PLC在自動(dòng)刀庫系統(tǒng)中的應(yīng)用

可編程控制器(PLC)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的通用自動(dòng)控制設(shè)備。功能強(qiáng)大稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。在本設(shè)計(jì)中，利用西門子S7-200系列simpleprogramming,convenieusedinindustrialproduction,isregardedasoneofthemainpillarsofmodernf可編程控制器是用戶的非接觸式設(shè)備。可以通過更改程序來更改程序。所以，可以在初步設(shè)計(jì)階段選擇可編程控制器，并可以在實(shí)施階段確定過程。另一方面，從制造可編程控制器的制造商的角度來看，沒有必要在制造階段根據(jù)用戶的訂購(gòu)要求來設(shè)計(jì)控制器，這適合于批量生產(chǎn)。由于其可靠性高，編程簡(jiǎn)單，易于使用，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可編程控制器正成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界范隨著中國(guó)逐步進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)階段并即將加入世界貿(mào)易組織(WTO),國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)之間的界限將變得越來越模糊。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)際一體化是大趨勢(shì)，正在改變過去的生產(chǎn)方式，管理模式迫在眉睫。這種轉(zhuǎn)變不僅適用于大型企業(yè)，也適用于中小型企業(yè)。所以我們要追求自動(dòng)化生產(chǎn)。自動(dòng)化生產(chǎn)保證了交貨時(shí)間和產(chǎn)品的高質(zhì)量。提高了生產(chǎn)效率帶來了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約人工，最大程度上節(jié)約第1章研究方案 具?？删幊炭刂?PLC),數(shù)字控制(NC)等可以自由更改。靈活適應(yīng)工作循環(huán)控制②刀具重復(fù)定位精度高。(1)鼓(盤)式彈匣主軸箱圓盤式刀庫主軸刀庫中的刀具圖1.1鼓式刀庫圖(2)鏈?zhǔn)降稁戽準(zhǔn)降稁烊鐖D2.2所示1圖1.2鏈?zhǔn)降稁靾D(4)我們初步的設(shè)計(jì)框架組件分為固定部分和旋轉(zhuǎn)部分，由鋁型材和玻璃框架組成。立柱，弧形任何位置都可以密封；窗臺(tái)玻璃由(3+3)夾層玻璃制成?；?mm厚的鋼化玻璃，弧形壁玻璃一般采用(4+4)夾層玻璃，安全可靠。刀庫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.3所示。圖1.3刀庫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(3)控制系統(tǒng)：由可編程控制器PLC,變頻器和功能開關(guān)組成。(5)安全系統(tǒng)：主要有接觸式和非接觸式安全傳感器。旋轉(zhuǎn)刀的入口柱配有傳感器。如果按下擠壓刀，它將立即停止運(yùn)行。橡皮條恢復(fù)正常，并且刀自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。每個(gè)吸水扒的內(nèi)邊緣均配有內(nèi)置防撞傳感器。當(dāng)撞到物體或行人時(shí)，它會(huì)立第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)固定，工件旋轉(zhuǎn)并加工成不成形的工件；另一個(gè)是通過車削工具(刀架)的水平和本設(shè)計(jì)中的刀庫系統(tǒng)由六種刀具組成。