当你为找工作迷茫时，你是怎么选择工作的？ - 知乎3746被浏览565862分享邀请回答869172 条评论分享收藏感谢收起24327 条评论分享收藏感谢收起查看更多回答2 个回答被折叠（）一个人去大城市找工作需要考虑哪些？ - 知乎8782被浏览587061分享邀请回答5.7K358 条评论分享收藏感谢收起888113 条评论分享收藏感谢收起查看更多回答5 个回答被折叠（）机械手肋骨冷弯机PLC控制系统的研究_甜梦文库
机械手肋骨冷弯机PLC控制系统的研究
武汉理工大学 硕士学位论文 机械手肋骨冷弯机PLC控制系统的研究 姓名：周冬生 申请学位级别：硕士 专业：船舶与海洋结构物设计制造 指导教师：王呈方
武汉理工人学硕士学位论文摘要在船舶建造过程中，肋骨冷弯加工成形是船舶构件加工的一个重要环节。肋 骨冷弯加工的进度和质量直接影响船舶的建造周期和交付使用。随着造船技术的发展和实际造船生产的需要，对船舶肋骨加工技术与加工设备提出了更高的要求。 肋骨冷弯机是船舶型材加工的重要设备，其发展方向是加工自动化。但是肋骨加工是一个相对比较复杂的弯曲加工过程，数控肋骨冷弯机在实际推广使用过程中还存在一些不足之处，因此研究程控机械手肋骨冷弯机具有直接的现实 意义。本文在对国内外现有肋骨冷弯机控制方法进行研究的基础上，结合计算 机控制技术，研究了可编程序控制器应用于机械手肋骨冷弯机的控制。本文共由８章组成，具体内容为：第１章概述了国内外船体型材加工、可编程序控制器的现状及发展情况， 论述了进行本课题研究的目的及意义，提出了本论文研究的主要内容。第２章简要介绍了机械手肋骨冷弯机的组成、主要特点及主要的性能参数，这些内容是进行机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统研究的基础。 第３章简要介绍了可编程序控制器的硬件、软件及工作原理，为机械手肋 骨冷弯机的ＰＬＣ（可编程序控制器）控制系统的设计作理论准备。 第４章详细论述了机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统硬件的研究与设计， 主要包括机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统的总体方案、硬件要求、可编程控制 器机型的选择、硬件的研究与改进等内容。 第５章首先介绍了两种设计ＰＬＣ顺序控制器的方法，然后介绍了，１：发机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制程序的总体思路，并将经过调试、应用于实际机械手 肋骨冷弯机的ＰＬＣ程序放在本文附录ＩＩ中。第６章可靠性是控制系统能够长期ｊＦ常运行的前提，本章从系统供电、系 统接地等几个方面对机械手肋骨冷弯机的控制系统进行了抗干扰设计。 第７章简要介绍了机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统的调试和应用情况。 第８章对本文的工作进行了总结，并对今后的研究工作进行了展望。关键词：机械手肋骨冷弯机；可编程序控制器；硬件研究与设计；人机工程；软件开发；顺序控制；佩特利网；顺序功能图：抗干扰武汉理工大学硕士学位论文Ａｂｓｔｒａｃｔ１１１ｅ ｃｏｌｄ ｆｒａｍｅ ｂｅｎｄ―ｆｏｒｍｉｎｇ ｉｓｏｎｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｔｅｐ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐｓｅｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ．Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｗｉｌｌ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｓｈｉｐ’Ｓ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｔｈｅ ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｒａｍｅａｃｔｕａｌｂｅｎｄ－ｆｏｒｍｉｎｇａｎｄｄｅｌｉｖｅｒｙｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆｔｈｅａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ｕｐ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｒａｍｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ ｔｈｅ ｆｒａｌｉｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．Ｆｒａｍｅｃｏｌｄ―ｂｅｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｓｏｎｅｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｈａｐｅｄ ｓｅｃｔｉｏｎ ｂａｒｓ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｅｎｄｅｎｃｙ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｐ ｆｒａｍｅ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｏｍｅｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ，ｔｈｅａｎｄｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆ＿ｒａｌ／ｌｅ ｃｏｌｄ―ｂｅｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｈａｎｄｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｈａｓｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆｏｖｅｒｓｅａｓａｃｔｕａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．Ｈａｖｉｎｇ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌｆｒａｍｅｃｏｌｄ―ｂｅｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｓｔｕｄｉｅｓ ａｒｅ ｍａｄｅｓｈｉｐｆｉｅｌｄ，ａｎｄｗｈｉｃｈ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌｆｒａｍｅｂｅｎｄｅｒ ｗｉｔｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌｈａｎｄｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆｅｉｇｈｔ ｃｈａｐｔｅｒｓ．ａｒｅＩｎ ｃｈａｐｔｅｒ １，ｔｈｅ ａｉｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃｅｎｃｅ ｏｆｔｈｅ ｓｔｕｄｙｐｒｏｐｏｓｅｄ，Ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｕｌｌ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎｃｈａｐｔｅｒ２，ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｍａｊｏｒｔｅｃｈｎｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌａｍｅ ｃｏｌｄ―ｂｅｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔｈ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｈａｎｄｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂｒｉｅｆｌｙ．ＴｈｅＳｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ａｒｅ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆｔｈｅ ｆｒａｍｅ ｂｅｎｄｅｒ ｗｉｔｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｈａｎｄｓ．Ｉｎ ｃｈａｐｔｅｒ ３，ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ，ｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｆｒａｍｅｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅａｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｃｅｅｄ ｃｏｎｃｉｓｅｌｙ．Ｔｈｅ ａｂｏｖｅ．ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｂａｓｉｃ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅｔｈｅｂｅｎｄｅｒ ｗｉｔｈ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｈａｎｄｓ ｂｙ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｉｎ ｃｈａｐｔｅｒ ４，ｍａｎｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｓａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｓ ａｂｏｕｔｔｈｅ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅｌＩ武汉理上火学硕士学位论文ｆｒａｍｅ ｃｏｌｄ―ｂｅｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔｈ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｈａｎｄｓｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．