設(shè)計(jì)一個(gè)3工位旋轉(zhuǎn)工作臺的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...任務(wù)書課題十二、設(shè)計(jì)一個(gè)3工位旋轉(zhuǎn)工作臺的控制系統(tǒng)動(dòng)作特性其工作示意如以下圖。三個(gè)工位分別完成上料、鉆孔和卸件。工位1：上料器推進(jìn)，料到位后退回等待。工位2：將料夾緊后，鉆頭向下進(jìn)給鉆孔，下鉆到位后退回，退回到位后，工件松開，放松完成后等待。工位3：卸料器向前將加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待?？刂埔蠊ぷ髋_示意圖1〕用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動(dòng)、半自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)調(diào)整方式。2〕手動(dòng)調(diào)整采用按鈕點(diǎn)動(dòng)的控制方式。3〕系統(tǒng)處于半自開工作方式時(shí)，每執(zhí)行完成一個(gè)工作循環(huán)，用一個(gè)起動(dòng)按鈕來控制進(jìn)入下一次循環(huán)。4〕系統(tǒng)處于全自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行。5〕系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)不很復(fù)雜，采用4臺電機(jī)。6〕對于局部與順序控制和工作循環(huán)過程無關(guān)的主令部件和控制部件，采用不進(jìn)入PLC的方法以節(jié)省I/O點(diǎn)數(shù)。7〕由于點(diǎn)數(shù)不多，所以用中小型PLC可以實(shí)現(xiàn)。時(shí)間安排第1-2天：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)查閱相關(guān)文獻(xiàn)；第3-6天：選擇一種適宜的設(shè)計(jì)方法，制定詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出滿足要求的電器控制系統(tǒng)并驗(yàn)證其正確性；第7-8天：編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告；繪制相關(guān)電氣圖紙。第9-10天：提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告；進(jìn)展課程設(shè)計(jì)辯論。所需提交的材料1〕編寫輸入輸出對照表。包括信號名稱、外部元件號、內(nèi)部繼電器號2〕繪制PLC外部接線圖3〕繪制功能流程圖；4〕編寫、調(diào)試梯形圖或語句表程序目錄任務(wù)書0第1章課程設(shè)計(jì)任務(wù)說明11.1課題簡介11.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)概述1第2章課程設(shè)計(jì)任務(wù)分析22.1設(shè)備機(jī)構(gòu)組成分析22.2設(shè)備工作過程分析2第3章控制方案設(shè)計(jì)33.1總體方案設(shè)計(jì)33.2電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)43.3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)43.3.1系統(tǒng)控制與信號分析43.3.2I/O分配表53.3.3I/O端子接線圖6第4章控制流程分析74.1功能圖74.2梯形圖84.3語句表11課程設(shè)計(jì)心得14參考文獻(xiàn)15課程設(shè)計(jì)任務(wù)說明課題簡介隨著信息技術(shù)的普及和開展，尤其是跨入2000年后，紅外技術(shù)得到了迅猛開展，機(jī)械加工的方法和手段也逐漸變得豐富起來，各種先進(jìn)技術(shù)被人們引入機(jī)械行業(yè)中來形成各種新興學(xué)科。三工位工作臺旋轉(zhuǎn)機(jī)床設(shè)備在機(jī)加工等自動(dòng)化機(jī)床設(shè)備中得到廣泛引用，通過控制工作臺旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)在加工過程中同時(shí)完成上料和卸料工作，并能實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，大大提高了工作效率,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。ＰＬＣ的處理器速度和功能在不斷增加，已開展成具有邏輯控制功能過程控制功能運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能等的多功能控制器，加上它的價(jià)格低廉、操作簡便、改變功能靈活易用、維護(hù)工作量小等優(yōu)勢，使PLC在工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化中獲得廣泛應(yīng)用。目前ＰＬＣ已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到廣泛應(yīng)用，它具有構(gòu)造簡單易于編程、性能優(yōu)越、可靠性能高、維修方便和使用方便的一系列優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)應(yīng)用以西門子S7-200系列PLC來實(shí)現(xiàn)控制鉆床三工位工作臺旋轉(zhuǎn)控制設(shè)計(jì)。在上料和卸料工位設(shè)計(jì)適宜的機(jī)械手，從而實(shí)現(xiàn)無人上料和卸料工作。鉆床加工三工位工作臺是由送料、鉆孔、卸載三局部組成。工作臺每旋轉(zhuǎn)120°完成一個(gè)工位，循環(huán)運(yùn)行。來實(shí)現(xiàn)工件的快速送料、鉆孔、卸載的流水作業(yè)系統(tǒng)。課程設(shè)計(jì)任務(wù)分析設(shè)備機(jī)構(gòu)組成分析該3工位旋轉(zhuǎn)工作臺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是由PLC系統(tǒng)控制電路、電源電路、紅外發(fā)射與接收電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路和外殼等組成。