定长剪切控制系统实验报告

1定长剪切控制系统实训报告班级：电气0741班指导老师：赵家才组别：第一组小组成员：赵静蒋小龙李娜王乐提交日期：2009年12月6日2南京工业职业技术学院项目技术报告前言本实训主要是了解定长剪切系统组成，功能和应用。自动剪切机主要由两个系统组成：一、电气控制系统，它主要由定位模块和伺服放大器组成的定位控制单元、模拟量输出模块和变频器组成的剪切调速单元、CC-Link和数字显示板组成的计数单元和人机界面组成。二、机械系统，它主要由夹送机构、出料机构和剪切机构组成。高精度、高动态响应的控制系统，一般会考虑用伺服控制驱动器。这种驱动器是智能控制系统的一部分，它能够实现机动、灵活和高效的驱动控制，其性能远远超过同类变频系统。，它能保证生产系统在运行中具有很高的动态响应。国内外的快速高精度自动剪切设备大多采用这种智能化的控制系统。自动剪切装置的整套系统具有运行速度快（剪切速度高达90块/分钟）、定位精度高（每块误差在±0.15毫米以内）、性价比高等优点，具有极高的实用价值。3南京工业职业技术学院项目技术报告目录1自动剪切装置简介1．1自动剪切生产线模型示意图41.2自动剪切机功能42自动剪切装置整体方案设计2.1自动剪切装置整体方案设计52.2定位剪切方案设计52.3电气控制系统设计73程序设计84自动剪切装置控制流程图95触摸屏设计106.控制系统技术性能和特点127.总结138．致谢149.参考文献154南京工业职业技术学院项目技术报告1自动剪切装置简介1．1自动剪切生产线模型示意图自动剪切装置主要由开卷机、校平辊、送料机构（伺服定位系统）、剪切机、输送装置、收料装置六部分组成，其中物料定尺剪切部分是整套装置的关键。开卷机后再经过校平辊，然后按照给定剪切长度要求定位后，剪切机将物料切成成品，最后经皮带送至收料装置进行打包，自动剪切装置示意图如图1所示。该装置即可作为实训控制对象，它可用于剪切硬纸板、地板革、墙纸等质地较软的材料。又可用于工业生产中，通过改变切刀的材质和剪切电机功率的大小，可以达到剪切不同材质的物料的要求，满足生产需求。1.2自动剪切机功能1.数码管上实时显示剪切物料的块数。52.系统可以累积记录本设备剪切物料的块数，直到用户清零。3.运行方式：（1）自动运行：用户预先设定所需剪切物料的长度和块数，确认数据，启动。系统自动开始工作，并在数码管上实时显示剪切物料的块数。（2）手动运行：手动操作也就是单步运行操作，适用于系统检测，对部件进行逐个调试。，可用触摸屏对其进行单步控制。4.报警功能（1）物料过长报警（2）物料过短报警（3）无料报警（4）物料斗已满报警（5）切刀空切报警（6）按下启动按钮以后切刀与刀台间长时间没有相对位移报警（7）物料从传送带上掉落报警2.1自动剪切装置整体方案设计6电气控制系统图在本套自动剪切装置的方案中，测长辊由三菱伺服定位控制系统控制的伺服电机控制，夹紧机构由气动系统代替了工业生产线上的液压系统。剪切机的运行速度是由变频器控制，三菱可编程控制器控制伺服电机与剪切电机高效地配合。校平机构的压力由人工手动调节，因为此处的压力要求稍低于侧长辊处，所以我们选择手动调节。操作人员可通过三菱触摸屏输入所需剪切物料的长度与剪切的数量，设定完成后，启动系统。由于变频器输出的干扰信号比较强，所以切刀侧边的接近开关选择的是埋入式接近开关，使用埋入式接近开关可以有效地降低变频电机的干扰，提高系统工作的稳定性。装置上有一个由CC-LINK系统组成的计数单元，该计数单元不仅可以用于剪切物料的块数计算还可用于报警，当实际剪切块数与设定值不相等时我们可以及时的进行参数的修正。2.2定位剪切方案设计定位剪切部分是自动剪切装置的关键，定尺剪切是在材料停顿时刻进行的。也就是说，切刀刀口分离时，定长控制系统启动，送料长度由PLC、伺服定位系统联合进行控制，触发开始后，整套系统直接以预设的加减速率、最高速度以及目标长度为基本参数，计算出运转速度曲线，直接驱动三菱伺服电机送料，当输送的长度到达规定长度时,伺服电机停下，物料停止运动，切刀刀口下行，将物料切断，然后物料由传输装置输送到收料装置。依次循环，自动地将物料切割成规定长度的成品。自动剪切装置的机械部分由夹送机构和剪切机构两部分组成，夹送机构由交流伺服电机驱动旋转，上下夹送辊的加紧力调至刚好压紧物料，使物料在两辊中按设定的速度无滑动滚动，完成送料和测长。剪切机构由变频减速电机带动做连续上下运动，剪切的速度由PLC跟据每刀剪切的长度等条件算出。在控制方面,根据具体控制要求的不同，可分为两种控制方式：①位置半闭环控制在这种控制方式下，伺服电机上的反馈元件既是速度反馈元件又是位置反馈元件。根据设定的加速度、运行速度、减速度和长度，定位功能模块自动的完成速度和位置的控制。这种控制方式虽然不能消除牵引辊打滑和机械传动间隙产生的长度误差。但是我们可以通过定位功能模块用软件修正这些系统性误差，7②位置全闭环控制在位置全闭环控制方式中，在测量轮上安装了增量式光电编码器，伺服电机上的编码器作为速度反馈元件，测量轮上的编码器作为位置反馈元件。