ｉｎｃｈｉｄｅｐｒｏｊｅｃｔａｎｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｒｅ，ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｈａｒｄｗａｒｅｓ ｏｆｔｈｅ ｆｒａｍｅ ｃｏｌｄ―ｂｅｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔ｝１ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｈａｎｄｓａｎｄＳＯｆｏｒｄｌ．Ｉｎ ｃｈａｐｔｅｒ ５，ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｂｏｕｔ ｄｅｓｉｇｎ ＰＬＣ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｔｏｔａｌｐｌａｎｗｈｉｃｈ ｄｅｖｅｌｏｐ ｔｈｅ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｇｒａｍｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｍｅｃｏｌｄ―ｂｅｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔｈ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｍｅ ｂｅｎｄｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｈａｎｄｓａｒｅｓｔａｔｅｄ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌａｓ ａｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｈａｎｄｓ ｉｓ ｉｎｃｌｕｄｅｄｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ｉｎＩｎ ｃｈａｐｔｅｒ ６，ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍＣａｎｒｕｎｓｔｅａｄｉｌｙ．Ｔｈｅ ａｎｔｉ－?ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅｆｒａｍｅｃｏｌｄ―ｂｅｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔｈ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌＳＯ ｏｎ．ｈａｎｄｓ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ’ｅａｒｔｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄＩｎ ｃｈａｐｔｅｒ ７，ｔｈｅ ｔｅｓｔｓ ｃｏｌｄ―ｂｅｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔｈａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｈａｎｄｓｔｈｅ ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｍｅａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ．Ｉｎ ｃｈａｐｔｅｒ ８，ａ ｓｕｍｍａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｍａｄｅ ＷＯｒｋｓａｒｅａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒａｍｅ ｃｏｌｄ―ｂｅｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｉｔｈ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｏｆｔｗａｒｅｈａｎｄｓ；ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ａｎｄｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅ；ｈｕｍａｎ―ｍａｃｈｉｎｅＮｅｔ；ｓｅｑｕｅｎｃｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ；ｓｅｑｕｅｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌ；Ｐｅｔｒｉｆｕｎｃｔｉｏｎｃｈａｒｔ；ａｎｔｉ―ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ１１１武汉理：Ｊ：大学硕士学位论文第１章绪论１．１肋骨冷弯加工概述船体型材加工是造船生产中船体建造的一个重要组成部分…。非平直的 船体型材构件一般均需进行塑性成形加工，以便得到所要求的空间形状。型钢构件主要有肋骨，横梁，纵骨等，其中以肋骨的弯曲工作量最大【４们。船体 看起来很复杂，实际上主要是由肋骨和钢板构成。船体的形状，或者说线型， 主要是由肋骨的线型所决定１２］。所以，船体肋骨的成形加工就成为造船生产的重要工序之一，肋骨成形质量直接影响到船体建造的质量。１．１．１船体肋骨成形加工的方法船体肋骨弯曲成形的方法很多，文献Ⅲ将比较典型的加工方法归纳为以下七种：①手工热弯；②中频加热肋骨弯曲淬火机热弯； ③型材矫赢机冷弯；④三轮滚弯机滚弯；⑤多模头一次成形数控肋骨拉弯机冷弯； ⑥三支点肋骨冷弯机冷弯；⑦纯弯曲原理肋骨冷弯机冷弯。１．１．２肋骨冷弯检测和控制成形的方法肋骨冷弯机要将型材弯曲到使其腹板边缘与要求的肋骨曲线一致，在加工过程中需要反复地进行检查和测量，因而需要～定的检测和控制成形的方法ｐ“。按照是否采用数字程序控制肋骨冷弯，检测和控制成形的方法分为数控方法和非数控方法。文献…对于尚未实现数字程序控制的肋骨冷弯机归纳了以下三种控制成形的方法： （１）用铁样（或样板）人工对样事先按放样台上的肋骨型线弯制好铁样或制作好样板，在肋骨加工过程武汉理：［大学硕士学位论文中，用它反复地检查（校对）所弯曲的肋骨的腹板边缘，看它是否与铁样（或 样板）的型线一致。这种方法不仅要制作铁样（或样板）、费工费料，而且 操作相当复杂，对工人的技术水平要求较高。 （２）逆直线法 型材加工中的逆直线是指这样一根特殊的直线，它在弯曲前的平直型材 上是一根曲线，当型材弯曲到其腹板边缘与肋骨型线吻合后，该曲线正好是 一根直线。在肋骨弯曲变形后，其中有一个边缘的长度被拉长，另一个边缘的长度 被压短。只有中间－－＋部分弯曲前后长度保持不变，这就是中和轴ｐ引。中和 轴是绘制逆直线的重要依据。逆直线法存在的问题就是人眼判断其变直的程度不够准确，易受操作者人为因素的影响。 （３）仿形控制法 这是国内针对目前数控肋骨冷弯机尚未普及的现状，为解决肋骨冷弯中人工对样的困难而研究的一种实用的成形控制方法。所谓仿形控制就是在肋 骨冷弯机上安装一套仿形装置，弯制肋骨时，使肋骨和铁样同步进给，肋骨 便逐段弯曲成形。这种控制方法操作简单可靠，解决了人工对样的困难，但 仍需要事先制作好铁样。目前，仿形控制法在手控肋骨冷弯机中已不采用了。１．２国内外肋骨冷弯机的现状及发展动态由于肋骨加工成形的质量直接影响船体的建造质量。国内外造船界对肋骨加工技术和加工装备的研究都十分重视。目前国内外造船企业普遍采用肋骨冷弯机来弯制肋骨，并且在这方面的研究取得了很大进展［３１。１．２．１典型的国内外手控肋骨冷弯机机型资料“１表明，目前国内外典型的手控肋骨冷弯机机型主要有：（１）英国史密斯公司生产的仿学４０００ｋＮ肋骨冷弯机；（２）瑞典式的肋骨冷弯机；（３）日本富士株士会社生产的４０００ｋＮ肋骨冷弯机；（４）上海船舶工艺研究所生产的１６００ｋＮ／２５００ｋＮ／４０００ｋＮ肋骨冷弯机；（５）武汉理工大学交通学院造船自动化设备研究所研制的１６００ｋＮ／２５００ｋＮ／４０００ｋＮ肋骨冷弯机。武汉理工ｒ人学硕士学位论文１．２．２国内外的数控肋骨冷弯机的情况资料“”表明，目前国内外的数控肋骨冷弯机成功的代表有：（１）１９８３ 年武汉水运工程学院船海系（现武汉理工大学交通学院船海系）与湖北省船 厂率先研制成功的首台数控肋骨冷弯机；（２）１９８７年武汉水运工程学院船海系（现武汉理工大学交通学院船海系）与上海船厂研制的４０００ｋＮ数控肋 骨冷弯机：（３）１９９２年武汉水运工程学院船海系（现武汉理工大学交通学 院船海系）与上海船舶工艺研究所研制的５００ｋＮ数控肋骨冷弯机；（４）上海船舶研究所使用武汉理工大学的关键数控技术为文冲船厂等研制的４０００ｋＮ数控肋骨冷弯机；（５）德国ＩＭＧ公司研制的数控肋骨冷弯机。近几年来，我国各大中型造船企业都采用了计算机数学放样，基本上取 消了手工放样台。伍国炎ｎ１认为随着计算机在船厂的应用与普及，造船生产机械化与自动化程度也越来越高，因此数控肋骨冷弯机对于实现肋骨成形加工自动化的意义就显得尤其重要，可以从根本上提高肋骨成形加工的质量和 效率。但是数控肋骨冷弯机在推广和使用过程中存在一些问题：英国曾经在数控肋骨冷弯机的控制方法上作过比较深入的研究，但不知何原因至今未用 于生产；德国在这方面也做过研究与尝试，并用激光来进行肋骨的成形检测，但因误差较大，未能得到推广使用；国内的成型精度比较理想，但是数控肋 骨冷弯机智能化不高，存在使用钢丝的检测装置，影响操作等不足；以上的 数控肋骨冷弯机也都存在进料装置不足的问题，导致推广使用受到一些影响“１。目前，新建船厂或船厂的技术设备改造中，都在寻求加工质量好，节省能源，劳动强度小，技术性能优良的新型肋骨冷弯加工设备。由于数控肋骨冷弯机价格昂贵和多数船厂相应的条件不具备等原因，数控肋骨冷弯机的推 广使用面尚不能扩大””，因此就有必要进行机械手肋骨冷弯机的ＰＬＣ控制系统的研究，本论文的研究意义正在于此。１．２．３创新的“机械手式”肋骨冷弯机为适应我国船厂生产发展的需要，近年来武汉理工大学造船自动化设备研究所与武汉中北经济发展有限公司等单位合作，研制成功了具有自主知识产权的创新机型：机械手式肋骨冷弯机…。该“机械手式”肋骨冷弯机具有两个机械手臂，能完成一系列复杂动作：夹紧型材，左右摆动，灵巧地进料 和退料，垂向预弯，水平弯曲等动作。