設(shè)備工作過程分析基于PLC的3工位旋轉(zhuǎn)工作臺控制系統(tǒng)主要由送料、鉆孔、卸載三局部組成。工作臺每旋轉(zhuǎn)120°完成一個(gè)工位，循環(huán)運(yùn)行，來實(shí)現(xiàn)工件的快速送料、鉆孔、卸載的流水作業(yè)系統(tǒng)。三個(gè)工位如下：工位1：工作臺旋轉(zhuǎn)到工位1后上料器推進(jìn)，料到位后退回等待。工位2：工工作臺旋轉(zhuǎn)到工位2后，夾緊裝置將料加緊，鉆頭向下進(jìn)給鉆孔，下鉆到位后退回，退回到位后工件松開，放松完成后等待。工位3：工作臺旋轉(zhuǎn)到工位3后，卸料器向前將加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。工作臺可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)控制運(yùn)行，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)要求，工作過程中工作臺每旋轉(zhuǎn)120°，相應(yīng)位置的機(jī)械手依次完成送料、鉆孔、卸載三個(gè)主過程?？刂品桨冈O(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)基于PLC的3工位旋轉(zhuǎn)工作臺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是通過PLC技術(shù)編寫出必要的軟件程序進(jìn)展控制。3.1.1控制要求〔1〕用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動(dòng)、半自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)調(diào)整方式?！?〕手動(dòng)調(diào)整采用按鈕點(diǎn)動(dòng)的控制方式。包括上料進(jìn)、退操作、工件夾緊、放松操作，鉆頭下降、上升操作，卸料進(jìn)、退操作，工作臺旋轉(zhuǎn)操作?！?〕系統(tǒng)處于半自開工作方式時(shí)，每執(zhí)行完成一個(gè)工作循環(huán)，用一個(gè)啟動(dòng)按鈕來控制進(jìn)入下一次循環(huán)?！?〕系統(tǒng)處于全自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行。〔5〕上料器、夾緊裝置、卸料器、鉆頭上下運(yùn)動(dòng)由液壓缸驅(qū)動(dòng)。夾緊力由壓力繼電器檢測控制。鉆頭旋轉(zhuǎn)、工作臺旋轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.1.2制定控制方案〔1〕用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動(dòng)、半自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)調(diào)整方式?！?〕手動(dòng)調(diào)整采用按鈕點(diǎn)動(dòng)的控制方式。〔3〕系統(tǒng)處于半自開工作方式時(shí)，每執(zhí)行完成一個(gè)工作循環(huán)，用一個(gè)啟動(dòng)按鈕來控制進(jìn)入下一次循環(huán)?！?〕系統(tǒng)處于全自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行。〔5〕系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)不很復(fù)雜，采用三臺電動(dòng)機(jī)：主動(dòng)電動(dòng)機(jī)、液壓電動(dòng)機(jī)和工作臺旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。除了主軸轉(zhuǎn)動(dòng)和工作臺旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)外，其他所有所有運(yùn)動(dòng)都可以采用液壓傳動(dòng)?！?〕對于局部與順序控制和工作循環(huán)過程無關(guān)的主零部件和控制部件，采用進(jìn)入PLC的控制方式以到達(dá)方便控制。電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)三工位旋轉(zhuǎn)工作臺控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)主要由兩大局部，其中最主要的就是運(yùn)輸小車的PLC梯形圖設(shè)計(jì)，也就是程序設(shè)計(jì)；其次是液壓控制原理圖的設(shè)計(jì)。三工位旋轉(zhuǎn)工作臺控制系統(tǒng)在很大程度上是利用繼電器實(shí)現(xiàn)的，而最初的PLC就已經(jīng)有很完善的繼電器控制功能了。在這里選用PLC控制完全是對癥下藥，根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容我們不難發(fā)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)有21個(gè)輸入信號和10個(gè)輸出信號。選用任何一個(gè)系列的PLC都不能滿足輸入點(diǎn)的個(gè)數(shù)，也就是任何一個(gè)S7-200單片機(jī)都需要擴(kuò)展。而CPU226的又很貴，所以在此選用CPU224外加一個(gè)EM221的擴(kuò)展模塊就能滿足要求。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制與信號分析紅外發(fā)射與接收電路的工作原理紅外發(fā)光二極管VD1和RP1組成紅外發(fā)光電路，可調(diào)電阻RP1用作降壓限流，通過調(diào)節(jié)RP1的大小，使紅外發(fā)光二極管VD1的工作電流限制在90mA之內(nèi)，以免發(fā)光管電流過大而燒毀，并保證其正常工作。I/O分配表現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)都大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，具有功能強(qiáng)、構(gòu)造緊湊、系統(tǒng)可靠等特性。