立式铝合金型材端部切割机控制系统
摘 要本文是对传统的手动切割机的改造。针对传统切割机手工切割难以控制、精度低、效率低等问题，设计一套控制系统。控制系统以PLC为控制核心，配以触摸屏控制的方式进行。第一步对国内外现状的研究及分析，论证设计的必要性和可行性。第二步对自动切割机控制系统进行分析，选定控制方案。第三步对方案进行细化，绘制出原理图，选择元器件型号，编写编程图，列出输入输出列表，进行PLC编程和触摸屏的编制。
目 录
1 绪论 1
1.1 切割机的应用与发展 1
1.2 触摸屏的应用与发展 2
1.3 研究立式铝合金切割机的目的和意义 2
2 立式铝合金设计要求以及设计方案 4
2.1 切割机设计总体要求 4
2.2 控制系统设计的要求 4
2.3 控制系统设计方案及比较 5
2.4 控制系统的电气原理图 7
2.4.1 控制系统原理框图 7
2.4.2 控制系统的PLC原理图 8
2.4.3 控制系统的气动原理图 11
2.4.4 电气元件的布置示意图 12
3 控制系统的电气系统分析 14
3.1 PLC的选用 14
3.2 气缸的选用 16
3.3 电磁换向阀的选用 17
3.4 电机的选用 18
3.4.1 电动机类型及结构的选择 18
3.4.2 电动机功率的确定 18
3.5 磁性开关的选用 21
3.6 交流接触器的选用 22
3.7 断路器的选用 23
3.8 熔断器的选用 24
4 控制系统的程序设计 25
4.1 控制系统PLC程序的编写 25
4.1.1 PLC程序的动作要求 25
4.1.2 编程软件的简介 25
4.2.3 控制系统PLC程序的流程图 26
4.1.3 控制系统的PLC程序编写说明 27
5 控制系统触摸屏 36
5.1触摸屏软件以及编
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
辑软件简介 36
5.2触摸屏初始界面的制作及画面截图 37
5.3触摸屏自动画面的编制 41
5.4触摸屏手动画面的编制 47
5.5触摸屏故障报警画面的编制。 49
结束语 52
参考文献 53
致谢 54
附录 55
附录1 PLC程序及注释 55
1 绪论
1.1 切割机的应用与发展
随着工业化的发展，我国每年机械工业使用钢材量近达3亿吨。许多结构器件都需由焊接而成。型材切割是焊接前的必要准备，因此钢材的切割量非常大，尤其表现在船舶、汽车、航空，石油等一系列制造业中。在这些行业发展中，对切割设备也有了新的要求。目前在机械加工切割发展过程中，主要有以下几种切割方式：传统的手动切割如图11所示。在手动切割机基础上融合了最基本的控制系统的半自动切割如图12所示。经过发展改进后最为先进的数控切割如图13所示。传统的手动切割，虽然灵活，但其制造尺寸误差大，生产效率低下，其不能满足于现代工业发展，半自动切割机的优势在于能够大批量生产，同时保证了产品的精度，缩短了人力所花费的时间，单位时间内提高了生产效率，被一些中小企业选择所使用。在此基础上，更加智能化，紧密化，柔性化，集成化的就是数控切割机。数控切割机按切割方式可分为如下几种，采用比较广泛的火焰切割，还有耳熟能详的等离子切割，和一直在研究推广的水切割及最为先进的激光切割。4种切割方式不一样，但各有优点，火焰切割，切割时需要预热，切割速度慢，同时耗费人力，但其花费成本较低。等离子切割，不仅具有切割速度快，而且切割的范围也广泛的优点。高压水射流切割，比较环保而且切口质量光滑平整，但切割速度较慢。激光切割速度快，精度高，但切割成本较高，常用于一些精密零件的加工和在航空业发展中使用较多，该技术也是以后切割机的发展的趋势。
图 12 手动切割机 图 12 半自动化切割机
图 13 数控切割机
1.2 触摸屏的应用与发展
