摘 要

随着制造业自动控制技术的不断成熟及其在机械设备上的运用，现在越来越多的工业设备完成了从人工操作向机械自动化的转变，本来需要人工操作的部分现在几乎全部交给机械实现，因此需要设计一套自动控制系统来完成这个过程。本文旨在根据模切机运动部件的运动流程设计出一套电气原理图和PLC自动控制程序，实现模切机的自动控制。

首先对样品模切的手工制作的流程和模切机的机械结构进行调研，了解模切机各机械结构的动作顺序及实现的功能。接着在了解机械结构动作的基础上，设计出贴合实际的模切流程图和自动控制方案，并根据流程图和控制方案画出相应的电气原理图。完成电气原理图后，还需要对实现功能的电气元器件选型，确保程序能在设备上实现。最后，根据完成的自动控制方案和电气原理图在Fatek系列PLC上面完成PLC程序的编制，并进行现场调试。结论部分总结分析了在电气原理图绘制和PLC程序编制调试过程中所取得的成果和经验，并针对遇到的问题提出自己的解决方案和方法。本文所设计的自动控制系统具有一定的实际意义，可为类似的系统设计提供参考。

关键字：模切机；PLC；自动控制。

Abstract

With the continuous maturation of manufacturing automation technology and its use in machinery and equipment, more and more industrial equipment has now undergone a transition from manual operation to machine automation. Now, the part that would otherwise require manual operation is now almost entirely transferred into the machinery implementation, therefore a set of automatic control system is required to be designed to complete this process. This paper aims to design a set of electrical schematic diagram and PLC automatic control program according to the movement process of the moving parts of the die-cutting machine,which can be able to accomplish the automatic control of the die-cutting machine.

First, the hand-made flow of the sample die-cut and the mechanical structure of the die-cutting machine were investigated to understand the sequence of actions and the functions of the mechanical structure of the die-cutting machine. Then, based on the understanding of the mechanical structure movements,a die-cut flow chart and an automatic control scheme that fit the actual design will be designed,and the corresponding electrical schematics were drawn according to the flow chart and the control scheme. After completing the electrical schematic, it is also necessary to select the type of electrical components that finish the function to ensure that the program can be implemented on the device. Finally, the execution of the PLC program on the Fatek system PLC will be completed with the aid of the completed automatic control scheme and the electrical schematic diagram and conduct on-site debugging. The conclusion concludes and analyzes the achievements and experiences gained in the drawing of electrical schematics and the debugging of PLC programs, and proposes solutions and methods for the problems encountered.The automatic control system designed in this paper has certain practical significance and can provide reference for similar system design.

Key Words：Die cutting machine；PLC；Automatic control。

目 录

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景、目的和意义 1

1.1.1课题研究背景 1

1.1.2研究目的及意义 1

1.2PLC在国内外发展现状及发展趋势 2

1.3课题研究内容 3

1.3.1研究方法和理论 3

1.3.2研究的主要内容 4

第二章 自动控制系统方案设计 5

2.1模切工艺及模切机的工艺流程 5

2.2本课题所研究模切机的工艺流程 6

2.3电气设计及电气自动控制设备的选型 9

2.3．1电气原理图的绘制 9

2.3．2低压电气元器件的选型 10

2.3.3传感器的选型 13

第三章 系统逻辑控制模块的设计与实现 15

3.1被控制系统组成 15

3.2PLC系统设计的一般步骤 15

3.3PLC选型及I/O口的定义 16

3.3.1PLC系统概述 16

3.3.2PLC主机的选型 18

3.3.3PLC输入/输出（I/O）的定义 19

3.4PLC程序设计 19

第四章 结论与展望 20

致 谢 21

附录 23

第一章 绪论

1.1课题研究背景、目的和意义

1.1.1课题研究背景

自中国1978年改革开放以来，中国的服装产业发展迅速，并逐渐向着世界第一大服装生产国和出口国的地位靠拢。但是，由于没有时间和技术上的积累沉淀，与全球市场相比，我国服装业发展虽然快速，但是在服装质量和效率上还是不如国外同类产业。比如我国的女性内衣市场，其起步较晚，发展缓慢，一直没有形成一个成熟的市场体系。同欧美内衣市场相比，我国大陆内衣进入市场较晚，一是由于中国人自古以来的保守心态约束了行业的发展，二是技术上的落后也对该市场的发展造成一定的影响。改革开放逐渐拓宽了国人的视野，改变了国人的观念。于是在改革开放约15年后，也就是1993年，中国首届国家级内衣展在北京举行，届时大陆内衣市场进入快速发展阶段。由于中国人口基数大，内衣产业增长迅速，以几乎20%的年增长率高速发展，与此同时，欧美的内衣市场已趋于饱和，我国的内衣市场已逐渐成为最具发展前景的行业之一^[1]。

