运营，无需人工干预。只有当系统自动运营浮现故障是为不影响工厂生产才选取手动运营。要想两种工作方式进行切换需先停止剪板机运营，开机之后选取工作方式。选取工作方式后系统按选取工作方式运营。自动方式运营效率要远高于手动方式。手动方式系统对操作流程有提示功能，浮现错误操作不影响系统运营。
4.系统启动 系统启动进行初始化后严格按照进料—压料—剪切—（板材计数值达到设定值时）送料工艺流程工作，往复循环。
5.系统停机 当系统检测到停机信号后系统能记住停机信号，剪板机必要工作完一种工作流程，否则系统不断止。小车上板材没有达到设定值有停机信号，系统也将板材送到下一流程。
6.系统急停 当系统检测到急停信号，系统立即停止所有动作。系统初始化大多都是为急停准备，正常停车完之后，压块、剪切刀和运料小车都将处在规定状态。
依照自动剪板机设计规定，其工作流程图如下图3-1所示。

图3-1 剪板机工作流程图
3.3 自动剪板机液压控制系统
剪板机系统液压控制原理图如下图所示。
剪板机液压传动系统采用变量液压泵2给系统供油，用于给系统提供正常工作所需要压力，系统工作压力可以由压力表及其开关6来显示。二位二通电磁换向阀4为常态时，系统可以通过先导式溢流阀5远程控制口卸荷。系统执行元件为剪切刀具液压缸17和压块液压缸16，两缸运动方向分别采用电磁换向阀9与8控制，剪切刀具液压缸活塞可以通过液控单向阀12和13构成液压锁来实现任意位置锁紧。压块液压缸工作压力较低，有减压阀10设定并由压力表7显示，单向顺序阀15作平衡阀，用于防止失压时压块液压缸因自身重量下落，单向节流阀14用于剪切刀具液压缸10活塞下降是节流调速[6]。
剪板机系统液压控制原理图如下图3-2所示。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1YA
2YA
3YA
4YA
图3-2 液压系统工作原理
本次设计自动剪板机剪切板材厚度都在5cm如下规定剪板机压块和剪切刀系统夹紧力量大剪切动力也大特点。而液压控制系统正好具备这样长处，因此本次剪板机压块和剪切刀控制由液压系统控制。液压系统采用变量泵供油，回油节流调速，能量运用合理，同步设立有平衡回路和紧锁回路工作安全可靠。依照本次设计方案规定，选取自动剪板机最大剪切力为130tf，最大压料力为61.8tf，液压系统最高工作压力：240kgf/cm2，油泵流量为160L/min。

4 总体设计和设备选型
4.1 设计动作流程阐明
按动系统开机按钮，系统先检测压块、剪切刀、和运料小车状态，若她们都不在初始位置上则启动变量泵，系统升压剪切刀和压块上行，到上限位位置之后小车右行卸载玩板材左行返回到左限位处。之后按动自动控制按钮运料电机和抱闸电机启动带动板材向右运营同步光电编码器对板材定长，当PLC高速计数器计数值等于设定值时使抱闸电机和进料电机停止同步压块下行压住板材。压块下端有一压力传感器，当压力传感器达到设定压力时，剪切刀下行剪切板材。板材下落给光电开关脉冲信号，板材计数器加一同步压块和剪切刀上行。重复上面动作直到板材计数器值达到设定值时下车右行运送板材，卸载完之后返回左限位出到此一种周期结束。按动停止按钮运营完一种工作流程之后系统所有停止工作。当你按动急停按钮系统立即停止所有动作，急停批示灯变亮。为防止板材定长浮现错误板材无限向右运营设立了板材限位形成开关。当板材遇到板材限位行程开关系统急停，急停批示灯显示。可以让运料电机反转使板材退回。
4.2 系统工艺规定
老式工厂电气控制办法采用是继电器-接触器控制，要是控制系统比较复杂,大量接线使得安装调试工作量特别大并且系统可靠性也不高，容易发生故障。一旦发生了故障想找到故障点特别难，维修也不以便。设计、调试、维护和维修均有诸多不便，设备工作效率也不高。采用可编程控硬件制器较好地解决了这一问题。本次剪板机设计就是一种相对较复杂一套系统，注意由于控制连线较多I/O口较多。将PLC应用于自动剪板机控制系统可以完全能满足技术规定，并且相对于继电器控制来说操作简朴、运营可靠、工艺参数修改以便、自动化限度高等长处。板材长度控制更精准，切口质量更高。
在PLC控制自动剪板机控制系统中咱们还应用了MCGS组态软件，创立了一种人机交流界面使控制系统更加直观明了。在组态界面上设立有填写所需剪切板材长度和小车上所载板材数量填写框。可以在不需更改控制电路和不修改系统程序状况下依照工厂生产实际需要更改板材长度和小车所载板材数，这要远优于继电器控制系统。
4.3 系统电气某些设计
本次设计剪板机监控系统是基于安徽省华夏机床制造有限公司生产QC12Y－20×2500液压剪板机而设计。可以说本次设计是为这一型号液压剪板机设计电气电路以及PLC控制系统。本次设计电动机和变量油泵型号都是从该剪板机生产商所提供技术资料上查找。
本次自动剪板机控制系统设计重要电气控制是进料电机控制、液压系统变量泵控制和运料小车电机控制。本次设计电机所有都采用是鼠笼式异步电动机。本次设计需要对进料电机和液压系统变量泵进行调速控制，本次设计电机运用变频器进行调速[8]。三相交流电通过三相熔断器和开关进入输入滤波器，与变频器直接相接。变频器输出端接入输出滤波器，对异步电动机进行调速。输入滤波器和输出滤波器都是可选元件，可以连接也可以不连。但为了最后输出给异步电动机三相交流电更抱负和防止现场干扰接入了输入滤波器和输出滤波器。通过变频器控制进料电机调速和液压系统变量泵调速电路如图4-1所示。图中异步电机为进料电机表达是进料电机调速，异步电机为变量泵表达是变量泵调速。