该机能对肋骨加工中的各种变形进行有效控制，能加工出质量好的正弯，反弯和“Ｓ”形的肋骨等工件，该机己在多家船厂得到应用。武汉理工大学硕士学位论文１．３可编程控制技术的现状及发展趋势１．３．１可编程控制器的特点㈣【９】ＰＬＣ（可编程控制器）之所以高速发展，除了工业自动化的客观需要外，还有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。其主要特点如下： （１）可靠性高，抗干扰能力强ＰＬＣ是专为工业控制而设计的，可靠性高、抗干扰能力强是它的最重要的特点之一。ＰＬＣ的平均故障间隔时间可达几万小时。（２）编程简单，使用方便这是ＰＬＣ的又一重要特点。目前大多数的ＰＬＣ采用继电器控制形式的梯 形图编程方式。这是一种面向生产、面向用户的编程方式，与常用的微机语言相比更容易被操作人员所接受并掌握。（３）设计、安装容易，维护工作量少 由于ＰＬＣ已实现了产品的系列化、标准化和通用化，用ＰＬＣ组成控制系统，在设计、安装、调试和维修等方面，表现出了明显的优越性。（４）功能完善，通用性强现代ＰＬＣ不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，而且还具有Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换，数值运算和数据处理等功能。因此，它既可对开关量进行控制，也可对模拟量进行控制；既可以控制单台设备，也可以控制一条生产线或全部生产工艺过程。ＰＬＣ还具有通信联网功能，可与相同或不同类 型的ＰＬＣ联网，并可与上位杌通信构成分布式的控制系统。由于ＰＬＣ产品的 系列化和模块化，ＰＬＣ配备有品种齐全的多种硬件装置供用户选用．可以组成能满足各种控制要求的控制系统。１．３．２可编程控制器的应用‘１ ６川９１目前，ＰＬｃ在国内外己广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机 械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保以及文化娱乐等各行各业。随着ＰＬＣ性能价格比的不断提高，其应用范围不断扩大“０１，大致可归纳为如下几类： （１）开关量的逻辑控制这是ＰＬＣ最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制、顺序控制，可用于单机控制、多机群控、自动化生产线的控４武汉理工大学硕七学位论文制等。例如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等等。 （２）位置控制 大多数的ＰＬＣ制造商，目前都提供拖动步进电机或伺服电机的单轴或多 轴位置控制模块。这一功能可广泛用于各种机械，如金属切削机床、金属成型机床、装配机械、机器人和屯梯等。（３）过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。ＰＬＣ 通过模拟量Ｉ／０模块，实现模拟量与数字量之间的Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换，并对 模拟量进行闭环ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ―Ｉｎｔｅｇｒａｌ―Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）控制圆Ｅ代的大、 中型ＰＬＣ一般都有ＰＩＤ闭环控制模块。这一功能可用ＰＩＤ子程序来实现，也可用专用的智能ＰＩＤ模块实现。 （４）数据处理 现代的ＰＬＣ具有数学运算（包括矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据 传递、转换、排序和查找，位操作等功能，也能完成数据的采集、分析和处 理。这些数据可通过通信接口传送到其它智能装置，如计算机数值控制（ＣＮＣ）设备，进行处理。 （５）通信联网ＰＬＣ的通信包括ＰＬＣ相互之间，ＰＩ。ｃ与上位计算机之间，ＰＬＣ和其它智 能设备间的通信。ＰＬＣ系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络。以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控 制”的分布式控制系统，满足工厂自动化（ＦＡ）系统发展的需要。各ＰＬＣ系统或远程Ｉ／０模块按功能各自放置在生产现场分散控制，然后采用网络连接 构成集中管理信息的分布式网络系统。（６）在计算机集成制造系统（ＣＩＭＳ）中的应用近年来，计算机集成制造系统ＣＩＭＳ广泛应用于工业生产过程中。一般的ＣＩＢＳ系统可划分为六级子系统：第一级为现场级，包括各种设备，如传 感器和各种电力、电子、液压和气动执行机构等生产工艺参数的检测装置； 第二级为设备控制级，它接收各种参数的检测信号，按照要求的控制规律实 现各种操作控制；第三级为过程控制级，完成各种数学模型的建立，过程数 据的采集处理。以上二级属于生产控制级，也称为ＥＩＣ综合控制系统。由此 向上的四、五、六级分别为在线作业管理、计划和业务管理及长期经营规划 管理，通称为管理信息系统（ｍｓ）。武汉理工大学硕士学位论文１．３．３可编程控制器的发展趋势‘２９儿４３】ＰＬＣ从诞生至今，虽然只有３０年的历史，但其发展势头迅猛。如今我们会发现在工业自动化领域的新术语层出不穷。如：ＰＣ、ＩＰＣ（工业控制计算机）、ＤＣＳ（计算机集散控制系统）、ＰＣＣ（可编程计算机控制器）、ＰＣＳ（过程控 制系统）、ＦＣＳ（现场总线控制系统）……。若用ＰＬＣ来表述当今的可编程控制 系统己不再合适，这是因为其中已溶入了工业计算机和计算机集散系统的特点。贝加莱公司已于１９９４年提出了“可编程计算机控制器～一ＰＣＣ（ＰＲＯＧＲＡＭＡＢＬＥ ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ）”的概念，ＳＩＥＭＥＮＳ公司提出了“过程控制系统一一ＰＣｓ（ＰＲＯＣＥＳＳ 朝如下几个方面发展。（１）大型网络化ＣＯＮＴＲＯＬＳＹＳＴＥＭ）”的概念。今后，ＰＬＣ主要今后的ＰＬＣ将具有ＤＣＳ系统的功能。网络化和强化通信能力是ＰＬＣ的一 个重要发展趋势。ＰＬＣ构成的网络将有多个ＰＬＣ、多个Ｉ／０模块相连，并可 与工业计算机、以太网等相连构成整个工厂的自动控制系统。现场总线技术 （如：ＰＲＯＦＩＢＵＳ）在工业控制中将会得到越来越广泛地应用。 （２）模块种类将丰富多彩 为了适应各种特殊功能的需要，各种智能模块将层出不穷。智能模块是 以微处理器为基础的功能部件，它们的ＣＰＵ与ＰＬＣ的ＣＰＵ并行工作，占用主 机的ＣＰＵ时间很少。有利于提高ＰＬＣ的扫描速度和完成特殊的控制要求。 （３）高可靠性～些特定的环境和条件要求自动化系统有很高的可靠性，因而自诊断技术、冗余技术、容错技术在ＰＬＣ中得到广泛地应用。如：贝加菜的产品可方 便地实现三重或多重冗余，其电源冗余可直接由并行插电源模块来实现，其Ｉ／０模块在运行中还可热插拔。 （４）良好的兼容性 ＰＬＣ产品的优劣除了要看其内在技术是否优良外，还需考察其满足因际 标准化的程度和水平。标准化一方面保证了产品的出厂质量，另一方面也保汪了各厂家产品的相互兼容。（５）小型化、低成本 小型ＰＬＣ的基本特点是价格低，简单可靠，适用于回路或设备的单机控制，便于机电一体化。除此而外，小型ＰＬＣ有灵活的组态特性，能与其它机型连用。６武汉理工大学硕士学位论文（６）编程语言的高级化除了梯形图、语句表、流程图外，一些ＰＬＣ增加了ＢＡＳＩＣ，Ｃ等编程语言。另外，将出现通用的、功能更强的组态软件，进一步改善开发环境，提高开发效率。１．４本论文的主要研究内容本课题来源于武汉理工大学交通学院造船自动化设备研究所王呈方教授主持的肋骨冷弯机器人及程控机械手肋骨冷弯机研究项目。本课题的研究目标是将可编程控制技术应用于机械手肋骨冷弯机的程序控制，使它完成一系列复杂动作：夹紧型材，左右摆动，灵巧地进料和退料，垂向预弯，水平弯曲等动作，使该机能对肋骨加工中的各种变形进行有效控制，能加工出质量好的正弯，反弯和“ｓ”形的肋骨等工件，提高肋骨 弯制工序本身的生产效率。本课题研究的主要内容是：在以前研究的基础上，将可编程控制器更好地应用于机械手肋骨冷弯机的控制；对左夹头夹松时间、中夹头夹松时间、 右夹头加松时间、回弹控制时间和进料控制时闻的调节方式进行研究与改 进；运用人机工程学的有关原理对机械手肋骨冷弯机的操作台控制面板进行研究与该进；研究在程控方式下，如何应用手动摇柄来控制肋骨弯曲量的大小；在手动控制方式下，对改进进料的控制方式进行研究；研究提高机械手 肋骨冷弯机控制系统可靠性的各种措施。武汉理工人学硕士学位论文第２章机械手肋骨冷弯机肋骨冷弯加工成形是船舶构件加工的一个重要环节。随着造船技术的发 展和实际造船生产的需要，对船舶肋骨加工技术与加工设备提出了更高的要 求。作为船舶型材加工的重要设备～肋骨冷弯机，其发展方向是加工自动化［３０】【４９】。但是，肋骨加工是一个相对比较复杂的弯曲加工过程，数控肋骨冷弯机在实际推广使用过程中还存在一些不足之处。为此，近年来武汉理工大 学交通学院造船自动化设备研究所集中人力、物力、财力对船体肋骨加工技 术及加工设备进行了大量的研究，根据我国国情和多数船厂生产发展的实际 需要，与有关单位合作，设计生产了一种新的经济型机械手肋骨冷弯机。下面简要介绍它的组成及特点。２．１机械手肋骨冷弯机的主要组成及其作用‘１０】【１１”２】２．１．１主机（１）主弯曲机构。它是机械手肋骨冷弯机实施肋骨弯制的主运动机构。弯制肋骨时左右两个侧机架夹紧型材不动，肋骨通过主弯曲油缸带动中机架前后运动实现肋骨的正弯、反弯和Ｓ形弯曲加工。 （２）夹紧机构。中机架有中夹紧油缸驱动的中夹头，左右两个侧机架有侧夹紧油缸驱动的侧夹头，在肋骨弯制过程中由此三兴头限定肋骨的位置， 使肋骨按要求成形。在反弯肋骨时，为避免产生皱折，一般要求中夹紧油缸要夹住肋骨，达到“夹而不紧”的状态，使肋骨与夹头问有Ｏ．５～ｌｍｍ的间隙。（３）机械手进料机构。机械手肋骨冷弯机是通过进退料浊缸带动左右两个侧机架左右摆动完成进退料。进料时（以左进料为例），左央紧缸夹紧， 右夹紧缸和中夹紧缸放松，进退料油缸推动左右侧机架张开，接着右夹紧油缸夹紧，左夹紧缸放松，进退料油缸拉动左右侧机架合拢，这样完成一个进 料流程。反方向进料即为退料。在进退料时中夹紧缸始终处于夹松状态。 （４）机座。中机架、左右两个侧机架、主弯曲油缸安装在机座之上，它 是机械手肋骨冷弯机的工作平台。武汉理工大学硕士学位论文２．１．２液压系统［３４１机械手肋骨冷弯机的液压系统由主油路与副油路两部分组成。液压系统原理图见图２一ｌ。主油路的动作原理：油泵Ｂ６在主电机的带动下转动，液 压油经吸油滤油器Ｂ２进入油泵，并在油泵的推动下进入管路，液压油的压力大小由先导溢流阀Ｂ１５设定。