触摸屏最早出现在20世纪70年代，刚开始出来，并不为人所知，运用的范围很小，加上价格昂贵，当时仅用于一些重要的商业或者工控计算机之中.伴随着多媒体技术的日趋成熟，其技术已融入到了触摸屏当中，触摸屏及相关产品应用逐渐被人们所使用。触摸屏具有反应速度快，又融合了人机界面的直观容易方便交流等优点，人们只须用手随心所欲的触划屏幕就可以操作。触摸屏采用人机界面的方式，这种直观性大大缩短了人与机器的陌生。进入信息化发展的时代，触摸屏更是凭借自身的多种优点，收到广大厂商青睐。运用的范围不在是小市场的，而是更为宽广的平台，例如平板电脑、触控电视、MP4等。触摸屏的应用还不至这些，例如手写汉字王的发明，就是凭借着触摸板和触摸笔这一组合来完成的。到了智能手机时代，更是将触摸屏的需求推向高潮，苹果公式苹果4的问世，推动了手机也的革新，其产品受到了市场很好的反应，人们对触摸屏手机操作简单，快速，便捷有了新的认识。手机也的其他厂商也很快认识到一点，纷纷将自己的手机和触摸屏联系了起来，这些势必推动了触摸屏的发展，手机厂商们纷纷将手机触摸屏的效果作为手机定价的指标之一，这些推动了触摸屏朝着更加细腻化，多电触控，以及灵敏度高，更有甚者做到防摔，防水的趋势去研究开发运用。
1.3 研究立式铝合金切割机的目的和意义
由于工艺玻璃门窗的铝合金嵌条的两端需要相互拼接，要求对铝合金嵌条的型材端部进行切割,因为批量大，手工切割难以控制，同时人工手动操作，会有很多不便，不仅耗费了大量的人力，费事费力，而且生产出的产品精度也参差不齐。我们都明白产品的质量是企业的生命根本，把握好产品的质量，不仅能再市场上抢的先机，同时也会给企业带来丰厚的利润和良好的口碑。对于这样的情况，原有的设备已经不能满足市场的需求，必须要在原有的设备上作出创新。设计多件加工的玻璃框架型材端部切割机就是为了适应企业实际需要。从大环境来讲，我国现代工业化的发展步伐加快，自动化在工业产品的应用也越来越显得尤为重要，在装备制造业，工程制造业，航空、汽车、船舶等机械行业的发展过程中，对切割设备需求有更高的要求，采用自动切割技术不仅能提高产品质量，而且能提高单位时间劳动生产率，这正是切割机发展进程中必走之路。切割行业经过几十年的发展，产品从传统的手工切割发展到精度较高的自动化切割。我国数控切割技术起步晚，但其发展速度快，其中特别是门式数控切割机发展非常迅速如图14。但在高端领域，我国与国际先进水平还存在较大的差距，一些高端设备还是基本依赖进口。这些所带来的是在设备引进上花费大量资金，同时还有订货周期长，售后不便，以及培训上岗。在顶尖切割机技术类的产品上，国外对我国是有所限制的。这些都是制约我国切割机发展进程的因素。所以我们需对切割机行业提出以下新的设计理念，节省材料，完善的系统，占地面积小，功能全。
目 录
1 绪论 1
1.1 切割机的应用与发展 1
1.2 触摸屏的应用与发展 2
1.3 研究立式铝合金切割机的目的和意义 2
2 立式铝合金设计要求以及设计方案 4
2.1 切割机设计总体要求 4
2.2 控制系统设计的要求 4
2.3 控制系统设计方案及比较 5
2.4 控制系统的电气原理图 7
2.4.1 控制系统原理框图 7
2.4.2 控制系统的PLC原理图 8
2.4.3 控制系统的气动原理图 11
2.4.4 电气元件的布置示意图 12
3 控制系统的电气系统分析 14
3.1 PLC的选用 14
3.2 气缸的选用 16
3.3 电磁换向阀的选用 17
3.4 电机的选用 18
3.4.1 电动机类型及结构的选择 18
3.4.2 电动机功率的确定 18
3.5 磁性开关的选用 21
3.6 交流接触器的选用 22
3.7 断路器的选用 23
3.8 熔断器的选用 24
4 控制系统的程序设计 25
4.1 控制系统PLC程序的编写 25
4.1.1 PLC程序的动作要求 25
4.1.2 编程软件的简介 25
4.2.3 控制系统PLC程序的流程图 26
4.1.3 控制系统的PLC程序编写说明 27
5 控制系统触摸屏 36
5.1触摸屏软件以及编
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
辑软件简介 36
5.2触摸屏初始界面的制作及画面截图 37
5.3触摸屏自动画面的编制 41
5.4触摸屏手动画面的编制 47
5.5触摸屏故障报警画面的编制。 49
结束语 52
参考文献 53
致谢 54
附录 55
附录1 PLC程序及注释 55
1 绪论
1.1 切割机的应用与发展
