機電控制與可編程序控制器課程設計報告

1、機電控制與可編程控制器技術課程設計說明書題 目： 泡沫塑料自動切邊機設計專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化學生姓名：學 號：班 級:指導教師：設計地點：設計時間：泡沫塑料切片機控制原理切片機的控制要求(1)原理圖切片機控制系統(tǒng)原理，如圖2-1所示，切割厚度由4位撥盤開關設定輸入，范圍為000.0199.9mm。在刀架電機的轉(zhuǎn)軸上裝有調(diào)速齒輪，沿圓周均勻開 5個槽，使用二線制接近開關，電機轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)1圈，向PC發(fā)出5個計數(shù)脈沖，轉(zhuǎn)兩圈刀架高度變化1mm,接近開關發(fā)出10個脈沖，根據(jù)設定的切割厚度可以簡單的計算出PC應計的脈沖個數(shù)。電機軸轉(zhuǎn)速為1。轉(zhuǎn)/秒，PC的計數(shù)頻率應達到50HZ,因此，采用CPM

2、2A的單相高速計數(shù)功能，它的計數(shù)頻率可達操作指令撥盤 開關CP輸VI2A輸入5KHZoAA帶父向后向前s 臺囿流 臺而- 調(diào)速齒輪圖2-1為切片機控制系統(tǒng)原理圖(2)工作原理示意圖泡沫塑料切片機把泡沫塑料切成一片片一定厚度的海綿，其工作原理如圖2-2所示。泡沫塊置于臺面上，切割開始時， 使臺面后移到限位，接著刀架下降一定位移量并鎖住，然后臺面帶動泡沫快一起前移至限位， 旋轉(zhuǎn)的刀片隨之切割出一片一定厚度的海綿，臺面再后移至限位，不斷重復上述過程。臺面的體積為長、寬、高分別為1米、0.5米0.005米的鐵塊?；鬃蠼z杠右絲杠滑套臺面圖2-2切片機工作原理示意圖2.2 PLC控制系統(tǒng)的功能如下（I）

3、兩種工作狀態(tài)：手動或自動。工作方式由選擇開關S1確定，輸入點00011接通時為 手動方式，斷開時為自動方式。由手動進入自動時，先停止手動狀態(tài)工作，按下自動啟動按鈕后, 根據(jù)撥盤開關設定厚度值，進行自動切割。過程如圖2-3所示。由自動進入手動時，先停止自動狀 態(tài)開關，然后操作人員操作手動按鈕，控制切片機的動作。（2）面向前或向后移動時，帶鋸電動機先啟動，一旦帶鋸電動機停轉(zhuǎn)，臺面前移或 后移就立即停止。（3）須在帶鋸電動機啟動時（即刀片旋轉(zhuǎn)）時才能進行磨刀控制。（4）無論在手動或自動方式下，當按下總停按鈕后，除了帶鋸，磨刀外，刀架、臺面的動作立即停止。（5）電接通后，臺面剎車交流接觸器KM7立即接

4、通。在自動方式下使用高速計數(shù)器，用編程器設置口乂6642的內(nèi)容為0114,表示使用高速計數(shù)的加模式、軟復位，在DM0000DM0003中為高速計數(shù)器建立中斷比較表：DM0000比較的次數(shù)（在程序中置為1）DM0001目標值1低4位（在程序中計算設置）DM0002 目標值1高4位（在程序中置為0000 ）DM0003 比較1中斷子程序號（在程序中下置為000）后到位到位臺面向后 落刀臺面向前前到位圖2-3 自動方式下的工作流程硬件電路設計主電路圖切片機控制系統(tǒng)的主電路如圖 3-1所示。它共有5個電機，帶鋸電機驅(qū)動刀片旋轉(zhuǎn)；兩個磨刀電機帶動砂輪對刀片研磨，使刀片鋒利；臺面電機為直流電機 （直流電由

5、晶閘管直流調(diào)速裝置供給），驅(qū)動臺面前移或后移；刀架電機通過蝸輪 /蝸桿傳動機構(gòu)驅(qū)動左、右絲桿正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，刀架隨滑套上移或下移， 刀架電機制動方式為電磁剎車，電磁剎車使用制動電磁鐵；QF1控制五臺電機的通斷情況；FU1FU3分別對四臺電機起過載保護作用；當電路某臺電機出現(xiàn)故障時，空氣開關QF會自動跳匝，使故障電機與電路分離，便于維修人員的檢修，又不影響系統(tǒng)的工作。KM1KM7為交流接觸器的常開主觸頭，通過程序?qū)涣鹘佑|器M5的控制。線圈通斷的控制從而達到對電機的控制。FR1FR2對各臺電機起（過流、斷相、短路、過 載）保護作用，保證電路的正常工作。晶閘管直流調(diào)速裝置主要控制直流電機PLC外部電路