六種工具的選擇按鈕由按鈕SB1-SB6刀。5S工具更換完成后。換刀過程中另出，外圍通信，浮點(diǎn)功能指令。FX系列PLC當(dāng)前有128條功能命令。隨著應(yīng)用領(lǐng)調(diào)取當(dāng)前刀時(shí)(圖中為1號(hào)刀)刀盤不動(dòng)作。機(jī)械手在1號(hào)位，調(diào)取5號(hào)和6號(hào)刀時(shí)，刀盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)取刀具示意圖如圖機(jī)械手在1號(hào)位，調(diào)取2、3、4號(hào)刀時(shí)，刀盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)取刀具如圖3.2所圖3.2刀盤逆轉(zhuǎn)調(diào)取2.4刀30把刀具的裝配圖的原理與6把刀具的原理幾乎相同，只是多了刀具的而已PLC可以對(duì)邏輯控制器進(jìn)行編程。邏輯控制器是可編程的存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)可以執(zhí)行面向用戶的指令的程序，例如邏輯運(yùn)算，序列控制，同步，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算以及模擬運(yùn)算。入口和出口控制各種類型的機(jī)器或生產(chǎn)過程?？删幊踢壿嬁刂破鞯墓δ茉谡麄€(gè)系統(tǒng)中起著重要作用。如果一個(gè)好的，可靠的電源系統(tǒng)不能正常工作，那么可編程邏輯控制器的制造商也將非常重視電源的設(shè)計(jì)和制造。通常，交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)的范圍內(nèi)，PLC可以直接連接到交流網(wǎng)絡(luò)，而無需采取其他措施。PLC使用數(shù)字和模擬輸入和輸出來控制各種類型的機(jī)器或生產(chǎn)過程。PLC是微計(jì)算機(jī)技術(shù)和常規(guī)繼電器觸點(diǎn)控制技術(shù)的結(jié)合?？朔藦?fù)雜的機(jī)械觸點(diǎn)布線，繼電器觸點(diǎn)控制系統(tǒng)的低可靠性，高功耗，低通用性和低靈活性的問題，從而最大程度地發(fā)揮了微處理器的優(yōu)勢(shì)。3.1電機(jī)的確定根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中電機(jī)所需功率按下式計(jì)算：由電動(dòng)機(jī)至轉(zhuǎn)動(dòng)軸的傳動(dòng)總效率為：取η?=0.98,η?=0.97,η?=0.99,則總的傳動(dòng)效率為：n=0.98?×0.973×0.99=0.則可以計(jì)算出電機(jī)的功率由于刀庫還應(yīng)能承受一定的風(fēng)阻，以及旋轉(zhuǎn)刀庫周圍無條件與曲壁刀庫間的摩方案型號(hào)額定功率(KW)轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)比滅速器表3.2方案二電機(jī)參數(shù)表方案型號(hào)額定功率轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)比減速器2傳動(dòng)，可見方案2比較合適。即選用JXJ1-35-0.75擺線針輪減速器三相異步電機(jī)。通過分析旋轉(zhuǎn)刀控制的要求，共有22個(gè)PLC控制輸入信號(hào)和8個(gè)輸出觸點(diǎn)。根據(jù)保留的觸點(diǎn)數(shù)量10%-20%,輸入觸點(diǎn)應(yīng)至少為30,輸出觸點(diǎn)應(yīng)至少為10。O觸點(diǎn)的分析主要包括：開關(guān)的輸入字節(jié)數(shù)：30×10=300切換輸出字節(jié)數(shù)：10×8=80系統(tǒng)推斷計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器字節(jié)數(shù)：8×2=16總共需要大約396字節(jié)的容量。