液压油经单向阀Ｂ８加在电液换向阀Ｂ１４－１、Ｂ１４―２、Ｂ１４―３、Ｂ１４―４上。当电液换向阀的电磁铁６ＣＤ、７ＣＤ、８ＣＤ、９ＣＯ、１０ＣＤ、ｌｌＣＯ、１２ＣＤ、１３ＣＯ不通电时，电液换向阀的阀芯处于中间位置，液压油进 口与油缸不通，活塞不运动，处于停止状态。当电磁铁６ＣＤ、８ＣＤ、ＩＯＣＤ、 １２ＣＤ通电时，在电磁铁的推杆作用下，阀芯往左移动，液压油管与油缸上腔（左腔）接通，液压油进入油缸上腔（左腔），推动活塞杆向下（向前） 移动，活塞杆带动夹头向下移动（带动主机架向前运动）。动作到位后，电 液换向阀的电磁铁６ＣＯ、８ＣＩ）、ＩＯＣＤ、１２ＣＤ断电，油缸的活塞停止动作；当 电液换向阀的电磁铁７ＣＤ、９ＣＤ、１１ｃＤ、１３ＣＤ通电后，推动阀芯向右移动，这时液压油通过换向阀进入油缸下腔（右腔），推动活塞杆向上（向后）移 动，活塞杆带动夹头向上移动（带动主机架向后运动）。油缸上腔（左腔）的液压油经管道、液压单向阀（Ｂ１７一ｌ、Ｂ１７―２、Ｂ１７－３）、电液换向阀（Ｂｔ４―１、 Ｂ１４―２、Ｂ１４－３、Ｂ１４－４）、回流管排回油箱５。当央松到位后，电磁铁７ＣＤ、 ９ＣＤ、１１ＣＤ、１３ＣＤ断电，油缸的活塞停止动作。 副油路的动作原理：油泵Ｂ５在副电机的带动下转动，液压油经吸油滤 油器Ｂ１进入油泵，并在油泵的推动下进入管路，液压油的压力大小由先导 溢流阀Ｂ１１设定。液压油经单向阀Ｂ７、油管、分流阀Ｂ１２加在电液换向阀 Ｂ２卜ｌ、Ｂ２ｌ一２上。当电液换向阀的电磁铁２ＣＤ、３ＣＤ、４ＣＤ、５ＣＤ不通电时，电液换向阀的阀芯处于中间位置，液压油进口与油缸不通，活塞不运动，处于停止状态。当电磁铁２ＣＤ、４ＣＤ通电时，在电磁铁的推杆作用下，阀芯往 右移动，液压油管与油缸右腔（左腔）接通，液压油进入油缸右腔（左腔）， 推动活塞杆向外移动，活塞杆带动侧机架向外移动，完成侧机架的双张动作。动作到位后，电液换向阀的电磁铁２ＣＤ、４ＣＤ断电，油缸的活塞停止动作； 当电液换向阀的电磁铁３ＣＤ、５ＣＤ通电后，推动阀芯向右移动。这时液压油 通过换向阀进入油缸左腔（右腔），推动活塞杆向内移动，活塞杆带动侧机架向内移动，完成侧机架的双合动作。油缸右腔（左腔）的液压油经管道、 电液换向阀（Ｂ２１―１、Ｂ２卜２、）、单向阀（Ｂ１３―１、Ｂ１３－２）及回流管排回油箱５。当双合到位后，电磁铁３ＣＤ、５ＣＤ断电，油缸的活塞停止动作。９武汉理工大学硕士学位论文图２―１机械手肋骨冷弯机液压原理图液压系统主要由下部件构成：（１）油缸；本系统的油缸计有１只主弯曲油缸、１只中夹紧油缸、２只侧夹 紧油缸、２只进退料油缸。（２）油泵：主油泵和副油泵。（３）电动机：主油泵电机和副油泵电机，都是笼型异步电动机。（４）主油路阀件：先导溢流阀１只、压力继电器３只、压力表截止阀４只、液控单向Ｎ３Ｒ、溢流阀３只、电液换向阀４只、单向节流阀３只、防震压力表１０武汉理工大学硕士学位论文 ４只。（５）副油路阀件：先导溢流阀１只、压力表截止阀１只、防震压力表１只、 分流阀１只、电液换向阀２只、单向阀２只。 （６）油箱。油箱中间设有过滤网夹层，过滤网为１００目钢丝网，将吸油口 和回油口隔开。油箱上装有回油滤油器、液位液温计、压力表截止阀、压力 表、截止阀各一只。 液压系统由油泵电机组、油箱、阀组、液压管道、油缸等组成，提供加 工肋骨的所需动力。油泵电机组是动力部件，它向液压系统提供工作介质液 压油。油缸是驱动元件，它的启动、停止、换向、定位由液压控制阀控制。２．１．３电气控制系统机械手肋骨冷弯机的电气控制系统将使用三菱的Ｆ２Ｎ＿１２８ＭＲ可编程控制 器来实现。电气控制系统主要由控制柜、可移动操作台、ＰＬＣ、接近开关、 电磁阀、中间继电器、空气开关、各种接触器、变压器、热继电器、指示灯、 开关、按钮等组成，如图２－２所示。图２―２机械手肋骨冷弯机电气控制系统组成示意图２．２机械手肋骨冷弯机的主要特点【１３】【１４】“机械手式肋骨冷弯机”，具有两个机械手臂，能灵巧地完成夹紧型材， 左右摆动进料和退料，同时进行垂向预弯和水平弯曲的复杂动作；并能对肋 骨加工中的各种变形进行有效控制；能ＪＪＨＩ出质量好的正弯、反弯和Ｓ形的 肋骨等工件；使用操作方便，加工效率高。该机外形简洁灵巧，如图２－３所武汉理工大学硕士学位论文示。其各主要机构的性能特点说明如下：图２－３机械手肋骨冷弯机１一中机架：２一侧机架；３一机座：４一双活塞杆式弯曲油缸： ５一中夹紧油缸：６一侧夹紧油缸；７一进料油缸｝９一反变形机构（１）弯曲机构“机械手式肋骨冷弯机”的两个机械手臂机，例如１６００ｋＮ的机械手肋骨冷弯机进料时可作距离为８００一ｔ２００ｒａｒａ的合拢与张开，弯曲时一般选择最 小支点距离８００ｍｒａ作为支点（作为机床的设计依据），弯曲油缸驱动中机架 前后运动，对型材进行三支点弯曲。 弯曲油缸为稳定性好的双作用双活塞杆的液压缸，其推、拉力均为 １６００ｋＮ。在８００ｍｍ支点距离的情况下弯曲力矩为３２０ ｋＮ．１３１，如选用大于 ８００ｍｍ的支点距离时，可获得更大的弯曲力矩，说明该弯曲机构有较大的加 工储备能力。 （２）夹紧机构武汉理］：大学硕士学位论文在垂向上设置有中夹紧机构和两个侧夹紧机构，可使被弯曲肋骨在夹持 的平面中弯曲，防止产生旁弯、皱折等变形。 为利于弯曲回弹，过去的方法是，在中上夹头和中下夹头之间放置垫片， 实现对型材的“夹而不紧”，为改变操作危险和不便的情况，特在中央紧机 构的夹紧油缸上进行了改进：在中夹紧油缸上端的活塞杆端部设有螺杆、螺 母的限位调节装最，对夹紧后的间隙适当调节后，在中夹紧油缸压下时，就 能够做到对型材的“夹而不紧”，以利于型材加工时回弹等动作的进行。见图２―４。图２―４螺杆、螺母的限位调节装置ｌ一中夹紧油缸上端设有螺杆活塞杆端部；２一限位螺母； ３一中夹紧油缸；４一中上夹头：５～肋骨；６～中机架：７一垫块（３）送料装置 独特的“机械手式”进料装置，原理是：借用支持弯曲的两个侧机架， 铰接在弯曲油缸座上，靠进料油缸带动，侧机架可以左右摆动。依靠两个侧 机架上的夹头分别对型材进行夹紧、夹松，与两侧机架的左右摆动组合，即 能连续自如地完成型材的进、退料动作。 一般肋骨冷弯机上的被加工型材，进料时大都需穿过５个约束体（２个 侧夹头、１个中夹头、２对夹持进料滚轮）的约束障碍，造成进料困难。 本机的侧夹头同时兼有“弯曲”和“进料”的两种功能。进料时型材仅武汉理工大学硕士学位论文仅穿过不能再少的３个约束（冷弯机必须有的２个侧夹头和１个中夹头）， 因而进料障碍少，便于进料，机构也简单可靠，操作十分简便，是目前最理 想的进料装置。进料装置结构原理见图２―５。外形见图２―６。图２―５迸料装置结构原理１、２一侧机架；３、４一侧夹头；５一弯曲油缸；６、７一进料油缸 ８一中机架；９一中夹头；ｌＯ一机座；１４一型材图２－６进料装置外形图（４）垂向预弯装置 具有可调节的垂向预弯装置。使用步进电机驱动侧下夹头的升降（最大１４武汉理工大学硕二｝：学位论文＋２５ｍｍ），使侧下夹头与中夹头形成需要的高度差（即“反变形”值），反变 形量可自动预先设置，用以抵消弯曲后在垂向产生的回弹（即称之为“旁 弯”），以便型材弯曲回弹后获得平整的肋骨，减少以后的校平工序，省时 省工。垂向预弯装置原理见图２―７。图２―７垂向预弯装置１一侧下夹头；２一侧上夹头：３一中下夹头；４一中上夹头； ５一侧夹紧油缸；６一中夹紧油缸；７一侧机架：８一中机架： ９一机座轨道：１０一蜗杆：１１一蜗轮；１２一升降螺杆；１３一肋骨（５）组合弯模装置 因中夹头设计为组合弯模，其喉口间距（即前弯模与后弯模之间的距 离）可以通过喉口垫片的前后摆放的不同位置进行调节，如将喉口挚片放在 如图的右边，喉口间距变大，可加工大的型材；反之，如将喉口垫片放在如 图的左边，喉口间距变小，也可加工小的型材，如此便能达到扩大加工范围 的目的。因而本机可加工的型材规格数量多，成型质量好。组合弯模装罱见图２－８。可调中下前弯模和中上弯模共有两套规格，一套用于加工角钢，另一 套用于加工球扁钢。换装方便。武汉理工大学硕士学位论文图２－８组合弯模装置１一中上夹头：２一中下夹头；３一可调中Ｆ前弯模；４一可调中上弯模： ５一中后弯模；６一喉口垫片；７一固定螺栓：８一型材（６）具有弯曲加工“Ｔ”型材的嵌入式中夹头弯模装置 中机架夹头弯模均需上下运动，以实现对肋骨的“夹紧”和“夹松”动 作。在弯曲加工“Ｔ”型材的内弯时，上夹头弯模上也承受很大的水平弯曲 的反作用力，该力通常由上夹头弯模的导向机构承受。由于该导向机构受力 很大，故国内外通常把中机架上的导向机构设计得很大，用以支持弯模的受 力。导向机构还要和中机架固联在一起，致使该结构变得庞大与复杂。且上 夹头弯模升降的空间距离也不易过大，则否强度难以保证，也给弯曲时的看 线操作等带来了不便。本肋骨冷弯机中机架的嵌入式央头弯模装置，包括具有凸台的下夹头弯 模、由夹紧油缸驱动升降的具有凸台的上夹头弯模。主要作用是使上夹头弯模装置的受力通过凸台传递到下夹头弯模，进而再传递到中机架上，使受力 情况得以改善，简化了弯曲机构，使上夹头的升起距离增商，视觉空间增大， 有利于看线操作等。 其结构示意图见图２―９。１６武汉理工人学硕士学位论文图２－９嵌入式中夹头弯模装嚣ｌ一上夹头弯模；２一上夹头弯模上的凸台：３一下夹头： ４～下夹头上的前弯模；５一下夹头上的凸台：６～下夹头上的后弯模； ７一中机架；８一中机架上的滑动接触面；９一导向机构；１０一中夹紧油缸２．３ １ ６００ｋＮ程控机械手肋骨冷弯机主要技术参数㈣【３３】本机使用液压系统驱动。采用２５ ＭＰａ的主液压传动系统和１６ Ｍｐａ的辅 液压传动系统；－ＮｇＮ低压力使用，主液压传动系统使用２０ Ｍｐａ，辅液压传 动系统使用１２Ｍｐａ。采用三支点弯制肋骨方法。弯曲中弯曲支点距离可在８００―１２００ ｍＩＩｌ内任 意选择，一般弯曲时支，点ｇｆｉ离取为８００ ｍｎｌ。由弯曲油缸带动中机架对型材施加最大１６００ ｋＮ的拉力和推力，实现肋骨的外弯、内弯和Ｓ形的弯曲加 工。肋骨冷弯机的主要技术参数如下： （１）肋骨冷弯机最大推、拉力；１６００ｋＮ（２）弯曲支点距离为：８００―１２００唧武汉理二［大学硕士学位论文（３）一般工作支点：８００ （４）加工型材规格为： 最大球扁钢规格： 最大不等边角钢：ｍｍ２７０ｍｍ，ｏ。＝３４５Ｎ／ｍｍ２１８０ｍｍ，ｏ。＝３４５ Ｎ／ｍｍ２（５）最小弯曲半径：小于１２０ ｍｍ的型钢（程控）：Ｒ＝１２００ｍｍ大于１２０ ｎｌｍ的型钢： （６）油缸规格：Ｒ＝ＩＯ×Ｈ（腹板高度）ｍｍ①弯曲油缸：油压（可调）２２１６００ １６００Ｍｐａ ｋＮ ｋＮｍ最大推力最大拉力最大行程 工作速度不小于±１７５７ｍｍ／ｓ②中夹紧油缸：使用油压 最大夹紧力行程２２５００ ２００ ＭＰａｋＮｍｍ③侧夹紧油缸：使用油压２２ ＭＰａ ｋＮｍＴＩＩ最大夹紧力 行程３００２２０④进料油缸：使用油压 最大推力 最大拉力行程１６ １２６ ９４ ９５１００ＭＰａｋＮｋＮｍｍ最大进料速度（７）油泵： 主油泵型号ｍｍ／ｓ６３ＳＣＹｌ４一ｌＢ ２５ＳＣＹｌ４―１Ｂ辅油泵型号 （８）电动机：主电机功率武汉理工大学硕士学位论文电机转速 辅电机功率 电机转速１０００１ｌ １５００ｆｉｌｍｒｐｍｋｗｒｐｍ（９）工作高度：８００（１０）冷弯机外型尺寸：长Ｘ宽×高＝３１３０×１７９０×２４８０ （１１）肋骨冷弯机总重量（不包括液压站）：１２．