基于PLC控制的相交管道接口切割機仿真設計

第一章 緒論

1.1 研究背景意義

隨著工業水平的不斷提高，生產生活中對鋼結構應用得越來越廣泛，其中有很大一部分屬于直徑較大且普遍用于化工，油氣，地下水管網等工程項目中，這些項目中往往涉及到兩管甚者多管相交焊接。

國內外對大型管材的切割技術不斷發展突破，但是對相交管道的相貫線切割普遍由大型多軸（5軸、6軸聯動的）數控機床，或是采用機械手、機械臂，配備相應的控制柜，控制輔助軟件，實行自動切割。但存在以下幾點不足：

大型機床，機械手臂成本昂貴，中小企業無法承擔；

控制算法及編程復雜，軟件成本高；

操作復雜，工人上手慢，學習時間長；

市面上已有的爬管式切割機只能實現管材的切斷，不能實現圓弧、相貫線的切割。本設計在市場上已有的切割機基礎上進行改進，仿真設計一種基于PLC程序控制的爬管式切割機，具有切割相貫線，圓弧等功能。

1.2 國內外現狀

    國內外對大型管材的切割技術不斷發展突破，出現了以等離子切割技術，數控火焰切割技術，激光切割技術等為代表的自動化切割技術。

1.3 目標和方向

    目標：實現設定數值撥碼開關參數之后的自動化切割；

方向：本設計以相貫線數學參數模型為理論基礎,將三維相貫線曲線轉換為二維平面曲線，對切割曲線進行插補算法分析，在外部硬件——數值開關對切割參數中的主管支管直徑R、r以及主管支管之間的夾角α進行設定，選用適合做定位控制的FX3U-48MT類型PLC，對算法進行編程控制，從而對鋼管相貫線進行切割；

本設計的關鍵問題在于解決切割機的結構設計、插補算法設計、PLC程序編寫這三個問題。

目錄

第一章 緒論- 2 -

1.1 研究背景意義- 2 -

1.2 國內外現狀- 3 -

1.3 目標和方向- 3 -

第二章 結構方案設計- 4 -

2.1 SolidWorks軟件- 4 -

2.2支撐架設計- 6 -

2.3主機設計- 7 -

第三章 插補算法設計- 8 -

3.1相貫線函數模型建立- 8 -

3.1.1相貫線概念- 8 -

3.1.2相貫線函數模型建立- 8 -

3.1.3二維函數模型轉變- 11 -

3.2插補算法設計- 14 -

3.2.1插補概念- 14 -

3.2.2插補算法分析設計- 14 -

圖3.9  插補示意圖第四章 系統硬件設計- 16 -

4.1傾角傳感器：- 17 -

4.2 模數轉換模塊- 18 -

4.3 數值撥碼開關- 19 -

4.4 PLC模塊- 20 -

4.4.1 PLC介紹- 20 -

4.4.2 PLC的選型- 21 -

4.4.3 PLC的I/O端子分配- 21 -

4.5 步進電機選型及配件選型- 22 -

4.6 步進驅動器選型- 24 -

第五章 控制程序設計- 25 -

5.1切割系統程序流程圖- 25 -

5.2軟件介紹- 26 -

5.2.1編程軟件- 26 -

5.2.2仿真軟件- 27 -

5.3模擬量轉換程序- 27 -

5.3.1讀寫指令- 27 -

5.3.2 模塊初始化BFM單元- 28 -

5.3.3 本課題的讀取A/D程序- 28 -

5.4 PID運算程序- 29 -

5.4.1 PID運算指令- 29 -

5.4.2 PID控制邏輯- 30 -

5.4.3 本課題PID控制程序- 30 -

5.5手動點動程序- 31 -

5.5.1相對定位指令DDRVI- 31 -

5.5.1結束標志位M8029- 32 -

5.6自動運行程序- 32 -

第六章  總結- 34 -

參考文獻- 35 -

附錄B  系統總程序- 36 -