再加上20%的預(yù)留空間，則1K程序容量就足系列中，安裝了一個(gè)高計(jì)數(shù)器來中斷來自特定輸入繼電器的高頻脈沖，這擴(kuò)大了PLC的范圍。系統(tǒng)選擇西門子系列作為SIMATIC-S7-200PLC。根據(jù)PLC模型，主電路電壓為AC(110一220)V,輸入電壓參數(shù)為24V,電流為5/7mA,繼電器的輸出電壓為150V,DC30V以下。表3-3控制系統(tǒng)電氣元件表序號(hào)符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格1電磁鎖2急停開關(guān)3停止按鈕開關(guān)4停止按鈕開關(guān)5高速按鈕開關(guān)6高速按鈕開關(guān)7中速按鈕開關(guān)8中速按鈕開關(guān)9殘疾按鈕開關(guān)殘疾按鈕開關(guān)熱繼電器報(bào)警指示燈常速指示燈高速指示燈低速指示燈過載報(bào)警鈴參數(shù)性能指標(biāo)程序存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量I/O點(diǎn)數(shù)256位指令類型149種指令基本指令執(zhí)行時(shí)間擴(kuò)展I/O模塊數(shù)量7塊記時(shí)/記數(shù)區(qū)256記時(shí)器/記數(shù)器且必須將交流電路連接到RC電路。RC電路的電阻可以是51到120歐姆，電容管可以選擇為1A的管，其額定電壓為電源電壓的3倍。為了分析PLC輸入端子的電阻，自治電阻為3kOhm。對(duì)于當(dāng)前的DC24V,這是標(biāo)準(zhǔn)電流，并且輸入端口保65歐姆。圖如圖3.1所示。為了保護(hù)電路(短路保護(hù)),需要保險(xiǎn)絲FU。該選擇基于以下事實(shí)：熔體的額定電流IR大于線路工作電流I(I=2A),因此選擇RL1-15,熔體額定電流為4。紅色(十字型)。如表3.5所示。表3.5輸出地址分配表輸出地址信號(hào)內(nèi)容Q0.0上電及報(bào)警信號(hào)Q0.1電磁鎖控制繼電器Q0.2電動(dòng)機(jī)啟停(變頻器智能端子FWD)Q0.3速度控制(變頻器職能端子X2)速度控制(變頻器職能端子X1)Q0.6直流制動(dòng)(變頻智能端子REV)Q0.7變頻器復(fù)位(變頻智能端子RESET)Q1.0常速運(yùn)行狀態(tài)Q1.1高速運(yùn)行狀態(tài)Q1.2低速運(yùn)行狀態(tài)數(shù)控裝置通數(shù)控裝置通指合代碼Q1.3過載報(bào)警3.4加工中心PLC輸入輸出接線圖在本設(shè)計(jì)中，使用換刀控制模式。在隨機(jī)換刀控制中，換刀位置是隨機(jī)的。刀具選擇命令與刀具編號(hào)無關(guān)，并且會(huì)隨機(jī)變化。此命令僅用于本機(jī)工具編號(hào)。卸下新刀后，可以將工具存儲(chǔ)在原始道具中，而無需更換工具。即，一次完成換刀和換刀，從而減少了換刀時(shí)間。圖3.3顯示了刀架號(hào)的T功能處理。刀號(hào)符合判定回轉(zhuǎn)指令刀號(hào)符合判定回轉(zhuǎn)指令回轉(zhuǎn)控制反饋軍一個(gè)完整的PLC設(shè)計(jì)由I/O配置表、軟件流程圖、梯形圖和指令表組成。本次表3.6是30把刀具的I/O及內(nèi)部繼電器元件分配表表3.6I/O及內(nèi)部繼電器元件分配表刀位檢測(cè)指定當(dāng)前值刀號(hào)指定設(shè)定值刀號(hào)復(fù)位按鈕軟件換刀命令用于設(shè)定D200和D201的值刀庫正向回轉(zhuǎn)刀庫反向回轉(zhuǎn)刀庫減速回轉(zhuǎn)刀庫停轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)標(biāo)志正轉(zhuǎn)標(biāo)志反轉(zhuǎn)標(biāo)志減速標(biāo)志起動(dòng)脈沖復(fù)位脈沖刀具檢測(cè)脈沖差值內(nèi)存當(dāng)前值內(nèi)存設(shè)定值內(nèi)存十十位數(shù)個(gè)位數(shù)值號(hào) —X15—X12X4KM4刀庫停轉(zhuǎn)KM3刀庫減速KM2刀庫反向回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)刀位檢測(cè)QsX03.5加工中心PLC控制的軟件流程圖為了更為簡(jiǎn)單的分析30把刀具的工作過程，我們通過軟件流程圖慢慢的進(jìn)行N差值為負(fù)值?YYN差值>半數(shù)?Y差值小于半數(shù)處理N差值<=2?Y檢測(cè)道具Y是正轉(zhuǎn)?