1.1.2研究目的及意义

随着世界范围内制造业不断向自动化技术靠拢，工业自动生产设备逐渐替代人工生产已成为现代化大生产的趋势。但是由于国内技术的落后，中国早期的服装产业生产都是靠着庞大的人口数量和传统的纺织技术来完成的，这样产品的完成质量和效率都十分低下。经过市场调研发现，如今用于女性内衣生产的自动化设备在市场上较少，且价格都相对偏高。对工人来说，人工作业劳动强度大，且重复性的搬运和缝制工作等诸多因素会给他们带来心理和生理上的负担；对厂家来说，雇佣大量劳动力意味着高成本和高风险。但是，自动生产设备既可实现在恶劣的工作环境中代替人工作业，保障了工人的人身安全，同时，机械作业的高精度和高效率也使得产品的质量更上一层楼，让厂商没有太大的担忧。用全自动化的生产设备，既减少了总的生产成本，又极大的提高了产品质量和生产效率，所以，对文胸罩杯衬料的自动化生产是时代的潮流。

模切机是一种完成模切压痕工艺过程的自动化设备，它起初只用于印刷工艺行业，但是随着它的技术的进步和工作模式，越来越得到了人们的重视，并且将其应用于服装行业。模切机采用小批量多品种的生产方式，为迎合市场变化，它逐渐向自动化、数字化、集成化的方向发展。为提高生产效率、产品质量和精度，如何设计出一套满足于文胸生产模切机的自动化系统设计便是本文的研究内容^[2]-[5]。

1.2PLC在国内外发展现状及发展趋势

在近半个多世纪的时间里，自动控制理论的发展主要经历了四个阶段：经典控制理论阶段、现代控制理论阶段、大系统控制理论阶段和智能控制发展阶段。经典控制理论起源于第二次世界大战期间，主要是以反馈理论为基础。由于经典控制理论只适用于单输入和单输出的状况，随着计算机技术的发展，在20世纪60年代，出现了以线性代数理论和状态空间分析法为基础的现代控制理论。紧接着，得益于电子技术、微电子技术和计算机技术在那个年代飞跃式的进步，在20世纪70年代自动控制理论向着广度和深度继续发展，PLC得出现也得益于此。由于工业生产对于自动化控制的要求愈来愈高，早期的自动化生产设备上所采用的传统控制方式越来越不能满足人们对设备自动化程度的需求，在1969年，美国数字设备公司研制出了世界上第一台可编程控制器并将其运用于实际生产中。

由于PLC是根据美国通用公司所规定的十项基本指标所研制出来的，这十项基本指标也成为了PLC的基本特点：1）编程容易，可在现场修改程序；2）维修方便，采用插件式结构；3）可靠性高于继电器控制柜；4）体积小于继电器控制柜；5）成本可与继电器控制柜竞争；6）具有通讯功能，可将数据直接送入管理计算机；7）可使用115V交流输入电压；8）输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀；9）通用性好，易于扩展；10）用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。总的来说，其特点可以概括为以下五点：1）可靠性高，抗干扰能力强。该特点使得PLC能在恶劣的工业现场环境和干扰源众多的环境下工作，其采用的扫描机制的工作原理更是让PLC对外界干扰具有一定的免疫性，使得PLC渐渐成为工业现场中主要运用的控制器；2）编程容易，简单易学。PLC独有的简洁明了的梯形图语言使得它更容易被工程技术人员掌握。3）功能完善，使用方便。PLC在替代了原有的继电接触器控制方式的同时，还增加了许许多多新的功能，体积也越来越小。4）设计、安装、调试工作量小。PLC实现了将继电接触器的“硬接线”变成“软接线”，使得接线线路简单化。PLC的积木式安装方式和模块化趋势也使得PLC更易于安装。5）体积小，质量轻，能耗低^[6]。

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