７ｔ１Ｔ１ｍ武汉理工大学硕士学位论文第３章可编程控制器的硬件、软件和工作原理ＰＬＣ作为一种新型的工业控制装置，在科研、生产、社会生活的诸多领域中得到了越来越广泛的应用【２”。要正确、合理地应用ＰＬＣ去完成机械手肋骨冷弯机的控制任务，首先应了解它的结构特点和工作原理，这对肋骨冷弯机控制系统应用程序的开发设计有着非常重要的作用。 下面首先介绍可编程控制器的系统组成及各部分的功能，接着叙述可编 程控制器的软件，ＰＬＣ的工作原理及输入输出的响应问题，最后简要介绍将要用于肋骨冷弯机控制的ＦＸ２Ｎ．１２８ＭＲ可编程控制器。３．１可编程控制器的系统组成及各部分的功能【１５】【１６１３．１．１可编程控制器的系统结构ＰＬＣ是以微处理器为核心的电子系统，虽然各厂家产品种类繁多，功能和指令系统存在差异，但其结构和工作原理大同小异。它一般主要由中央处理单元ＣＰＵ、存储器、输入输出接口、电源、Ｉ／Ｏ扩展接口、外部设备接１２１、编程器等几个主要部分构成，如图３－１所示。如果把ＰＬＣ本身看作一个 系统，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器信号均作为ＰＬＣ的输入变 量，它们经ＰＬＣ的输入接口输入到内部数据寄存器，然后在ＰＬＣ内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动输出设 备进行各种控制。２０武汉理。［大学硕士学位论文指示灯 电磁线圈电磁阀图３－１ ＰＬＣ硬件系统结构图３．１．２可编程控制器各部分的作用（１）ＣＰＵＣＰＵ作为整个ＰＬＣ的核心起着总指挥的作用，是ＰＬＣ的运算和控制中 心。它的要任务是： ①诊断ＰＬＣ电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。②用扫描方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存人输入映象 寄存器或数据寄存器中。 ③在运行状态时，按用户程序存储器中存放的先后顺序逐条读取指令，经编译解释后，按指令规定的任务完成各种运算和操作，根据运算结果存储 相应数据，并更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容。④将存于数据寄存器中的数据处理结果和输出映象寄存器的内容送至输出电路。⑤按照ＰＬＣ中系统程序所赋予的功能接收并存储从编程器输入的用户程序和数据，响应各种外部设备（如编程器，打印机，上位计算机，图形监 控系统，条码判读器等）的工作请求。 （２）存储器ＰＬＣ内部的存储器有两类：一类是系统程序存储器，用以存放系统程序（包括系统管理程序、监控程武汉理工大学硕士学位论文序、模块化应用功能子程序以及对用户程序做编译处理的编译解释程序等）。系统程序根据ＰＬＣ功能的不同而不同。生产厂家在ＰＬＣ出厂前已将其固化在只读存储器ＲＯＭ或ＰＲＯＭ中，用户不能更改。 另一类是用户存储器，包括用户程序存储区及工作数据存储区。其中的 用户程序存储区主要存放用户已编制好或正在调试的应用程序；工作数据存储区则包括存储各输入端状态采样结果和各输出端状态运算结果的输入／输 出（Ｉ／Ｏ）映象寄存器区（或称输入／输出状态寄存器区）、定时器／计数器的设定值和位存储区、各种内部编程元件（内部辅助继电器、计数器、定时器等）状 态及特殊标志位存储区、存放暂存数据和中间运算结果的数据寄存器区等。 这类存储器一般由随机存取存储器ＲＡＭ构成，其中的存储内容可通过编程器读出并更改。为了防止ＲＡＭ中的程序和数据因电源停电而丢失，可用锂 电池作为后备电源，一旦交流电源停电，用锂电池维持供电。ＰＬＣ产品手册中给出的存储器类型和容量是到对用户程序存储器而言的。（３）输入输出接口 输入输出（ｕｏ）接口是将ＰＬＣ与现场各种输入，输出设备连接起来的部 件（有时也被称为Ｉ／０单元或Ｉ／０模块）。输入接口通过ＰＬＣ的输入端子接受 现场输入设备（如限位开关、操作按钮、光电开关、温度开关等）的控制信号，并将这些信号转换成ＣＰＵ所能接受和处理的数字信号。图３―２是ＰＬＣ的输入接口电路与输入控制设备的连接示意图（直流输入型）。从图中可以看到，输入信号是通过光电耦合器件传送给内部电路的，输入信号与内部电路之间并无电的联系，通过这种隔离措施可以防止现场干扰串入ＰＬＣ。ｌ己。己４＋Ｄ¨１西寸一涸图３－２ ＰＬＣ的输入接１５１电路（直流输入型）输出接口则相反，它将经ＣＰＵ处理过的输出数字信号（１或ｏ）传送给输 出端的电路元件，以控制其接通或断开，从而驱动接触器、电磁阀、指示灯 等输出设备获得或失去工作所需的电压或电流。为适应不同类型的输出设备武汉理］：入学硕士学位论文负载，ＰＬＣ的输出接口类型有三种：继电器输出型、晶闸管输出型和晶体管 输出型，其中继电器输出型为有触点输出方式，可用于接通或断开开关频率 较低的直流负载或交流负载回路，这种方式存在继电器触点的电气寿命和机 械寿命问题；晶闸管输出型和晶体管输出型皆为无地点输出方式，开关动作 快、寿命长，可用于接通或断开开关频率较高的负载回路，其中晶闸管输出型常用于带交流电源负载，晶体管输出型则用于带直流电源负载。继电器、晶闸管和晶体管作为输出端的开关元件受ＰＬＣ的输出指令控制，完成接通 或断开与相应输出端相连的负载回路的任务，它们并不向负载提供工作电 源。负载工作电源的类型、电压等级和极性应该根据负载要求以及ＰＬＣ输出接口电路的技术性能指标确定。由于输入输出接口电路采用了光电耦合或继电器隔离电路，使现场的输入、输出设备与ＰＬＣ之间没有电的联系，从 而大大减少了电磁干扰，这是提高ＰＬＣ可靠性的关键措施之一一。 （４）电源 ＰＬＣ的电源是指将外部输入的交流电经过整流、滤波、稳压等处理后转换成满足ＰＬＣ的ｃＰｕ、存储器、输入输出接口等内部电子电路工作需要的直流电源电路或电源模块。输入、输出接口电路的电源彼此相互独立，以避 免或减小电源间干扰。 现在许多ＰＬＣ的直流电源采用直流开关稳压电源，这种电源稳压性能 好，抗干扰能力强，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备或输入端的传感器提供标准电源。（５）编程器 编程器是人与ＰＬＣ联系和对话的工具，是ＰＬＣ比最重要的外围设备。 用户可以利用编程器来输入、读出、检查、修改和调试用户程序，也可用它监视ＰＬＣ的工作状态，显示错误代码或修改系统寄存器的设置参数等。除 采用手持编程器编程和监控外，还可通过ＰＬＣ的ＲＳ２３２Ｃ外设通讯口ｆ或ＲＳ４２２口配以适配器）与计算机联机，并利用ＰＬＣ生产厂家提供的专用工具 软件，来对ＰＬＣ进行编程和监控。相比起来，利用计算机进行编程和监控往往比手持编程工具更加直观和方便。一般来说，一台手持编程器可以用于同系列的其他ＰＬＣ，做到一机多用。（６）Ｉ／Ｏ扩展接口若主机（基本单元）的Ｉ／Ｏ点数不能满足输入输出设备点数需要时，可通 过此接口用扁平电细线将Ｉ／ｏ扩展单元与基本单元相连，以增加Ｉ／Ｏ点数。 （７）外部设备接口武汉理Ｊ：大学硕士学位论文外部设备接口可将编程器、上位计算机、图形监控系统、打印机、条码判读器等外部设备于主机ＣＰＵ连接，以完成相应的操作。３．２可编程控制器的软件３．２．１软件的分类‘‘７１ＰＬＣ的软件包括系统软件和应用软件两大部分。（１）系统软件系统软件含系统的管理程序、用户指令的解释程序、另外还包括一些供 系统调用的专用标准程序块等。系统管理程序用以完成机内运行相关时间分配、存储空间分配管理、及系统自检等工作。用户指令的解释程序用以完成 用户指令变换为机器码的工作。系统软件在用户使用可编程控制器之前就已 经装入机内，并永久保存，在各种控制工作中并不需要做什么调整。 （２）应用软件 应用软件也叫用户软件。是用户为达到某种控制目的，采用ＰＬＣ厂家提供的编程语言自主开发的程序。应用程序是一定控制功能的表述。同一台ＰＬＣ用于不同的控制目的时就需要编制不同的应用软件。用户软件存入ＰＬＣ 后如需改变控制目的可多次改写。３．２．２应用软件编程语言的表达方式【１ ８］［２９１应用程序的编制需使用可编程控制器生产厂方提供的编程语言。至今为 止还没有一种能适合于各种可编程控制器的通用编程语言。但由于各国可编程控制器的发展过程有类似之处，可编程控制器的编程语言及编程工具都大 体差不多。一般常见的有以下几种编程语言的表达方式。（１）梯形图 梯形图语言是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制 关系的编程语言，是从继电器电路图演变过来的，是ＰＬＣ编程语言中使用 最广泛的一种语言【３”。梯形图的结构和继电器电路图是十分相似的。一是因为梯形图是为熟悉继电器电路图的工程技术人员设计的．所以使用了类似的 符号，二是两种图所表达的逻辑含义是一样的。因而，可以采用这样的思路 来设计梯形图，将可编程控制器中参与逻辑组合的元件看成和继电器一样的 器件，具有常开、常闭触点及线圈；且线圈的得电及失电将导致触点的相应武汉理工大学硕士学位论文动作。再用母线代替电源线；用能量流概念来代替继电器电路中的电流概念，使用绘制继电器电路图类似的思路绘制出梯形图。需要说明的是，ＰＬＣ中的继电器等编程元件并不是实际的物理元件，而只是计算机存储器中一定的 位，它的所谓接通不过是相应存储单元置１而已。（２）指令表指令表也叫语句表。它和计算机程序中的汇编语言有点类似，由语句指令依一定的顺序排列而成。一条指令一般可分为两部分，一为助计符，二为 操作数。也有无操作数的指令。指令表语言和梯形图有严格的对应关系。 （３）顺序功能图ＳＲ垫｝图３―３顺序功能图 图３－４功能块图Ｓ１Ｑ１七Ａｒｔ顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包古步、动作、转换三个要 素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态，对 这些小状态的功能分别处理后再把这些小状态依一定的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。顺序功能图体现了一种编程思想，在程序的编制中有很重要的意义。图３．３是顺序功能图的示意图。（４）功能块图功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言。该编程语言用类似与门，或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入端，输出端的小圆点表示“非”运算，信号自左向右 流动。