6、圖本設計選用日本歐姆龍 CPM2A系列可編程控制器控制電機的切片， 切片機的工作方式有兩種；自動和手動。CPM2A是一臺設有20點，30點，40點和6。點DO端子的PLC。它有兩種輸出方式分別為：繼電器輸出型和晶體管輸出型，并有二種電源可用。為使PLC的I/O容量提高到最大的120點I/O ,與CPU單元連接的擴展單元可多達三個。有三個擴展單元可用：20點I/O單元有12點輸入單元和 8點輸出單元。將 3個20點I/O單元與60內(nèi)裝I/O緞子的CPU單元連接就得到120點I/O的最大I/O容量。本設計在兩種方式下的輸入點共有30個（輸入端子有24個，輸出端子有6個），超出PLC本身24個輸入點

7、，由于手動和自動只能以一種方式工作，故某些輸入點可以分時復用，一點頂兩點用，還考慮留有15%20%余量，所以本系統(tǒng)選用 60點I/O端子的PLCoPLC外部接線圖如圖3-2所示。其中，高速計數(shù)的輸入點是00000； QF2是控制PLC的電源通斷，F(xiàn)U4對PLC以及其外部電路起過載保護作用；S 1選擇開關對工作方式進行選擇（手動或自動），接通是為手動方式，斷開時為自動方式；SB0為落刀按鈕，控制落刀程序；SB1為抬刀按鈕，控制抬刀程序；SB2臺面向前按鈕；SB3為臺面向后按鈕；SB4為刀架停止按鈕；SB5為臺面停止按鈕；SB6為帶鋸啟動按鈕；SB7為帶鋸停止按鈕；S2為磨刀開關，控制磨刀程序；S

8、B8為總停按鈕；SB9自動啟動按鈕；ST1為落刀限位開關；ST2為抬刀限位開關；ST3臺面前到位開關；ST4臺面后到位開關；撥盤開關用來輸入一位十進制數(shù)的。9,或一位十六進制數(shù)的 。F；四個撥盤開關分別用來設定百、十、個小數(shù)位數(shù)，利用每個撥 盤開關的撥碼盤調(diào)整各撥碼開關的值；二極管對PC輸入點進行擴展避免形成寄生電路，導致自動和手動輸入相互干擾，造成混亂；FR1FR2熱繼電器起到過載保護作用；KM1KM7交流接觸器線圈，用來控制交流接器的閉合與斷開；KM5、KM6分別為KM5、KM6接觸器輔助觸頭控制線圈 KM5、KM6、KM7的先后工作的順序；KM3、KM4分別為KM3、KM4接觸器的輔助觸

9、頭控制線圈KM3、KM4的先后工作順序。在自動方式下，SBOSB5按鈕失去作用；在手動方式下，撥盤開關輸入無效。I/O分配表(1)輸入單元撥盤開關4個分別為小數(shù)位、個位、十位、百位接近開關SW1個選擇開關S1 1 個磨刀開關S22個按鈕SBOSB9 10個限位開關ST1ST4 4個(2)輸出單元交流接觸器線圈 KM1KM7 7個輸入點23個，輸出點7個，為考慮到以后對系統(tǒng)的擴展，在PLC選型號時須留有15%20%的備用點，所以選用 60點I/O端子的PLC°(I/O 分配表 見表3-3)制程序設計控制程序分三部分來設計的分別：公用程序、手動程序、自動程序。其中公用程序完成對帶鋸電機、

10、磨刀電機、臺面剎車的控制。手動或自動的工作狀態(tài)由20002表示，當20002為“ 0”時表示手動狀態(tài)，為“ 1”時表示自動狀態(tài)。1公用程序設計程序圖5-1所示為公用程序，主要完成對帶鋸電機、磨刀電機、臺面剎車的控制。按下外部硬件電路圖中的按鈕 SB6, 00001常開觸點得電閉合，帶鋸電機0100001003010040100200011J MP (04) 00圖5-1公用程序線圈得電電機運行工作并自鎖，01000輔助常開觸點閉合，同時臺面剎車 01002繼電器得電運行；按下外部硬件電路圖中的 S2磨刀開關，00003常開觸點得電閉合磨刀線圈01001得電電機運行工作；按下外部硬件電路圖中的選

11、擇開關 S1, 00011常開觸點得電閉合，JMP( 04) 0。跳轉(zhuǎn)指令執(zhí)行，執(zhí)行手動控制程序。2手動程序的設計ANDW指令ANDW (34)為字邏輯與運算指令，II是輸入數(shù)據(jù)1,其范圍是：IR、SR、HR、AR、LR、*DM、TC、DM、*DM、#o 12是輸入數(shù)據(jù)2 其范圍是：IR、SR、HR> AR> LR、TC、DM、#o R是結(jié)果通道，其范圍是：IR、SR、HR、AR、LR、DM、*DM。當執(zhí)行條件為ON時; 將輸入數(shù)據(jù)1和輸入數(shù)據(jù)2按位進行邏輯與運算，并把結(jié)果存入通道 R中。對標志位的影響：當間接 尋址DM不存在25503為ON；當結(jié)果為0000時25506為ON。程

