基于PLC控制的相交管道接口切割机仿真设计

第一章 绪论

1.1 研究背景意义

随着工业水平的不断提高，生产生活中对钢结构应用得越来越广泛，其中有很大一部分属于直径较大且普遍用于化工，油气，地下水管网等工程项目中，这些项目中往往涉及到两管甚者多管相交焊接。

国内外对大型管材的切割技术不断发展突破，但是对相交管道的相贯线切割普遍由大型多轴（5轴、6轴联动的）数控机床，或是采用机械手、机械臂，配备相应的控制柜，控制辅助软件，实行自动切割。但存在以下几点不足：

大型机床，机械手臂成本昂贵，中小企业无法承担；

控制算法及编程复杂，软件成本高；

操作复杂，工人上手慢，学习时间长；

市面上已有的爬管式切割机只能实现管材的切断，不能实现圆弧、相贯线的切割。本设计在市场上已有的切割机基础上进行改进，仿真设计一种基于PLC程序控制的爬管式切割机，具有切割相贯线，圆弧等功能。

1.2 国内外现状

    国内外对大型管材的切割技术不断发展突破，出现了以等离子切割技术，数控火焰切割技术，激光切割技术等为代表的自动化切割技术。

1.3 目标和方向

    目标：实现设定数值拨码开关参数之后的自动化切割；

方向：本设计以相贯线数学参数模型为理论基础,将三维相贯线曲线转换为二维平面曲线，对切割曲线进行插补算法分析，在外部硬件——数值开关对切割参数中的主管支管直径R、r以及主管支管之间的夹角α进行设定，选用适合做定位控制的FX3U-48MT类型PLC，对算法进行编程控制，从而对钢管相贯线进行切割；

本设计的关键问题在于解决切割机的结构设计、插补算法设计、PLC程序编写这三个问题。

目录

第一章 绪论 - 2 -

1.1 研究背景意义 - 2 -

1.2 国内外现状 - 3 -

1.3 目标和方向 - 3 -

第二章 结构方案设计 - 4 -

2.1 SolidWorks软件 - 4 -

2.2支撑架设计 - 6 -

2.3主机设计 - 7 -

第三章 插补算法设计 - 8 -

3.1相贯线函数模型建立 - 8 -

3.1.1相贯线概念 - 8 -

3.1.2相贯线函数模型建立 - 8 -

3.1.3二维函数模型转变 - 11 -

3.2插补算法设计 - 14 -

3.2.1插补概念 - 14 -

3.2.2插补算法分析设计 - 14 -

图3.9  插补示意图第四章 系统硬件设计 - 16 -

4.1倾角传感器： - 17 -

4.2 模数转换模块 - 18 -

4.3 数值拨码开关 - 19 -

4.4 PLC模块 - 20 -

4.4.1 PLC介绍 - 20 -

4.4.2 PLC的选型 - 21 -

4.4.3 PLC的I/O端子分配 - 21 -

4.5 步进电机选型及配件选型 - 22 -

4.6 步进驱动器选型 - 24 -

第五章 控制程序设计 - 25 -

5.1切割系统程序流程图 - 25 -

5.2软件介绍 - 26 -

5.2.1编程软件 - 26 -

5.2.2仿真软件 - 27 -

5.3模拟量转换程序 - 27 -

5.3.1读写指令 - 27 -

5.3.2 模块初始化BFM单元 - 28 -

5.3.3 本课题的读取A/D程序 - 28 -

5.4 PID运算程序 - 29 -

5.4.1 PID运算指令 - 29 -

5.4.2 PID控制逻辑 - 30 -

5.4.3 本课题PID控制程序 - 30 -

5.5手动点动程序 - 31 -

5.5.1相对定位指令DDRVI - 31 -

5.5.1结束标志位M8029 - 32 -

5.6自动运行程序 - 32 -

第六章  总结 - 34 -

参考文献 - 35 -

附录B  系统总程序 - 36 -