就像电路图一样，它们被“导线”连接在一起。图３－４是功能块图的 示意图。（５）结构文本随着ＰＬＣ的飞速发展，如果许多高级功能还使用梯形图来表示，会很 不方便。为了增强ＰＬＣ的数学运算，数据处理，图表显示，报表打印等功武汉理工大学硕士学位论文能，方便用户的使用，许多大中型ＰＬＣ都配备了ＰＡＳＣＡＬ、ＢＡＳＩＣ、Ｃ等高 级编程语言。这种编程方式叫结构文本。可编程控制器的编程语言是编制可编程控制器应用软件的工具。它以ＰＬＣ的输入口、输出口、机内元件之间的逻辑及数量关系表达系统的控制要 求，并存储在机内的存储器中。３．３可编程控制器的基本工作原理【１５】３．３．１可编程控制器的工作方式和工作过程ＰＬＣ虽然以微处理器为核心，具有微机的许多特点，但它的工作方式却 与微机有很大不同。微机一般采用等待命令和中断的工作方式，如常见的键 盘扫描方式或Ｉ／Ｏ扫描方式，当有键按下或Ｉ／Ｏ动作，则转入相应的子程序 或中断服务程序，无键按下，则继续扫描等待。 ＰＬＣ则是采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作的。当ＰＬＣ运 行时，ＣＰＵ根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号作周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态 的刷新等工作，如此周而复始。 ＰＬＣ的工作过程大体可分为输入刷新、程序执行、输出刷新三个阶段， 并进行周期性循环。如图３―５所示。 （１）输入刷新阶段 ＰＬＣ在输入刷新阶段，首先以扫描方式按顺序从输入锁存器中读入所有 输入端子的通断状态或输入数据，并将其存入（写入）内存中各对应的输入状 态映象寄存器中，这一过程称为输入采样或输入刷新。随后关闭输入端口，进入程序执行阶段。在程序执行阶段，即使输入端状态有变化，输入状态映 象寄存器中的内容也不会改变。变化了的输入信号状态只能在下一个扫描周期的输入刷新阶段被读入。 （２）程序执行阶段ＰＬＣ在程序执行阶段，按用户程序顺序扫描执行每条指令，所需的执行 条件可从输入状态映象寄存器中和元件状态寄存器（存有辅助继电器、定时 器、计数器、输出继电器等ＰＬＣ各种内部元件的状态）中读入，经过相应的武汉理工大学硕士学位论文运算处理后，将结果再写入元件状态映象寄存器中。因此，对于每一个元件来说，元件状态映象寄存器中所存的内容会随着程序的执行进程而改变。蚓ＰＬＣ的输出刷新。廿确图３．５ ＰＬＣ的扫描工过程用 户ｒ输 。出｛殳 备（３）输出刷新阶段当程序所有指令执行完毕，输出状态映象寄存器（元件状态映象寄存器中对应输出继电器的部分）的通断状态在ＣＰＵ的控制下被一次集中送至输出 锁存器中，并通过一定输出方式输出，推动外部相应执行元件工作，这就是 经过输入刷新、程序执行和输出刷新这三个阶段，完成一个扫描周期。 这个过程以同一方式反复重复称为循环扫描工作方式。在循环扫描工作方式中，由于输入刷新过程是在输出刷新过程后马上进行的，有时为了简便起见，将输入刷新和输出刷新过程统称为Ｉ／０刷新。实际上，除了执行程序和Ｉ／０刷新外，可编程控制器还要进行各种错误检测（自诊断功能）和与编程工具等外部设备通讯，这些操作称为“监视服务”，在程序执行后进行。 由于扫描时间定义为完成一次扫描所需时间，故一个扫描周期（Ｉ／０ １５０新、程序执行和监视服务）的长短主要取决于三个因素：一是ＣＰＵ执行指令 的速度：二是每条指令占用的时间；三是执行指令条数的多少，即用户程序的长短。出于采用这种集中采样，集中输出的方式，使得在每一个扫描周期中， ＰＬＣ只对输入状态采样一次，对输出状态更新一次，在一定程度上降低了系 统的响应速度，即存在输入／输出滞后的现象。图３－６是输入／输出响应延迟的实例。武汉理工大学硕士学位论文Ｉ―ＩＩ－－ＩＩｌ塑塑ｉ ×Ｏ端于输入――――－卜口ＦＦ…－卜口Ｎ――－一口¨ｆ网厂Ｅ困障三田｜扫笾ＩＬ塑塑～ｊ｛育一，｜ ＹＯ输出映象寄存器＋口ｒＦ―＋口ＦＦ―－卜叶ｉ Ｌ―一Ｈ卜ｌｊ厂■Ｈ卜一ｌ×ｔ３ｒ…１输入采样ｒ ｆ ×０输入映象寄存器－－口ＦＦ一――－卜口Ｎ一――?＿ＬｌＮＹ１｜Ｙｌ输出映象寄存暑导－．ＯＦＦ――－?口Ｎ一一－卜叶Ｊｌ――［Ｈ Ｙ己输出映象寄存器…～ｌａＤ－－－口ｒＦ――－?Ｄ，Ｉ一―＋口Ｈ ｌ Ｉ ＹＩ］端子输出――卜ＬＩＦＦ――－卜口ＦＦ－～－＿ｉｍＰ－叫Ｊ ｊ厂――――――］｜ 卜＿＿｛塑垒型堑』―｛ 、ｒ１端子输出一… 卜ＵＦＦ 一－卜口ｆｑ一―――?吲】Ｙ２端子输出――＇’口ｒＦ一一－－口ｌ＿一一－－［¨Ｊ图３－６ ＰＬＣ输入／输出的响应延迟第一次扫描：由于ＸＯ输入映象寄存器是ＯＦＦ，则所有输出ＹＯ，Ｙｌ，Ｙ２均处于ＯＦＦ状态。第二次扫描：在输入采样阶段，由于ＸＯ输入映象寄存器由ＯＦＦ转为ＯＮ，则Ｙ１输出映象寄存器在执行程序后变为ＯＮ，同时Ｙ２输出映象寄存器也变为ＯＮ。输出刷新后在输出端子上ＹＯ＝ＯＦＦ、Ｙ１＝ＯＮ、Ｙ２＝ＯＮ。第三次扫描：由于Ｙ１输出映象寄存器为ＯＮ，所以执行程序后ＹＯ也变为ＯＮ。由上述循环扫描过程可见，在输入条件接通后，输出将出现响应延迟。 最大延迟时间有可能占２～３个扫描周期时间，所以响应延迟时间与程序长 度，指令执行速度有关。实际上，输入／输出滞后现象除与上面所说ＰＬＣ的集中输入／输出刷 新，程序循环扫描执行方式有关外，还与输入电路滤波器的时间常数以及继电器输出方式中输出继电器的机械滞后有关。一般地，ＰＬＣ几毫秒乃至几十毫秒的响应延迟，对响应速度要求不高的普通工业系统或设备的控制来讲是无关紧要的，或者说，这些滞后现象是完全允许的。但在那些需要输出对输 入做出快速反应的高速系统或设备的控制中则不能忽视，必须通过合理选择 机型（例如应考虑选用具有快速响应、高速计数及中断处理功能，而且指令执行速度高的ＰＬＣ）和精心设计程序加以解决。虽然ＰＬＣ的扫描工作方式使系统的响应速度受到一定的影响，但从另武汉理工大学硕士学位论文外一个角度却大大提高了系统的抗干扰能力，使可靠性增强。这也是ＰＬＣ 的一个特殊的优点。３．３．２可编程控制器对输入／输出的处理规则根据上述工作特点，可以总结出，ＰＬＣ在输入输出处理方面遵循以下规 则：①输入状态映象寄存器中的数据，取决于与输入端子扳上各输入端相对 应的输入锁存器在上一次刷新期问的状态。 ②程序执行中所需的输入、输出状态，由输入状态映象寄存器和输出状态映象寄存器读出。③输出状态映象寄存器的内容随程序执行过程中与输出变量有关的指令的执行结果而改变。 ④输出锁存器中的数据，由上一次输出刷新阶段时输出状态映象寄存器的内容决定。⑤输出端子板上各输出端的通断状态，由输出锁存器中的内容决定。３．３．３可编程控制器与继电器控制系统的比较１３２】①在可靠性方面ＰＬＣ采用大规模集成电路和计算机技术，以面向工业应用现场的需要而设计，因此可靠性高、功能强、体积小、功耗低、有故障 自渗断功能、维护简便；继电器控制系统结构虽简单清晰，但机械触点多、 连线复杂、故障检查及设备维修比较麻烦：另外体积大、耗能多。②在适应性和通用性方面要实现某种控制时，继电器线路是通过许多真正的“硬”继电器和它们之间的硬接线达到的，控制功能包含在固定线路之 中，功能专一，系统扩充、改装必须变更硬接线、重新设计、重新配置、灵活性差；而ＰＬＣ采用软件编制程序来完成控制任务，编程时所用到的继电 器为内部“软”继电器（其触点数量无限，使用次数任意），外部只需在端子上接入相应的输入输出信号线即可，系统在Ｉ／０点数及内存允许范围内， 可自由扩充，并且可用编程器在线或离线修改程序，以适应系统控制要求的 改变，因此同一ＰＬＣ不改变硬件，仅改变软件，就可适应各种控制，灵活 多变、通用性强。另外ＰＬＣ一般都具有强制和仿真作用，故程序的设计、修改和调试都很方便、安全，可大大缩短系统设计和投运周期。 ③在工作方式上继电器控制系统是并行的，或者说是同时执行的，即该武汉理工大学硕士学位论文吸合的继电器同时吸合，因此为达到某种控制目的，而又要安全可靠，需设 置许多具有制约关系的联锁电路；ＰＬＣ控制系统是串行的，各软继电器处于周期性循环扫描中，受同一条件制约的继电器动作顺序决定于程序扫描顺 序，不存在几个支路并列同时动作的因素，故控制设计可大大简化（由于ＰＬＣ执行程序的时间一般比继电接触器机械触点动作时间要短，而且采用集中输出的方式，有时为保证输出端负载动作可靠，需在软件编程中将联锁条件编 制进去）。 ④新一代ＰＬＣ除具有远程通讯联网功能以及易于与计算机接Ｆ１实现群 控外，还可通过附加高性能模块对模拟量进行处理，从而实现各种复杂的控 制功能，这些对于布线逻辑的继电器控制系统是无法办到的。 ⑤在经济上一般认为在使用少于ｌＯ个继电器的装置中，继电器控制系统比较经济；在需要１０个以上继电器的场合，使用ＰＬＣ比较经济。３．４ＦＸ２Ｎ．１２８ＭＲ可编程控制器【８】机械手肋骨冷弯机控制系统将要采用的ＦＸ２Ｎ．１２８ＭＲ可编程控制器是一种单元式结构的ＰＬＣ（即可编程控制器的ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ接口，输入输出端子、编程器接口、电源，指示灯等都装配在一起的整体装置）。通过扩展单元或扩展模块来增加它的Ｉ／Ｏ点数，利用特殊功能单元来扩展系 统的功能（ＦＸ２Ｎ一４ＡＤ，ＦＸ２Ｎ一４ＤＡ用于模拟控制，ＦＸ２Ｎ．１ＰＧ用于定位控 制，ＦＸ２Ｎ一１ＨＣ用于高速记数，ＦＸ２Ｎ一２３２ＩＦ用于数字通信等）。下面介绍它 的几个主要性能指标： （１）输入，输出点数ＦＸ２Ｎ－１２８ＭＲ有６４点输入，６４点输出（输出接口为继电器型）。（２）应用程序的存储容量 ＦＸ２Ｎ一１２８ＭＲ具有较大的存储容量，内８Ｋ步ＲＡＭ（ＲＵＮ过程中可以更改程序），最大可达１６Ｋ（包括注释）。可装ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ存 储卡盒。（３）运算处理速度处理每条基本指令的时间为Ｏ．０８１．５２／ｘｓ。ｕｓ，处理每条应用指令的时间是（４）编程语言及指令功能 可采用梯形图、语句表等编程语言进行程序编制。基本指令（继电器顺武汉理工大学硕士学位论文控、逻辑指令）有２７种，步进指令（ＳＦＣ程序用指令）有２种，应用指令 （数据的传送、比较和四则运算等）有１２８种。具有丰富的软元件：辅助继 电器３０７２点、状态继电器１０００点、定时器２５６点、计时器２３５点、数据寄 存器２３５点、跳步指针１２８点、中断指针１５点。武汉理上人学硕士学位论文第４章机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统的硬件研究设计目前，适用于工程应用的可编程序控制器种类繁多，性能各异‘４ ４１。在进 行机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统的硬件研究设计中应根据什么进行应用 系统硬件研究设计，机型选择时应注意哪些性能指标都是比较重要的问题（这里是以青山船厂１６００ｋＮ机械手肋骨冷弯机为例）。