摘 要本设计是为了对应矽钢片自动堆叠装置，所设计的控制系统。以利用堆叠设备，自动完成矽钢片的堆叠。在文中，主要是按工艺要求控制真空吸盘，吸取规格大小各不相同的矽钢片，并通过伺服电机和气缸，将矽钢片移动到指定位置进行迅速而精确的堆叠。为了满足堆叠的要求,需要利用PLC以及触摸屏。通过二者的相互配合，为彼此提供反馈，从而完美的实现系统的运行。
目 录
1. 绪论 1
1.1课题的目的与意义 1
1.2课题研究的现状与趋势 1
1.2.1国外研究进展 1
1.2.2国内研究进展 2
2. 系统总体方案设计 4
2.1系统设计要求 4
2.2控制过程方案的制定 5
2.3自动控制方案的制定 5
2.4手动控制方案的制定 6
2.5显示界面与输入方案的制订 6
2.6经济、环境、社会因素分析 6
3. 控制系统的硬件设计 7
3.1 PLC的选择 7
3.2 PLC端口的详细分配 8
3.3伺服电机和伺服驱动器型号的选用 10
3.3.1伺服电机型号的选取 10
3.3.2伺服驱动器的选择 17
3.4真空发生器及真空吸盘的选型 19
3.4.1真空发生器的选型 19
3.4.2真空吸盘的选型 23
3.5气缸的选型 25
3.6电磁阀的选型 25
3.7传感器的选择 26
4. PLC 程序的编写 29
4.1 设计程序的前提 29
4.2 PLC程序 29
4.2.1选取自动/手动流程 31
4.2.2手动调控总流程 32
4.2.3自动控制总流程 34
5. 触摸屏的确定及其画面设计 39
5.1触摸屏的确定 39
5.2触摸屏界面的设计 39
5.2.1创建新的工程文件 39
5.2.2触摸屏登录界面的设计 40
5.2.3参数设置界面的创建 40

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5.2.4触摸屏的主界面设计 41
5.2.5自动控制界面的创建 42
5.2.6手动控制界面的设计 42
结束语 44
参考文献 45
附录1.元器件清单 46
附录2.接线原理图 47
附录3.气动原理图 48
附录4.元器件布置图 49
附录5.PLC软元件注释表 50
附录6.PLC流程图 52
附录7.PLC程序梯形图 53
致谢 84
绪论
1.1课题的目的与意义
S11型变压器铁芯一直以来采用Z11型矽钢片进行制造，每一片矽钢片仅厚0.35mm。加之变压器行业较为传统，长期使用人工堆叠，以至效率不高，品质难以保证。这种较为落后的生产工艺，不仅效率低，在一定程度上也限制了变压器企业的长久发展。铁芯是变压器的核心,它制作水平的高低，既影响其品质，也同样关系到设备运行的可靠性与安全性。矽钢片堆叠需要考虑到：如何抓取矽钢片，抓取过程中不损伤矽钢片表面，堆叠位置的精确定位，以及高效的实现这一系列堆叠工序。本课题就是要设计一款基于PLC的矽钢片自动堆叠控制系统，旨在代替人工完成变压器铁芯的堆叠工序，以求高效的同时提高铁芯的品质。
由于矽钢片自动堆叠装置是以控制系统为媒介，来实现堆叠的自动化。因此借助此媒介，能将要求尽可能变为装置所能达到的操作。
1.2课题研究的现状与趋势
铁芯作为变压器的核心，其叠放工艺大多数情况都是采用手工叠放矽钢片。工人一向依托经验来判断叠放的精度，因此生产过程中不易保证产品的品质。而矽钢片自动堆叠装置精确可控，其不仅摆脱了人工的不确定性因素，并且还具备生产效率高，产品品质好等优点，渐渐地成为了许多研究机构和变压器制造企业的研究重点。目前，变压器生产领域已渐渐向自动化靠拢，要求越来越高，矽钢片的自动堆叠问题也逐步显现。矽钢片自动堆叠装置在德国发展较快，水平也相对较高。我国相较于德国而言，在矽钢片自动堆叠装置的研究方面还处于起步阶段。近年来，企业对变压器铁芯的生产精度要求越来越高，矽钢片的自动堆叠也已经成为了一个热点问题。为了实现矽钢片高精度、高效率的叠片，对现存矽钢片自动堆叠的研究情况进行了分析，以便于对矽钢片自动堆叠进行理论研究、研制和实现。
1.2.1国外研究进展
因为矽钢片铁芯工艺长久以来的特殊性，最开始都由工人手工对其进行堆叠。手工工序繁琐复杂，时常因为工人的失误，从而造成误差。20世纪40年代，德国企业率先提出了在变压器铁芯叠装方面要实现自动化代替人工的要求。变压器铁芯所用的矽钢片无法实现自动堆叠，这一问题极大地拖住了变压器行业的发展，变压器企业到达了一个难以逾越的瓶颈。20世纪50年代，德国乔格公司率先研发出矽钢片线剪切装置，其装置可以横纵剪线，极大地缓解了矽钢片尺寸误差大，毛刺超标等问题，降低了变压器生产过程中不必要的损耗。矽钢片制造技术的改进，提高了矽钢片的品质，促使矽钢片的堆叠变得更加容易，为此后其自动化矽钢片堆叠设备的研发打下了基础。此后乔格公司在此基础上研制出了矽钢片自动堆叠设备，其主要依靠气动机械手实现对矽钢片的堆叠。由于设计独特，效率高，一段时间内占据了大量的堆叠装置市场份额。除了乔格公司，位于瑞士的阿斯通公司的矽钢片堆叠设备也紧追着乔格公司，迅速占据了一席之地。其研发的矽钢片堆叠设备的磁性传输堆料装置，可以避免矽钢片抓取过程中产生的抖动，在降低损耗方面存在优势，受到了许多企业的追捧。如今，工业机器人也渐渐地被应用到了变压器铁芯制造方面，凭借其独特的灵活性，高精度的机械臂，先进的操控方式，越来越受到变压器制造企业的青睐。目前，有两家国外公司掌握了用于堆叠矽钢片的机器人技术。它们便是乔格（德国）以及阿尔斯通（瑞士）。出于国外对于国内的技术封锁等因素，能够查到的有关国外矽钢片自动叠片装置的资料相当匮乏。仅了解到乔格公司已拥有了堆叠机器人技术，铁芯的生产向着低成本，低损耗前进了一大步，也拥有了更高的生产效率。

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