當(dāng)前值>30?Y當(dāng)前值>30?YN差值減1→差值內(nèi)存停轉(zhuǎn)標(biāo)志有效?停轉(zhuǎn)標(biāo)志有效?N反轉(zhuǎn)標(biāo)志有效輸出反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)標(biāo)志有效反轉(zhuǎn)標(biāo)志有效輸出反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)標(biāo)志有效輸出正轉(zhuǎn)減速標(biāo)志有效輸出減速圖3.4刀庫轉(zhuǎn)位控制流程圖設(shè)：a通過X1按鈕分配當(dāng)前值，以模擬D200中的數(shù)先存儲(chǔ)1,先在X10～X17中設(shè)置X10,然后按X1按鈕);PLC接受CNC的T指令后，將設(shè)定值發(fā)送到D201,并由X2賦值(方法同上);換刀時(shí)，CNC發(fā)出換b.按下復(fù)位按鈕X3,PLC產(chǎn)生復(fù)位脈沖M130,并將1#刀旋轉(zhuǎn)到刀庫的刀具0MOVK2X10D200當(dāng)前值6MOX3復(fù)位按鈕12PLSM120產(chǎn)生啟動(dòng)脈沖X4軟件換刀21PLSM130產(chǎn)生復(fù)位脈沖24MOVK1D201設(shè)1#刀位為復(fù)位位置BOND0M12061M101D0>=15時(shí)置正轉(zhuǎn)標(biāo)志SUBSUBK30D0D0小于半數(shù)處理73M1x0刀具檢測(cè)89PLSM140產(chǎn)生刀具檢測(cè)脈沖圖3.5刀庫自動(dòng)轉(zhuǎn)位控制梯形圖(a)Y0M140K30M6DD200D200>30時(shí)，1=D200D200D200=0時(shí)，30=D200每檢測(cè)一刀套，M100D200=D201時(shí)置停轉(zhuǎn)標(biāo)志Y0刀庫正轉(zhuǎn)Y1刀庫反轉(zhuǎn)Y2刀庫減速Y3刀庫停轉(zhuǎn)圖3.6刀庫自動(dòng)轉(zhuǎn)位控制梯形圖(b)數(shù)據(jù)寄存器D201,X3或X4動(dòng)作時(shí)，產(chǎn)生啟動(dòng)脈沖，并使M0-M13這個(gè)區(qū)間的輔首先將D201-D200存于D0中，再判斷DO是否為負(fù)值，如果是負(fù)值，就將其補(bǔ)碼存于D0中，與此同時(shí)，判斷D0的值使換刀的最小旋轉(zhuǎn)角小于180度，當(dāng)M0小于2時(shí)要減速，這是為了提高定位精度。出大量的操作結(jié)果。在實(shí)際控制中，只需將控制程序中的I/O觸點(diǎn)連接到相應(yīng)的表3.7將9#刀轉(zhuǎn)至取刀位的運(yùn)行結(jié)果(刀庫反轉(zhuǎn))步驟操作內(nèi)容X17～X10狀態(tài)(二進(jìn)操作說明運(yùn)行結(jié)果1PLC“RUN”亮2按動(dòng)X1亮3按動(dòng)X2亮4按動(dòng)X4換刀命令亮55次按動(dòng)X0亮6第6次按動(dòng)7第8次按動(dòng)點(diǎn)亮),并且D200中的刀具號(hào)為9。圖3.8和圖3.9為現(xiàn)實(shí)生活中所能見到的自動(dòng)刀庫的真實(shí)設(shè)備。圖3.8自動(dòng)刀庫的實(shí)物圖附錄X3復(fù)位按鈕12PLSM120產(chǎn)生啟動(dòng)脈沖X4軟件換刀21PLSM130產(chǎn)生復(fù)位脈沖24MOVK1D201設(shè)1#刀位為復(fù)位位