４．１机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统总体方案【２９】在利用ＰＬＣ构成应用系统时，首先要明确对控制对象的要求，然后根据 实际需要确定控制系统类型和系统工作时的运行方式，这些就是总体方案设计的内容ｉ２５１。４．１．１机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统类型一般来说，由ＰＬＣ构成的单机控制系统可分为下列四种类型：（１）由ＰＬＣ构成的单机控制制系统这种系统的被控对象往往是一台机器 或一条生产流水线。其控制是用一台ＰＬＣ来实现被控对象的控制的，图４一ｌ 是典型的单机控制系统示意图。这种系统对ＰＬＣ的输入／输出点数要求较 少，对存储器的容量要求较小，对控制系统的构成简单明了。这种系统在选用ＰＬＣ时，任何类型的ＰＬＣ都可以选用。在具体选用ＰＬＣ时，不宜将功能和Ｉ／Ｏ点数、存储器容量选得过大，以免造成浪费。虽然这类系统一般不需要与其他控制器或计算机进行通讯，但设计者还应考虑将来是否有通讯联网的需要，如果有的话，则应选择具有通讯功能的ＰＬＣ，以备以后系统功能的增加。（２）出ＰＬＣ构成的集中控制系统这种系统的被控对象通常是由数台机器 或数条流水线构成，该系统是用一台ＰＬＣ控制多台被控设备，图４．２是这种系统的典型示意图，每个被控对象与ＰＬＣ的指定Ｉ／Ｏ相连接。由于采用一台ＰＬＣ控制，因此各被控对象之间的数据，状态的变换不需要另设专门的通信线路。该控制系统多用于控制对象所处的地理位置比较接近，且相互之 间的动作有一定联系的场合。武汉理工大学硕士学位论文可编程控制器▲ｌ＋ｌ被控对象五善 壹图４―２集中控制系统数据总线图４－１单机控制系统（３）由ＰＬＣ构成的分布式控制系统这类系统的被控对象比较多，它们分布在一个较大区域内，相互之间的距离较远，而且各被控对象之问要求经常地交换数据和信息。这种系统的控制由若干个相互之间具有通讯联网功能的 ＰＬＣ构成，系统的上位机可以采ＰＬＣ，也可以采用计算机，如图４―３所示。图４－３分布式控制系统（４）用ＰＬＣ构成远程Ｉ／０控制系统远程Ｉ／０控制系统实际上是集中式控制系统的特殊情况。远程Ｉ／Ｏ系统就是Ｉ／Ｏ模块不与ＰＬＣ放在一起，而是远距离地放在被控发备附近。图４．４是远程Ｉ／０控制系统的构成示意图。武汉理工大学硕士学位论文Ｉ／Ｏ通道图４―４远程Ｉ／Ｏ控制系统（５）机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统的构成本控制系统的控制对象 是机械手肋骨冷弯机，系统构成图如图４―５所示。考虑到以后有可能需要加装数控系统，所以应该选用带有通讯功能的ＰＬＣ。ｌ可编程序控制器ｌ机械手肋骨冷弯机图４－５机械手肋骨冷弯机的ＰＬＣ控制系统工４．１．２机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统的运行方式用ＰＬＣ构成的机械手肋骨冷弯机控制系统有两种运行方式，即手动方 式和程控方式。 （１）手动运行方式在这种运行方式下，操作人员可以通过操作台上的各种按钮和选择丌关（正弯、反弯、左夹紧、左夹松、中夹紧、中夹松、右夹紧、右夹松、双张、双合、进料、回弹等）使机械手肋骨冷弯机进行各种相应的动作。其中正弯，反弯，进料，回弹由相应的顺序控制器实现。 （２）程控运行方式在这种运行方式下，除用手摇移动“弯曲量控制机 构”控制弯曲量外，其它全部动作，如进料、夹紧、放松、弯曲和回弹等， 均使用可编程序控制器进行加工控制，按程序自动完成上述一系列动作。与系统运行方式的设计相对应，还必须考虑停运方式的设计。机械手肋武汉理上大学硕士学位论文骨冷弯机ＰＬＣ的停运方式有正常停运和紧急停运两种。正常停运由ＰＬＣ的 程序执行，当系统的运行步骤执行完且不需要重新启动执行程序时，或ＰＬＣ接收到操作人员的停运指令后，ＰＬＣ按规定的停运步骤停止系统运行；紧急停运方式是在系统运行过程中设备出现异常情况或故障时，若不中断系统运行，将导致重大事故或有可能损坏设备，此时必须使用紧急停运按钮使整个系统停止运行。它是既没有连锁条件也没有延迟时间的停运方式，紧急停运 时，所有设备都必须停运，可编程序控制器的电源被切断。４．２机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统硬件要求系统硬件研究设计必须根据控制对象而定，应包括控制对象的工艺要 求、设备状况、控制功能和Ｉ／Ｏ点数，并据此构成比较先进的控制系统【ｌ ７１。４．２．Ｉ工艺要求工艺要求是系统设计的主要依据，也是控制系统所要实现的最终目的，所以在进行系统研究设计之前，必须了解清楚控制对象的工艺要求。不同的 控制对象，其工艺要求也不相同。机械手肋骨冷弯机“～”程控方式的加工工艺操作流程如图４－６所示。 机械手肋骨冷弯机“一”程控方式的加工工艺操作流程如图４．７所示。熟 悉这两个加工工艺流程对控制程序的开发是非常重要的。武汉理工大学硕士学位论文图４－６机械手肋骨冷弯机“～”程控加工工艺流程堕坚堡三叁堂堡主堂垡堡奎图４―７机械手肋骨冷弯机“一”程控加工工艺流程武汉理上火学硕士学位论文４．２．２设备状况了解了工艺要求后还要掌握控制对象的设备状况，设备状况应满足整个 工艺要求。对控制系统来说，设备又是具体的控制对象，只有掌握了设备状 况，对控制系统的设计才有了基本的依据【４”。因此在掌握设备状况时，既要 掌握设备的种类、多少，也要掌握设备的新旧程度。在机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统中，机械手肋骨冷弯机的全部动作都由油缸驱动。其中正弯，反弯动作由主弯曲油缸带动中机架完成：左夹紧／ 左夹松动作由左夹紧油缸来实现；中央紧／中夹松动作由中夹紧油缸来实现； 右夹紧／右夹松动作由右夹紧油缸来实现；左右两侧机架的双张／双合动作是通过进料油缸来完成的。所有油缸的动作是由相应的电磁阀来控制。４．２．３Ｉ／０点数和种类根据工艺要求、设备状况和运行方式，可以对系统硬件设计形成一个初步的方案【４ ５｜。但要进行详细设计，则要对系统的Ｉ／Ｏ点数和种类有一个精确的统计，以便确定系统的规模、机型和配置。在设计系统Ｉ／Ｏ时，要分清输 入和输出、数字量和模拟量、各种电压电流等级、智能模板要求。 在机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统中，它的Ｉ／Ｏ点数如Ｆ：ＤＩ４４点ＤＯ４４点根据上面的总点数可知采用一台小型ＰＬＣ就能满足要求，Ｉ／０点数的 确定要按实际Ｉ／０点数再加２０％～３０％的备用量。４．３机械手肋骨冷机可编程控制器机型的选择可编程控制器机型的选择需遵循。定的规则来进行，下面首先介绍可编 程控制器机型选择的一般原则，然后对机械手肋骨冷机的可编程控制器的机型进行选择。４．３．１可编程控制器机型选择的一般原则［８１（１）ＣＰＵ的能力ＣＰＵ的能力是可编程控制器最重要的性能指标，也是机型选择时首先 要考虑的问题。可编程控制器的ＣＰＵ能力主要包括：武汉理工大学硕士学位论文①处理器的个数是单处理器还是双处理器或多处理器；处理器是８位的还是１６位或３２位的。根据处理器的个数和位数就可粗略了解该可编程序 控制器的基本特性。②ＣＰＵ存储器的性能从使用角度考虑存储器的性能主要是可供用户使 用的存储器能力，它应包括存储器的最大容量、可扩展性、存储器的种类 ｆＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ）。存储器的最大容量将限制用户程序的多少，一般来讲应根据内存容量估计并留有一定余量来选择存储器的容量。 ③中间标志、计时器和计数器的能力这一性能实际上也体现了软件功 能，中间标志的多少和种类与系统的使用性能具有一定关系。如果构成的系 统庞大、控制功能复杂，就而要较多的中间标志。对于计时器和计数器不但要知道它们的多少还要知道它们的计时和计数范围。④共它的性能参数包括电流消耗，工作环境要求，寿命时间等。（２）Ｉ／Ｏ点数Ｉ／Ｏ点数是可编程序控制器的一个简单明了的性能参数，也是应用设汁的最直接的参数。在机型选择时必须注意以下问题：①产品手册上给出的最大Ｉ／Ｏ点数的确切含义有的是指输入输出的总 点数，有的则分别结出最大输入点数和最大输出点数。 ②要分清模拟量Ｉ／Ｏ点数和数字量Ｉ／Ｏ点数的关系有的产品模拟量Ｉ／Ｏ点数要占数字量Ｉ／Ｏ的点数；有的产品则分别独立给出且互相并无影响。③远从程Ｉ／Ｏ的考虑对于较大的控制系统，控制对象较为分散，一般都要采用远程Ｉ／Ｏ。在选择机型时，要注意可编程控制器是否具有远程Ｉ／Ｏ的 能力和能驱动远程Ｉ／Ｏ的点数。④智能Ｉ／Ｏ的考虑在机型选择考虑Ｉ／Ｏ点数的同时，还要考虑智能Ｉ／Ｏ的能力。具有智能Ｉ／Ｏ模板可方便地解决高速计数、闭环控制等特殊 的控制功能。⑤Ｉ／Ｏ点数的余量。无论如何，在系统硬件设计中要留有充分的Ｉ／Ｏ点数 作为备用。这主要是基于两个方而的考虑：一是系统设计的更改。如果不留有充分的余量，一旦系统设备调整、控制功能增加，就要全部推翻原有设计 好的系统，造成不必要的损失；二是手册上给出的最大Ｉ／Ｏ点数都是在理想情况下获得的参数，一旦满负荷运行，就要影响整个系统的响应速度和可靠性，给系统带来不良的影响。为了保证所设计的控制系统的正常运行，在系 统硬件设计时，应根据实际Ｉ／Ｏ点数留有２０％～３０％的余量。武汉理工大学硕七学位论文（３）响应速度 对于以数字量控制为主的工程应用项目，可编程控制器的响应速度都可满足实际需要，不必给予特殊的考虑。对于模拟量控制的系统，特别是具有较多闭环控制的系统，则必须考虑可编程控制器的响应速度。不同的控制对 象对响应速度有不同的要求，要根据实际需要来选择可编程控制器。控制对 象信号变化速度快，则要求响应速度快；控制对象信号变化慢，则要求响应 的速度就不同。 （４）指令系统由于可编程控制器应用的广泛性，各种机型所具备的指令系统也不完全 相同。从工程应用角度看，有些场合仅需要逻辑运算，有些场合需要复杂的算术运算，而有一些特殊场合还需要专用指令功能。从可编程序控制器本身来看，各个厂家的指令差异较大，但从整体上来说，指令系统都是面向工程技术人员的语言，其差异主要表现在指令的表达方式和指令的完整性上。有些厂家在控制指令方面开发得较强，有些厂家在数字运算指令方面开发得较全，而大多数厂家的逻辑指令方面都开发得较细。在选择机型时，从指令系 统方面注意下述内容：①指令系统的总语句数这一点反映了整个指令所包括的全部功能。 ②指令系统的种类主要应包括逻辑指令，运算指令和控制指令，具体的 需求则与实际要完成的控制功能有关。 ③指令系统的表达方式指令系统表达方式有多种，有的包括梯形图，控制系统流程图，语句表，顺控图，高级语言等多种表达方式；有的只包括其 中一种或两种表达方式。④应用软件的程序结构程序结构有模块化的程序结构，有子程序式的程 序结构。