图4-1 电机调速电路接线图
电机正反转电路图如图4-2所示。
M
~3

380V
QF
KM1
KM2
图4-2 电机正反转电路接线
送料小车有左行和右行两个状态，因此送料电机需要可以正转和反转。进料电机在普通状况下都是只处在正转状态带动板材向前运营，只有在定长系统浮现问题时板材在达到了规定长度进料电机却没有停下，使板材遇到了板材限位行程开关时系统急停后为了能使板材返回到规定长度而设计了进料电机反转。三相电机为运料小车电机表达小车左行和右行，三相电机为进料电机表达是进料电机正反转。
4.4系统定长控制方案设计
本次设计定长控制采用光电编码加高速计数器控制。光电编码器与进料电机同轴连接，光电编码将输出轴上机械位移量转换成脉冲，再把这些脉冲给高速计数器。PLC高速计数器通过计算光电编码器给脉冲个数。来检测到板材实际位置，进而通过PLC控制变频器来实现电机调速，保证板材精度。
本次设计通过光电编码器、高速计数器、PLC和变频器对进料电机调试。进料电机速度分三段：高速段、中速段和低速段。板材在实际规定长度0~0.5段采用进料电机处在高速运营，在实际规定长度0.5~0.8段进料电机处在中速运营，最后这一段电机处在低速运营。
4.4.1 光电编码器简介及选型
1.光电编码器工作原理
光电编码器是一种传感器，它是当前使用比较广一种传感器，可以用于测速和定长。它通过光电转换将输出轴上机械位移量转换成脉冲或数字量。光电编码器由光栅盘和光电检测装置构成，它与电机同轴连接。在光栅盘同一半径圆上有若干等分长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，因此在电动机旋转时，光栅盘和电动机是同速旋转。当光栅盘旋转时发光二极管光打在光栅盘上在另一头检测装置可以检测出若干脉冲信号。结合光栅盘上长方形孔个数，通过计算每秒光电编码器输出脉冲个数就能懂得当前电动机转速。此外，咱们还可以是检测装置检测两路相位相差90º脉冲信号来判断电机旋转方向。
依照检测原理，编码器可分为光学式、感应式、电磁式和电容式。普通咱们是依照其刻度办法及信号输出形式，将其分为增量式、绝对式以及混合式三种。
2.本次设计采用欧姆龙生产增量型编码器
产品名称：欧姆龙E6B2-C通用增量型编码器。
产品型号：E6B2-CWZ6C。
产品简介：E6B2-CWZ6C编码器相应电源电压DC5~24V；备有P/R辨别率；具备使Z相对简朴化原点位置显示功能；实现轴负重、径向30N、推力向20N；附有逆接、负荷短路保护回路，改进了可靠性。
4.4.2 高速计数器简介及模式选取
PLC扫描工作方式限制了它普通计数计数频率。PLC普通计数器工作频率很低普通都在几十赫兹。一旦要计数信号频率很高时，普通计数器就很容易浮现计数错误，普通为丢失计数脉冲。高速计数器可以对普通计数器无能为力事件进行计数，它计数频率可以达到几千赫兹甚至更高。普通在解决扫描频率高信号时都采用高速计数器。西门子S7-200有6个高速计数器HSC0~HSC5，可以设立多达12种不同操作模式[13]。高速计数器普通都与增量式编码器一块使用，计量编码器脉冲。
高速计数器外部输入信号如表4-1所示。
当高速机器复位输入信号有效时，将清除计数当前值并始终保持清除状态，直到当前复位信号关闭。当启动输入有效时，高速计数器开始计数。关闭输入，高速计数器保持当前计数值不变，此时时钟脉冲对高速计数器不起作用。重新
表4-1 高速计数器输入信号
模式
描述
输入

