目录。第1章绪论 1
1.1 可编程控制器及其应用 1
1.2 剪切板简介 2
1.2.1 控制要求 2
1.2.2 剪切板结构原理 3
1.2.3 控制系统的结构 4
1.2.4 工作原理 4
第2章总体设计方案 6
2.1 简介 6
2.1.1 plc的发展历程 6
2.1.2 plc的构成 8
2.1.3 cpu的构成 8
2.1.4 i/o模块 11
2.1.5 plc的通信连网 12
第3章硬件设计 14
3.1 系统主电路设计 14
3.1.1 plc控制器的选择 21
3.1.2 i/o端子分配 24
第4章软件设计 26
4.1 系统的软件 26
4.1.1 系统的流程图 26
4.1.2 系统的梯形图 28
第1章绪论。
1.1 可编程控制器及其应用
可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，他是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(programmable logic controller)简称plc。
随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。
目前，我国机械制造业存在大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，可以应用微电子技术改造这些已有通用设备，比如用数显、数控装置改造通用设备，提高单机自动化程度；用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及自动设备与半自动设备组成的生产线，这样可以把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、**便宜等优点结合起来，这是一条低成本、高效益，符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。
随着可编程控制器技术的发展，传统机械设备的控制柜逐渐被新一代的智能化仪表所代替，对于日益复杂的控制功能，传统控制柜显得无能为力，而可编程控制器具有可编程序的特点，运行时可以根据要求，自动选择控制算法、适应性强、可编程控制器采用软件代替硬件的方法，可以简化线路，使控制设备的性能**比不断提高，本设计的研究目的，在于探索在板材加工中，应用可编程控制技术，实现板材加工的自动控制。
1.2 剪切板简介。
全自动剪板机广泛的应用于在板材加工系统中，板料长度检测，板料进料、压紧、走刀、落料、长度调整等过程必须按一定的节拍控制精确度动作，而且不同长度、不同厚度、不同材料的板材，各动作行程、先后顺序、刀具位置等要求都不一样，对于这样的控制要求，传统控制柜很难实现，综合考虑设备的性能/**比，显示直观性、外表美观性、灵活性等诸方面因素，本设计采用可编程控制器，根据自动剪板机对控制系统的要求进行方案设计。
1.2.1 控制要求。
据剪板机的工作特点，对控制系统提出控制要求如下：
1 上电后，检测各工作机构的状态，控制各工作机构处于初始位置。
2 进料，由控制系统控制进料机构将待剪板料自动输送到位。
3 定剪切尺寸，采用伺服电机控制挡料器位置保证精确的剪切尺寸，其尺寸可是定值也可以设置为循环变动值。
4 压紧和剪切，待剪板料长度达到设定值后由主电动机带动压料器和剪切刀具，先压紧板料，然后剪断板料。
5 送料车的运行，包括卸载后自动返回。
6 剪切板料的尺寸设定、自动计数及每车板料数的预设定。
7 具备断电保护和来电恢复功能。
8 能实现加工过程自动控制，加工参数显示，系统检测。
9 保证板料加工精度、加工效率和安全可靠性。
10 具有良好的人机操作界面。
1.2.2 剪切板结构原理。
自动剪板机是一种精确控制板材加工尺寸，将大块金属板材进行自动循环剪切加工，并由送料车运送到下一工序的自动化加工设备，其结构及原理如图1-1所示。
图1-1 自动剪板机原理图。
1.2.3 控制系统的结构。
系统设置了7个限位开关，分别用于检测各部分的工作状态。其中，sq1 检测待剪板料是否被输送到位。sq2、sq3 分别检测压块b 的状态，检测压块是否压紧已到位的板料；sq4 检测剪切刀a 的状态；sq7 为光电接近开关， 检测板料是否被剪断落入小车；sq5 用于检测小车是否到位；sq6 用于判断小车是否空载。
送料机构e、压块b、剪切刀a和送料小车分别由四台电动机拖动。系统未动做时， 压块及剪切刀的限位开关sq2、sq3 和sq4 均断开， sq1、sq7也是断开的。
1.2.4 工作原理。
当系统启动时，输入板料加工尺寸、加工数量等参数，按下自动开关，系统自动运行。
1 首先检查限位开关sq6 的状态，若小车空载， 系统开始工作， 起动送料小车。小车运行到位， 限位开关sq5 闭合，小车停车。
2 起动送料机构e 带动板料c 向右移动。当板料碰到行程开关sq1 时， 送料停止同时制动器松开、电磁离合器结合，主电动机通过传动机构工作。
3 压块电机启动，使压块b 压下， 压块上限开关sq2 闭合。当压块到位， 板料压紧时， 压块下限开关sq3闭合。
4 剪切刀电动机起动， 控制剪刀下落。此时，sq4 闭合， 直到把板料剪断， 板料落入小车。
5 当小车上的板料够数时， 起动小车控制电动机， 带动小车右行，将切好的板料送至下一工序。
6 卸下后， 再起动小车左行， 重新返回剪板机下， 开始下一车的工作循环。
板料的长度l 可根据需要进行调整， 每一车板料的数量可预先设定。
第2章总体设计方案。
2.1 简介。
传统的控制方法是采用继电器-接触器控制，但控制系统较复杂，大量的接线使系统可靠性降低，也间接地降低了设备的工作效率。采用可编程控硬件制器较好地解决了这一问题。它是一种将计算机技，自动控制技术和通信技术结合在一起的新型工业自动控制设备，不仅能实现对开关量信号的逻辑控制，还能实现与上位计算机等智能设备之间的通信。
因此，将plc应用于该控制，完全能满足技术要求，且具有操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。
在此对plc进行简单介绍，在自动化控制领域，plc是一种重要的控制设备。目前，世界上有200多厂家生产300多品种plc产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.
6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。
以下对plc的发展、基本结构、配置、应用等基本知识做一简介。
2.1.1 plc的发展历程。
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。2023年美国gm（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称programmablecontroller（pc）。
个人计算机（简称pc）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为programmablelogiccontroller（plc），现在，仍常常将plc简称pc。
plc的定义有许多种。国际电工委员会（iec）对plc的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下而设计。
它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是plc发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，plc在处理模拟量的能力、数字运算的能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，plc逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的dcs系统。
plc具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。plc在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
2.1.2 plc的构成。
从结构上分，plc分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
2.1.3 cpu的构成。
cpu是plc的核心，起神经中枢的作用，每套plc至少有一个cpu，它按plc的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和plc内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
cpu主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，cpu单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是plc不可缺少的组成单元。
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