前一种有利于应用软件编写和调试，但处理速度慢；后一种响应速 度快，但不利于编写和现场调试。⑤软件开发手段在考虑指令系统这～性能时，还要考虑到软件的开发手段。有的厂家在此基础上还开发了专用软件，可利用通用的微型机作为开发 手段，这样就更加方便了用户的需要。（５）机型选择的其他考虑 在考虑上述四种性能后，还要根据工程应用实际考虑其他一些因素，这 些因素包括： ①性能价格比毫无疑问，高性能的机型必然需要较高的价格。在考虑满足需要武汉理工大学硕士学位论文的性能后，还要根据工程的投资状况来确定选型ａ②备品备件的统一考虑无论什么样的设备，投入生产后都要具有一定数量的备品备件。在系统硬件设计时，对于一个工厂来说应尽量与原有设备统 一机型，这样就可以减少备品备件的种类和资金积压。同时还要考虑备品备件的来源，所选机型要有可靠的定货来源。 ⑧技术支持选择机型时还要考虑有可靠的技术支持。这些支持包括必要 的技术培训，设计指导，系统维修等内容。４．３．２机械手肋骨冷机ＰＬＣ的选型机械手肋骨冷弯机（以青山船厂１６０ｋＮ程控机械手肋骨冷机为例）由 ＰＬＣ组成的控制系统有４４个输入信号，均为开关量。其中热继电器２个，压力继电器３个，接近开关１０个，时间继电器５个，压差发讯器２个，按钮１４个，拨段开关输入信号８个。 该控制系统中有４４个输出信号，有４个输出信号用于控制电机的启动， 有２１个输出信号用于状态指示，有５个输出信号用于控制时间继电器，有 １４个输出信号用于电磁阀的控制。根据ＰＬＣ选型的有关原则，机械手肋骨 冷弯机的控制系统选用ＦＸ２。．１２８ＭＲ，Ｉ／０点数均为６４点，满足控制要求，而且还有３０％多的余量，输入输出地址分配如表４－ｌ所示。 可编程控制器的接线如图４．８所示。表４―１序号Ｉ ２Ｉ／０地址分配表序号Ｉ输入 地址ＸＯＸ１作用输出地址Ｙ０ Ｙｌ Ｙ２ Ｙ３Ｙ５ Ｙ６ Ｙ７作ｆ｜＿Ｉｊ主机热继电器辅电机Ｍ２控制接触器辅机热继电器主机启动按钮 辅机启动按钮 左夹紧压力继电器 中夹紧压力继电器 右夹紧压力继电器 左夹松高位行程开关２ ３４主电机ＫＭＩ控制接触器主电机ＫＭ２控制接触器 主电机ＫＭ３控制接触器 ＰＬＣ指示灯 主电机启动指示灯辅电机启动指示灯３ ４ ５６７Ｘ２ Ｘ３ Ｘ５ Ｘ６Ｘ７５ ６７８ ９ １０ １１Ｘ１０ Ｘ１１ Ｘ１２ Ｘ１３８ ９１０ １１Ｙ１３ Ｙ１４ Ｙ１５Ｙ１６左夹紧到位指示灯 中夹紧到位指示灯 右夹紧到位指示灯 双张到位指示灯中夹松高位行程开关 右夹松商位行程开关左机架双张极限开关４Ｌ武汉理工大学硕士学位论文１２ １３Ｘ１４Ｘ１５左机架双合极限开关１２ １３１４Ｙ１７ Ｙ２２ Ｙ２３ Ｙ２４ Ｙ２５ Ｙ２６ Ｙ２７ Ｙ３０ Ｙ３１Ｙ３２双台到位指示灯右机架双张极限开关 右机架双合极限开关 反弯极限行程开关 正弯极限行程开关 弯曲量大小控制随动开关进料按钮 回弹按钮辅油路卸荷截止电磁阀 主油路卸荷截止电磁阀 左夹退料控制电磁阀 左夹进料控制电磁阀 右夹进料控制电磁阀 右夹退料控制电磁阀 左夹紧控制电磁阀 左夹松控制电磁阀中夹紧控制电磁阀 中夹松控制电磁阀１４ １５ １６１７Ｘ１６ Ｘ１７Ｘ２０１５ １６１７Ｘ２１ Ｘ２４ Ｘ２５Ｘ３０ Ｘ３ｌ１８ １９２０ ２ｌ ２２ ２３ ２４１８ １９ ２０２ｌ ２２左夹紧按钮中夹紧按钮 右夹紧按钮 正弯按钮Ｘ３２ Ｘ３３ Ｘ３４ Ｘ３５ Ｘ３６Ｘ３７ Ｘ４０Ｙ３３ Ｙ３４ Ｙ３５ Ｙ３６ Ｙ３７ Ｙ４０Ｙ４４２３ ２４ ２５２６右夹紧控制电磁阀 右夹松控制电磁阀 反弯控制电磁阀正弯控制电磁阀 进料按钮指示灯反弯按钮 右夹松按钮 中夹松按钮 左夹松按钮 双张按钮 双合按钮选择～程序控制工作方式 选择一程序控制工作方式２５ ２６２７ ２８２７ ２８ ２９３０ ３ｌ ３２左夹紧按钮指示灯中夹紧按钮指示灯 右夹紧按钮指示灯 正弯按钮指示灯２９３０Ｘ４Ｉ Ｘ４５ Ｘ４７Ｘ５０ Ｘ５１Ｙ４５ Ｙ４６Ｙ４７３ｌ ３２ ３３３４３５选择正弯方向 选择反弯方向选择一进料方向ＹＳＯ Ｙ５１ Ｙ５２Ｙ５３ Ｙ５４反弯按钮指示灯右夹松按钮指示灯 中夹松按钮指示灯 左夹松按钮指示灯 双张按钮指示灯 双合按钮指示灯 控制左夹松时间继电器３３ ３４３５Ｘ５２ Ｘ５３Ｘ５４选择一进料方向 选择大进料量 选择小进料量 左夹松时间继电器输入 中夹松时间继电器输入 右夹松时间继电器输入 回弹控制时间继电器输入小进料量时间继电器输入 主油路压差发讯器３６ ３７３６ ３７３８Ｘ５５ Ｘ６０ Ｘ６ｌ Ｘ６２ Ｘ６３Ｘ６４ Ｘ６６Ｙ５５ Ｙ６０Ｙ６１３８３９３９ ４０ ４Ｉ４２控制中夹松时间继电器 控制右夹松时间继电器 控制回弹时间继电器 控制进料量时间继电器电源指示灯４０ ４１４２Ｙ６２ Ｙ６３Ｙ６４４３ ４４４３ ４４Ｙ６６ Ｙ６７Ｘ６７辅油路压差发讯器高压滤油报警指示灯武汉理工大学硕士学位论文‰…；；警专；”“”暗‰ｉ”一昔，刊詈；一粥 ！女一；～ｓｌｌ 里Ｈ 酬ＰＬＣ……ｉ＿：：ｊ州１｛■日 ±４岸骂磐亩―Ｊ。――◇』Ⅱ｝一：――±誓里＿！＝ｏ！ｒＬ国 二群 蚓 罐―――Ｇｒ―！Ⅱ妊Ｋ“ＰＬ，Ｊ～。Ｉ，搴面一！笔二一―！：口～――ＱＬ口吣――＿［］＿Ⅱ―――ｆ１一ｎ｝――～ｑ＝ｒ―垒Ｌ一一一■］―２Ｌ――――ｆ＝｝雎―［ＬⅡ――――Ｌ｝ｎ――――匕―墼一――――Ｃｈｎ一一～一―｛卜％＆―――（０一ｍＰ二二二善嚣一ｔ”【Ｅ目┃二蓑。＾－ｔ；：＿ｎ”Ｉ★――一々ＪⅢｉ 一――一―＾、ｔｎ――――一■Ｊ＆――［］！！―――――【］一，‘Ｌ―ＨｇⅡ一┃一―！！Ⅱ．一――ｉ―一ｉ雾ｉ―――｛）Ⅱ ’～卫ｑ］旦８青山船厂１６０ｋＮ程控机械手肋骨冷弯机可编程控制器接线图武汉理工大学硕士学位论文４．４机械手肋骨冷弯机ＰＩＧ控制系统硬件研究设计４．４．１动作时间调节方式的研究改进在肋骨加工的过程中，经常需要调节左夹头夹松时间、中夹头夹松时间、右夹头夹松时间、回弹控制时间和进料控制时间。这样就得根据船厂的具体情况提供一种简便的人机接口，以方便进行肋骨加工操作的工人调节动作时间。（１）ＰＬＣ控制系统中时问控制的一般方法 在由ＰＬＣ组成的控制系统中，当需要用到时间控制参数时，一般都是利用ＰＬＣ提供的内部时间继电器来进行时间控制的。对大多数的控制场合， 时间参数都比较固定，不需要经常修改时间，所以，使用ＰＬＣ提供的内部时 间继电器来进行时间控制既方便又节省开支。如果在机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统中采用ＰＬＣ的内部时间继电器来控制左夹头夹松时间、中夹头夹松时间、右夹头夹松时间、回弹时间和进料时间，当需要修改这些时间参数时，先得把编程器与可编程控制器连接好，使可编程控制器处于停止状态（对ＦＸ２Ｎ系列而言），然后通过编程器修改时间参数，最后把修改过的程序重新 传入可编程控制器中。整个过程既费时又麻烦，而且，对船厂进行肋骨加工操作的工人而言，这是一项有相当难度的工作。因此就必须对这几种时间的 控制方式进行研究改进，以方便船厂操作工人的使用。 （２）动作时间调节方式的改进 在船厂加工肋骨时，型材的大小和形状不同，所需的控制时间是不同的，因此，就需要改进时间的控制方式。经过多次反复研究实验，终于找到了一种方便船厂工人修改时间的时间控制方式。把ＰＬＣ与外部的硬件时间继电 器结合起来，通过一定的编程技巧来实现对左夹头夹松时间（Ｔ１）、中夹头 夹松时间（Ｔ２）、右兴头夹松时间（Ｔ３）、回弹控制时间（Ｔ４）和进料控制 时间（Ｔ５）的修改，而不需要修改程序。下面以进料时间控制为例（其它几 种动作时间的修改控制方式进料时间控制方式类似），说明这种时洲控制方式的工作过程。在机械手肋骨冷弯机ＰＬＣ控制系统中，选用ＳＴ３ＰＣ这种型号的时间继 电器，它具有体积小、重量轻、延时精度高、延时范围宽、可靠性好、寿命 长等特点。额定电压：ＡＣｌｌ０ 电器的工作时序如图４．９所示。２２０Ｖ，ＤＣ２４ ４８１１０Ｖ。ＳＴ３ＰＣ电子式时间继武汉理【大学硕士学位论文电源延时常开延时常闭 图４．９ＳＴ３ＰＣ电子式时间继电器工作时序控制进料时间的程序段如图４．１０所示。使用中用的是这个时间继电器的常开触点。当ｓ３１为０时，Ｙ０６４（控制时间继电器的动作）为零，时间继电器不工作，Ｘ０６４（时间继电器的输出作为ＰＬＣ的输入）为０，Ｙ０２４（控 制左机架张开）为０，Ｙ０２６（控制右机架张开）为Ｏ；当ｓ３ｌ为１时，Ｙ０６４为１，时间继电器开始工作（开始计时），Ｘ０６４的值为０，Ｙ０２４和Ｙ０２６的 值由０变为１，左机架和右机架开始张开；当时间继电器完成设定时闻ｔ的 计时时，Ｘ０６４由０变为Ｉ，￥５２为１，ｓ３１由１变为０，Ｙ６４由１变为０，时 间继电器失电停止计时工作，这时左机架和右机架就停止张开的动作，这样 就可完成对进料时间的控制。Ｔ５时间凋得大一些，左机架和右机架就张开 得大一些（只要没到极限位置），一次进料量就大一些；Ｔ５时间调得小一些， 左机架和右机架就张开得小一些，一次进料量就小一些。改变时间继电器的参数设定，就可以达到调节动作时问大小的目的，而不用修改ＰＬＣ的程序。ｊ孔 如矾ｓ３ｌｓＴ争Ｔ＿｜卜――――――――――――――――――――――――――――――士Ｅ７ｂ瞿――――――――一［；。，砧。图４―１０控制进料时间的程序段武汉理工大学硕士学位论文４．４．２操作台控制面板的研究改进机械手肋骨冷弯机操作台控制面板是肋骨加工工人与程控机械手肋骨冷弯机相互作用的“面”，所有的人机信息交流都发生在这个面上，通常称为人机界面。在设计这个控制面板时需要按照人机工程学的有关原理确定按钮和指示灯的形状、大小、颜色和布置。 （１）信号灯和报警信号设计【２１１１４６ｌ信号灯和报警信号是显示装置中不可缺少的组成部分。按其功能分类主要有两类：一类是提供监控者注意或指示监控者应执行什么操作：另一类是 向监控者报告执行系统的运行状态或异常情况等。报警信号显示有一个突出 的特点：一种信号装置只具有一种功能，只指示或报告一种状态，以防止信 号混乱。例如运行信号装置只指示系统在正常运行；报警信号装置只报告某 种不安全情况将要发生或已经发生，故障信号装置只报告系统中出现了故障 或系统中哪一部分出现了什么故障等。信号灯的设计必须符合它的使用目的和使用条件。（Ｉ）亮度确定信号灯的亮度应根据使用场合的背景照明强度和信号灯的颜色。由 于强光信号比弱光信号刺激性大，容易引起注意。所以信号灯的亮度至少高于背景亮度的两倍。在用来显示危险或紧急状态的警告灯和信号灯并用的场 合，警告灯的亮度应明显高于信号灯的亮度。０Ｉ）颜色人们常常对不同的颜色赋予不同的意义。例如人们常把刺激强烈的红色 与危险、故障、停止联系在一起，而把舒适宁静的绿色与安全、正常、通行 联系在一起。信号灯的颜色设计必须与人们所形成的这些概念相一致。因此， 作为警戒、危险、禁止、停顿的标志，使用红色；提请注意使用黄色；安全正常采用绿色。 （１１１）闪光信号闪光信号比稳光信号更引人注意，因此警告信号灯宣用闪光信号。闪光信号通常用于引起操作者特别注意。指示紧急情况，需要操作者立即采取行}