随着工业化的发展，我国每年机械工业使用钢材量近达3亿吨。许多结构器件都需由焊接而成。型材切割是焊接前的必要准备，因此钢材的切割量非常大，尤其表现在船舶、汽车、航空，石油等一系列制造业中。在这些行业发展中，对切割设备也有了新的要求。目前在机械加工切割发展过程中，主要有以下几种切割方式：传统的手动切割如图11所示。在手动切割机基础上融合了最基本的控制系统的半自动切割如图12所示。经过发展改进后最为先进的数控切割如图13所示。传统的手动切割，虽然灵活，但其制造尺寸误差大，生产效率低下，其不能满足于现代工业发展，半自动切割机的优势在于能够大批量生产，同时保证了产品的精度，缩短了人力所花费的时间，单位时间内提高了生产效率，被一些中小企业选择所使用。在此基础上，更加智能化，紧密化，柔性化，集成化的就是数控切割机。数控切割机按切割方式可分为如下几种，采用比较广泛的火焰切割，还有耳熟能详的等离子切割，和一直在研究推广的水切割及最为先进的激光切割。4种切割方式不一样，但各有优点，火焰切割，切割时需要预热，切割速度慢，同时耗费人力，但其花费成本较低。等离子切割，不仅具有切割速度快，而且切割的范围也广泛的优点。高压水射流切割，比较环保而且切口质量光滑平整，但切割速度较慢。激光切割速度快，精度高，但切割成本较高，常用于一些精密零件的加工和在航空业发展中使用较多，该技术也是以后切割机的发展的趋势。
图 12 手动切割机 图 12 半自动化切割机
图 13 数控切割机
1.2 触摸屏的应用与发展
触摸屏最早出现在20世纪70年代，刚开始出来，并不为人所知，运用的范围很小，加上价格昂贵，当时仅用于一些重要的商业或者工控计算机之中.伴随着多媒体技术的日趋成熟，其技术已融入到了触摸屏当中，触摸屏及相关产品应用逐渐被人们所使用。触摸屏具有反应速度快，又融合了人机界面的直观容易方便交流等优点，人们只须用手随心所欲的触划屏幕就可以操作。触摸屏采用人机界面的方式，这种直观性大大缩短了人与机器的陌生。进入信息化发展的时代，触摸屏更是凭借自身的多种优点，收到广大厂商青睐。运用的范围不在是小市场的，而是更为宽广的平台，例如平板电脑、触控电视、MP4等。触摸屏的应用还不至这些，例如手写汉字王的发明，就是凭借着触摸板和触摸笔这一组合来完成的。到了智能手机时代，更是将触摸屏的需求推向高潮，苹果公式苹果4的问世，推动了手机也的革新，其产品受到了市场很好的反应，人们对触摸屏手机操作简单，快速，便捷有了新的认识。手机也的其他厂商也很快认识到一点，纷纷将自己的手机和触摸屏联系了起来，这些势必推动了触摸屏的发展，手机厂商们纷纷将手机触摸屏的效果作为手机定价的指标之一，这些推动了触摸屏朝着更加细腻化，多电触控，以及灵敏度高，更有甚者做到防摔，防水的趋势去研究开发运用。
1.3 研究立式铝合金切割机的目的和意义
由于工艺玻璃门窗的铝合金嵌条的两端需要相互拼接，要求对铝合金嵌条的型材端部进行切割,因为批量大，手工切割难以控制，同时人工手动操作，会有很多不便，不仅耗费了大量的人力，费事费力，而且生产出的产品精度也参差不齐。我们都明白产品的质量是企业的生命根本，把握好产品的质量，不仅能再市场上抢的先机，同时也会给企业带来丰厚的利润和良好的口碑。对于这样的情况，原有的设备已经不能满足市场的需求，必须要在原有的设备上作出创新。设计多件加工的玻璃框架型材端部切割机就是为了适应企业实际需要。从大环境来讲，我国现代工业化的发展步伐加快，自动化在工业产品的应用也越来越显得尤为重要，在装备制造业，工程制造业，航空、汽车、船舶等机械行业的发展过程中，对切割设备需求有更高的要求，采用自动切割技术不仅能提高产品质量，而且能提高单位时间劳动生产率，这正是切割机发展进程中必走之路。切割行业经过几十年的发展，产品从传统的手工切割发展到精度较高的自动化切割。我国数控切割技术起步晚，但其发展速度快，其中特别是门式数控切割机发展非常迅速如图14。但在高端领域，我国与国际先进水平还存在较大的差距，一些高端设备还是基本依赖进口。这些所带来的是在设备引进上花费大量资金，同时还有订货周期长，售后不便，以及培训上岗。在顶尖切割机技术类的产品上，国外对我国是有所限制的。这些都是制约我国切割机发展进程的因素。所以我们需对切割机行业提出以下新的设计理念，节省材料，完善的系统，占地面积小，功能全。
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