分配表如下表1所示：表1：輸入輸出信號對照表輸入信號名稱外部元件內(nèi)部地址輸出信號名稱外部元件內(nèi)部地址手動(dòng)運(yùn)行選擇SA4-1I0.0送料器推進(jìn)電磁閥YA1Q0.0半自動(dòng)運(yùn)行選擇SA4-2I0.1送料退回電磁閥YA2Q0.1全自動(dòng)運(yùn)行選擇SA4-3I0.2工件夾緊電磁閥YA3Q0.2上料器推進(jìn)按鈕SB1I0.3工件放松電磁閥YA4Q0.3上料器退回按鈕SB2I0.4鉆頭下降電磁閥YA5Q0.4工件夾緊按鈕SB3I0.5鉆頭上升電磁閥YA6Q0.5工件放松按鈕SB4I0.6卸料推進(jìn)電磁閥YA7Q0.6鉆頭下降按鈕SB5I0.7卸料退回電磁閥YA8Q0.7鉆頭上升按鈕SB6I1.0工作臺轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器KM1Q1.0卸料器退出按鈕SB7I1.1鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器KM2Q1.1卸料器退回按鈕SB8I1.2工作臺旋轉(zhuǎn)按鈕SB9I1.3上料到位行程開關(guān)SQ1I1.4上料退回到位行程開關(guān)SQ2I1.5鉆頭下降到位行程開關(guān)SQ3I1.6鉆頭上升到位行程開關(guān)SQ4I1.7卸料器推進(jìn)到位行程開關(guān)SQ5I2.0卸料器退回到位行程開關(guān)SQ6I2.1工作臺旋轉(zhuǎn)到位行程開關(guān)SQ7I2.2放松到位行程開關(guān)SQ8I2.3壓力繼電器觸點(diǎn)SP1I2.4I/O端子接線圖PLC輸入輸出I/O接線圖如圖3-1所示：圖3-1I/O接線圖控制流程分析功能圖整個(gè)軟件控制模塊局部包括紅外信號接收模塊和信號輸出模塊兩個(gè)局部。根據(jù)三工位旋轉(zhuǎn)工作臺的控制要求，在不同的工位能同時(shí)進(jìn)展加料、鉆孔加工和卸料。根據(jù)課程設(shè)計(jì)的具體要求，分析并設(shè)計(jì)如下流程圖4-1與圖4-2：圖4-1圖4-2控制流程圖梯形圖主程序的功能分析主程序是將輸入的信號進(jìn)展識別和處理運(yùn)算，然后輸出相應(yīng)的碼值給驅(qū)動(dòng)芯片，使驅(qū)動(dòng)芯片帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)其功能。根據(jù)課題要求，在相應(yīng)軟件上具體做出控制系統(tǒng)梯形圖并且自動(dòng)生成語句表。三工位旋轉(zhuǎn)工作臺控制梯形圖如下：網(wǎng)絡(luò)1語句表課程設(shè)計(jì)心得兩周的課程設(shè)計(jì)完畢了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，與同學(xué)分工合作，和同學(xué)們相互探討，相互監(jiān)視。學(xué)會了合作，學(xué)會了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處事。此次課程設(shè)計(jì)主要其實(shí)是對PLC的控制功能進(jìn)展練習(xí)了解掌握，而在三工位工作臺旋轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計(jì)中跟多要求的是我們對PLC經(jīng)典控制模塊——繼電器控制局部進(jìn)展設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)之初面臨著兩個(gè)不同的選擇方案一：在工作循環(huán)時(shí)只對一個(gè)工件進(jìn)展加工；二、在工作時(shí)對三個(gè)工件同時(shí)加工。第一種方案效率低，但是設(shè)計(jì)起來簡單。第二種方案加工效率高但是中間各個(gè)工序的加工時(shí)間對工作臺旋轉(zhuǎn)時(shí)間有影響。經(jīng)過多方面論證，最后我選擇了第二種方案提高了生產(chǎn)效率。通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體工程、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識，于是圖書館和網(wǎng)絡(luò)成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會使我們受益非淺。在設(shè)計(jì)過程中，有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，為以后的工作積累了經(jīng)歷，增強(qiáng)了信心。參考文獻(xiàn)[1]魏永廣.現(xiàn)代傳感技術(shù)[M].遼寧：東北大學(xué)出版社，2001[2]羅志增.機(jī)器人感覺與多信息融合[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．6[3]羅志增．簡易紅外接近覺傳感器[M]．北京：全國青年第三屆機(jī)器人學(xué)研討會論文集，1990[4]周堅(jiān).單片機(jī)輕松入門[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,2004,2[5]張毅坤等.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1998[6]劉光斌.單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)用抗干擾技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2003[7]張友德趙志英涂時(shí)亮.單片微型機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)〔第四版〕[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2005[8]耿德根.單片機(jī)創(chuàng)新開發(fā)與機(jī)器人制作[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,2005,3[9]劉文濤.單片機(jī)語言C51典型應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京:人民郵電出版社,2005.10[10]張毅剛,譚曉均.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1997.07[11]祁偉.單片機(jī)C51程序設(shè)計(jì)教程與實(shí)驗(yàn)[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,2006.1[12]張虹.匯編語言程序設(shè)計(jì)[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005[13]陳永甫.紅外探測與控制電路[M].北京：人民