HSC0
I0.0
I0.1
I0.2

HSC1
I0.6
I0.7
I1.0
I1.1
HSC2
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
HSC3
I0.1

HSC4
I0.3
I0.4
I0.5

HSC5
I0.4

0
带有内部方向控制单相计数器
时钟

1
时钟

复位

2
时钟

复位
启动
3
带有外部方向控制单相计数器
时钟
方向

4
时钟
方向
复位

5
时钟
方向
复位
启动
6
带有增减计数时钟两相计数器
增时钟
减时钟

7
增时钟
减时钟
复位

8
增时钟
减时钟
复位
启动
9
A/B相正交计数器
时钟A
时钟B

10
时钟A
时钟B
复位

11
时钟A
时钟B
复位
启动
12
只有HSC0和HSC3支持模式12
HSC0计数Q0.0输出脉冲数
HSC3计数Q0.1输出脉冲数

有输入信号时，从此计数值上开始计数只有当有复位输入信号时才使高数计数器返回到初始值。
本次设计选用HSC1工作模式1。高速计数器脉冲输入端为I0.6，复位端为I1.0。I0.6接受由光电编码器输出脉冲信号，I1.0连接光电开关，从而实现对编码器脉冲计数，通过PLC运算以拟定所送板料实际位置。I0.7接板材定长开关，I0.7为1时，光电编码器和高速计数器开始编码定长。
进料过程中，PLC将行程提成高速、中速和低速三段。在低速段当高速计数器达到设定值时，进料电机停止，抱闸电机停止，闸片抱死进料电机挺高板材定长精度，同步可以防止进料电机处在稳定停止状态时由于剪切刀剪切引起光电编码器抖动，导致误计数。
4.4.3 自动定长控制流程图
自动定长流程图如图4-3所示。
设定板料长度
计算相应脉冲数
送料
光电编码器将脉冲送到高速计数器
比较输入与设定脉冲
相等否？
N
Y
开机
电机停转，定长结束
开始
结束

图4-3 自动定长流程图

4.5 设备选型
本次设计自动剪板机控制系统是根据安徽省华夏机床制造有限公司生产QC12Y－20×2500液压剪板机而做定长控制系统。电机型号和液压系统油泵型号都是QC12Y－20×2500液压剪板机提供资料上。
4.5.1 电动机和液压油泵减速器型号
本次设计主电路四台电动机所有采用鼠笼式异步电动机。
进料电动机型号是Y225S-4型三相异步电机，功率37KW，电压380V，电流70A，绝缘级别B，噪音95 dB(A)，转速1480 r/min，工作效率91.8%，功率因数0.87，轴径60mm。
小车电动机型号是Y132S-4，功率5.5KW，转速1440转/分，电流11.6A，工作效率85.5%，功率因数0.84，转动惯量0.0214kgm2，重量是68kg。
油泵电动机型号是Y200L2-6，功率22KW，转速980转/分，电流44.6A，工作效率90.2%，功率因数0.8，重量是246kg。
油泵型号是160YCY14-1B，压力320kgf/mm2，流量160L/min，转速1000r/min。
抱闸电机型号是YDT120，额定功率:60W，额定电压:380（V），额定电流:0.25-0.38（A），额定转速:2800（rpm），额定转矩:11（NM），抱闸电机抱闸时间为0.2s[14]。
减速器为同轴圆柱齿轮式，型号为TZSD型。该减速器合用于水平卧式安装，容许输出轴倾斜向下安装，输出轴与水平面夹角不不不大于20°[12]。减速器直联电机为Y系列三相四极异步电动机，工作海拔不超过1000m。工作环境温度为：-40-+40℃，低于0℃时，启动前润滑油需预热。
依照剪板机工艺规定，本次设计采用机座号为TZSD300减速器，选用系数0.80，实际传动比32.76。
本次设计液压系统压力仪表采用西门子Z系列型号为7MF1564压力和绝压测量压力变送器，测量范畴为0-400bar。电源15-36VDC。
4.5.2 PLC和扩展模块型号
结合本次设计规定以及学校实验室既有设备，本次设计PLC选用西门子S7-200系列中CPU为226CN小型可编程控制器。
西门子S7系列可编程控制器到当前为止涉及：小型PLC,S7-200、模块式中型PLC，S7-300、大型PLC，S7-400。小型PLC，S7-200当前已经升级为第三代产品了，S7-400系列为适应不同规定现已发展有S7-400F、S7-400H、S7-400FH三种。
西门子S7-200CPU226CN合用于较复杂中小型自动控制系统，有24个数字量输入和16个数字量输出，最多可以扩展7个扩展模块，可扩展到248点数字量和35路模仿量。掉电保持时间为100小时，顾客程序存储空间为16384字节，顾客数据存储空间为10240字节，有六路高速计数器和两个RS485通信接口。
扩展模块采用EM235CN和EM222CN。
EM235CN为4输入(4AI：AIW0，AIW2，AIW4，AIW6)1输出(1AO：AQW0)模仿量扩展模块。输入范畴：单极性电压为0～10V、0～5V、0～1V、0～500mV、0～100mV、0～50mV，双极性电压为±10V、±5V、±2.5V、±1V、±500mV、±250mV、±100mV、±50mV、±25mV，电流为0～20mA。输出范畴： 电压为±10V，电注为0～20mA。
EM222CN为8输出数字量扩展模块，采用直流24伏电源供电，用于扩展CPU226CN输出点数。
4.5.3 变频器选取
本次设计采用西门子MM440变频器。进料电动机由MICROM ASTER440系列变频器供电和控制。
变频器MM440系列（MicroMaster440）是德国西门子公司广泛应用与工业场合多功能原则变频器。MM440变频器具备体积小、价格低、操作灵活等特点[7]。
西门子MM440变频器为客户提供了诸多用于检测和控制输入输出接线端子。客户可以依照实际需要选取某些端子构成控制系统弱电回路。接线端子如表4-2所示。
表4-2 MM44弱点接线端子
端子号
名称
功能
类别
备注
1
+10V
为模仿电路提供+10V电源
电源