这样，伺服控制器可消除牵引辊打滑和机械传动间隙产生的长度误差。但安装增量式光电编码器机械结构相对复杂些。2.3电气控制系统设计自动剪切装置的电器控制系统部分我们选择的是三菱Q系列工控产品，主要包括Q00JCPU模块、QD75P伺服定位摸块、MR-J3-A伺服放大器、QJ61BTCC-LINK通讯模块和AJ65SBTB1和AJ65SBTB1-8D/T远程输入输出模块、Q62DAN数模转换模块；人机界面采用三菱GOT1000触摸屏；伺服送料系统采用三菱交流伺服电机和MR-J3数字交流伺服驱动器与QD75P伺服定位摸块组成的伺服定位控制系统；剪切机控制器采用三菱FR-A740系列变频器。部分电气原理图和机械结构图电源系统图83程序设计部分程序解析1、判断切刀是由上往下运动还是由下上往下运动。并在切刀从下往上运动的时候在到达x21的时候使m30闭合，到下一次到达x21的位置的时候断开m30.2、用智能模块写指令修改定位长度和定位速度（PLCReady从OFF到ON有效）3、启动指定轴的定位数据，其中1表示要启动的轴的定位数据。U4表示定位模块I/O口地址的高两位地址。94自动剪切装置控制流程图报警确认延时2S接近开关2接通否是否是延时5秒开始设定长度过长过短剪切块数设定启动传输电机剪切电机伺服送料物料计数满mamam满剪切刀停在下限位剪切电机停传输电机停系统停止105触摸屏设计本系统人机界面采用的是GT1575触摸屏，它在本系统中起了非常重要的角色。GOT-1000是三菱公司新一代人机界面，它可以连接三菱伺服放大器，自由绘制参数等监控画面，还可以与温度控制器、三菱变频器CNC连接，GT15内置了高速RS-232接口安装RS232转换模块可以进行RS通行。GOT-1000在编辑画面上提供了许多简单易懂而又强大的功能，能够使人轻松的选中所要编辑的画面，快速的放置，不需要打开对话框就可以设定，可以简单的更改部件，更改颜色从很大意义上减少了错误，最突出的特点就是能够快速简单的在电脑上进行仿真是有些软件所无法匹敌的。触摸屏总共有5幅基本画面和一幅初始化画面组成，主要分两大部分：一是正常的操作人员操作的主画面，如图12、图13、图14；二是设备维修、调试人员须口令才能进入的特殊功能画面，它的参数改变直接影响设备的运行。运行状态监视画面11设备检查基本画面基本参数设置画面用户可以设定要剪切的物料长度和块数，先按确认键，再按开始键，系统就开始工作126.控制系统技术性能和特点本系统中最主要的部分就是伺服送料，它是保证系统精度的核心，伺服控制器的参数、数据设定比较复杂，基本参数主要是单位设定、脉冲数量、脉冲输出模式、转动方向、速度限制值、加减速时间。回原点参数主要是复归的方式、方向、原点地址、速度。在人机界面的软件设计中，把与伺服系统相关的定位数据参数直接编写在触摸屏画面中，通过人机界面可显示和修改PLC数据存储器的数据，这样可以有效的对系统进行调整和改变。整个控制系统的技术性能和特点归纳为以下几点：①系统采用PLC与人机界面相结合，操作直观、方便，系统的布线更简单。②系统采用定位模块QD75P与MR-J3数字交流伺服驱动系统相结合，定位精度高（每块误差在±0.15mm以内），运行速度快（剪切速度高达90块/分钟）③系统采用CC-LINK远程通讯，使用了远程I/O模块，实现剪切块数的动态显示。13总结我们通过几天的实训了解了定长剪切系统的组成，工作原理，及应用范围。它能快速送料和高精度的定位剪切。定位控制系统采用PLC定位模块QD75P与MR-J3数字交流伺服驱动系统相结合，经过严密的论证以及精确的参数计算，剪切精度完全达到设计要求（每块误差在±0.15mm以内）。利用三菱FR-A700变频器和Q62DAN模拟量输出模块组成的变频调速系统和定位控制系统配合流畅，能够实现高速剪切（剪切速度高达90块/分钟）。数码管可以实时地显示剪切物料的块数，停剪后保持显示状态，直到用户清零。14致谢短短的几天实训结束了，但是我们在短暂的几天里所学到的知识却很多，在赵家才老师的悉心指导下，对定长剪切控制系统有的组成，功能，工作原理，以及用用范围有了一定的了解，，我们的动手能力有了很大程度的提高，同时无论是在机械结构方面，还是在机电器件及应用方面，我们的知识面也得到很好的拓展。在以后的学习和工作中我们会时刻记住赵老师的教导，对工作认真负责，深入研究，把自己定的每一个课题都学懂，并能举一反三，用于实际生活中。15参考文献1.《现代调速控制系统》侯宗升机械工业出版社4.《FR-A700-CHT使用手册(应用篇)》三菱电机自动化有限公司5.《FR-A700-CHT使用手册(基础篇)》三菱电机自动化有限公司6.《Q系列定位模块QD75PQD75D用户手册（详细篇）》三菱电机自动化有限公司7.《MR-J3-A伺服放大器技术资料集》三菱电机自动化有限公司8.《CC-link系统小型IO模块用户手册（详细篇）》三菱电机自动化有限公司9《QCPU（Q模式）QnACPU编程手册公共指令》三菱电机自动化有限公司10.《Q62DA,Q64DA,Q68DAI,Q68DAV用户手册数模转换》三菱电机自动化有限公司