剪切机

沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书

3.1 总体方案设计

结合技术参数要求及电动机的特点，确定系统中电动机选用三相异步电动机。电动

1机经过减速器减速，减速器与夹送辊同轴相连。电动机每转一圈，夹送辊转圈，钢板

K?D运动的直线位移是 mm，所以电动机每转K圈，钢板运动?Dmm，可以通过控制电动机

K的速度来实现控制钢板长度为L mm。电动机速度经过等加速、匀速、等减速三个阶段，在速度减为零时，刚好走的距离是L mm 。

自动操作实现以下动作循环如图3.1所示。

图3.1 自动操作动作流程

手动操作实现自动控制之前钢板的定位，控制电机正转和反转，手动抬剪和 手动落剪。

3.1.1 数学模型的建立

控制要求要实现钢板的等加速、等减速起停，匀速时速度为v。由系统的结构可知，电动机与减速机相连，减速机与夹送辊同轴相连，只需控制电动机的速度即可。 钢板的长度是给定的，钢板的加速度与减速度相等，可求出夹送辊运动的时间，即得到所需钢板长度，然后落剪，剪断后抬剪循环工作。

图3.2 是钢板剪切传送运动数学模型。

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L1

L2

L0

L3

图 3.2 钢板传送运动数学模型

根据以上数学模型（图3.2）可建立方程：

L0?L1?L2?L3 （1）

L0?1212at1?vt2?at1 （2） 22v?v0?at1 （3）

式中 ： L0—— 钢板定长；

L1—— 加速过程钢板运动的长度； L2—— 匀速过程钢板运动的长度； L3—— 减速过程钢板运动的长度；

a —— 钢板的加速度，减速度；

v —— 匀速时钢板的速度； v0—— 钢板的初始速度；

t1 —— 加速传动时间与减速传动时间；

t2 ——匀速传动时间。

已知 L0=1000 mm， v=30m/min， v0=0， a=3m/s， 代入方程组，可解出：

t1?v?v030??0.167sa3?60222

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12121L1?v0t1?at1?at1??3?0.1672?0.0418m222t2?L0?2L11?2?0.0418??1.83sv0.53.1.2 操作面板的设计

按照系统动作要求设计操作面板，操作方式选择为转换开关，可实现不同工作模式的自由切换，其余均为按钮。操作面板上方还设有工作状态指示灯，以便于操作。具体细节如图3.3所示。

图3.3 操作面板

3.1.3 PLC型号的选择

本设计选择的是OMRON CPM2A系列的PLC，这种PLC是紧凑的高速可编程程序控制器，在一个小巧的单元内综合了各种功能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。CPM2A CPU 单元又是一个独立的单元，能广泛应用于机械控制。完整的通信功能保证了与个人计算机、其他OMRON PLC和OMRON 可编程终端的通信，通过CompoBus/S从机接口实现真正的分布式控制。 3.1.4 I/O端子分配

根据系统动作控制要求，设计出I/O端子分配。 I/O端子分配图如图3.4所示。

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图3.4 I/O端子分配图

本系统中共有11个输入信号，6个输出信号，I/O分配表如表3.1所示。

表3.1输入输出信号表

板 号 端子号 00000 00001 00002 00003 代 号 SB1 SB2 SK1 SK2 SK3 SB3 SB4 SB5 SB6 24

信号名称 启动按钮 停止按钮 手动操作 单周期 连续 手动正转 手动反转 手动抬剪 手动落剪 输 入 00004 00005 00006 00007 00008