2
0V
为模仿输入提供公共点
电源

3
AIN1+
模仿输入1正端
模仿输入

4
AIN1-
模仿输入1负端
模仿输入

5
DIN1
数字输入端1
数字输入

6
DIN2
数字输入端2
数字输入

7
DIN3
数字输入端3
数字输入

8
DIN4
数字输入端4
数字输入

9
+24V
为数字电路提供+24V电源
电源

10
AIN2+
模仿输入2正端
模仿输入

11
AIN2-
模仿输入2负端
模仿输入

12
AOUT1+
模仿输出1正端
模仿输出

13
AOUT1-
模仿输出1负端
模仿输出

16
DIN5
数字输入端5
数字输入

17
DIN6
数字输入端6
数字输入

18
NC1
继电器1常闭
开关输出

19
NO1
继电器1常开
开关输出

20
COM1
继电器1动
开关输出

21
NO2
继电器2常开
开关输出

22
COM2
继电器2动
开关输出

23
NC3
继电器3常闭
开关输出

24
NO3
继电器3常开
开关输出

25
COM3
继电器3动
开关输出

26
AOUT2+
模仿输出2正端
模仿输出

27
AOUT2-
模仿输出2负端
模仿输出

28
0V
为数字输入提供公共点
电源

29
P+
RS485
通信

30
N-
RS485
通信

开关量端口：MM440变频器6个数字输入端口（DIN1~DIN6），即端口“5”、“6”、“7”、“8”、“16”和“17”，每一种数字输入端口功能诸多，顾客可依照需要进行设立。开关量输入端口可以很以便通过直流电源与开关构成数字量输入。直流电源可以是外接24伏直流电，也可以直接连在变频器+24V电源。MM440变频器可以通过6个数字输入端口对电动机进行正反转运营、正反转点动运营方向控制等操作. 开关量既可以作为方向转换控制信号，也可以作为速度切换控制信号。开关量进入变频器后通过内部光电耦合电路然后与控制电路(CPU)连接。MM440变频器用某些开关量输出来表达变频器运营状态，开关量输出均为继电器式，触点与内部电路进行电气隔离。
模仿量端口：MM440变频器为顾客提供了两对模仿输入端口，即端口“3”、“4”和端口“10”、“11”，还为顾客提供了两对模仿输出端口，端口12、13和端口26、27.模仿量输出可以将内部反映变频器运营状态信息以模仿电流或电压形式输出，外部电路则依照这些信息进行显示或调节。
3.MM440变频器容量选取
在普通状况下，如果容量适配，变频器额定电流普通会不不大于或等于相应电动机额定电流，但在实际应用中却并不完全如此[7]。
由于变频器传给电动机是脉冲电流，其脉冲值比工频供电时电流要大，因而，须将变频器容量留有恰当余量。此时，变频器应同步满足如下三个条件：
（4-1）