12、序如圖5-2所示，20002為“ 0”時進入手動工作狀態(tài)，RESET20002 置手動工作標志。按下外部硬件電路圖中的按鈕SB6, 00001常開觸點得電閉合，帶鋸電機01000線圈得電電機運行工作并自鎖，01000輔助常開觸點閉合，01000輔助常閉觸點斷開：按下外部硬件電路圖中的按鈕SB0, 00106常開觸點得電閉合，SET01005落刀置位。按下外部硬件電路圖中的按鈕SB1, 00107常開觸點得電閉合，SET01006抬刀置位。當外部限位開關ST1閉合時，常開觸點00006得電閉合；RESET01005落刀復位；當外部限位開關ST2閉合時，常開觸點00007的電閉合，RESET 01

13、006抬刀復位；當按下外部硬件電路圖中的按鈕SB4,常開觸點00110得電閉合，RESET 01005落刀以及RESET 01006臺刀同時復位。按下外部硬件電路圖中的按鈕SB2, 00108常開觸點得電閉合，SET01003臺面向前置位。按下外部硬件電路圖中的按鈕SB3, 00109常開觸點得電閉合，SET01004臺面向后置位。按下外部硬件電路圖中的按鈕 SB5, 00111常開觸點得電閉合， RESET 01003臺面向前以及 RESET 01004臺面向后復位。當外部限位開關ST3閉合時，常開觸點 00008得電閉合，RESET 010003臺面向前復位。當外部限位開關ST4閉合時，常

14、開觸點 00009得電閉合，RESET01004臺面向后復位。當按下外部硬件電路圖中的按鈕SB8時，常開觸點00004得電閉合，RESET01005落刀、RESET01006抬刀、RESET 01003臺面向前、RESET 01004臺面向后都復位。JME（05）0為跳轉(zhuǎn)結(jié)束指令，說明了手動程序執(zhí)行已完成。3自動程序設計當20002為“ 1”時，切片機進入自動控制狀態(tài)，在自動程序里，選用 23000-23005這6個內(nèi)部輔助繼電器作為工作的步標志，控制循環(huán)動作，其功能表如圖5-3所示。普通計數(shù)器對外部事件的計數(shù)頻率受到掃描周期（一般數(shù)十ms）及輸入濾波器時間常數(shù)（180ms）限制，而高速計數(shù)器

15、的計數(shù)頻率不受這兩者的影響，從而可以獲得較高的 計數(shù)頻率（CPM2A高速計數(shù)器的最大響應頻率為20kHz）。CTBL指令 比較表登記指令CTBL （ 63 ）,用來登記一個高速計數(shù)器的比較表。（1） 格式：P 是定義符，取000。C是控制數(shù)據(jù)，取值范圍是：000、001、002、003oTB是比較表開始通道，其范圍是：IR、SR、HR、AR、LR、DM、*DMO（2 ）功能：當執(zhí)行條件為ON時，根據(jù)控制數(shù)據(jù)C的值，完成表9所示的4種功能之一。當 C=000或002時，TB的內(nèi)容是比較次數(shù)（BCD ） , TB+1的內(nèi)容是目標值1的低4位（BCD ）, TB+2的內(nèi)容是目標值1的高4位（BCD

16、） , TB+3的內(nèi)容是比較1的中斷子程序號；TB+4的內(nèi) 容是目標值2的低4位（BCD ） , TB+5的內(nèi)容是目標值2的高4位（BCD ） , TB+6的內(nèi)容是比 較2的中斷子程序號；，依次類推。當 C=001或003時，TB的內(nèi)容是下限值 1的低4位 （BCD ） , TB+1的內(nèi)容是下限值1的高4位（BCD ） , TB+2的內(nèi)容是上限值1的低4位（BCD ）,TB+3的內(nèi)容是上限值1的高4位（BCD ） , TB+4的內(nèi)容是比較1的中斷子程序號；TB+5的內(nèi) 容是下限值2的低4位（BCD ） , TB+6的內(nèi)容是下限值2的高4位（BCD ） , TB+7的內(nèi)容是上 限值2的低4位（B

17、CD ） , TB+8的內(nèi)容是上限值2的高4位（BCD ） , TB+9的內(nèi)容是比較2的 中斷子程序號；，依次類推。表51 CTBL指令控制數(shù)據(jù)的定義C功 能000登記一個目標值比較表，并啟動比較001登記一個區(qū)域比較表，并啟動比較002登記一個目標值比較表，用 INI指令啟動比較003登記一個區(qū)域比較表，用 INI指令啟動比較程序如圖5-4所示，初始步的產(chǎn)生及中間步的轉(zhuǎn)換不是采用通常的啟保停電路的結(jié)構(gòu)形式，而是用SET/RESET （置位/復位）指令來實現(xiàn)啟保停電路功能的。按下外部硬件電路圖中的按鈕SB6 , 00001常開觸點得電閉合，帶鋸電機 01000線圈得電電機運行工作并自鎖，010

18、00輔助常開觸點閉合，01000輔助常閉觸點斷開：選擇開關S1打到自動時，JMP （ 04 ）00跳轉(zhuǎn)指令執(zhí)行，執(zhí)行自動控制程序。DIFU （ 13 ） 20001為上升沿微分指令，當20001的條件由OFF變?yōu)镺N （即上升沿）時，繼電器20001維持一個掃描周期的 ON狀態(tài)；20001常開觸點閉合：ANDW（34）清輸出；MOV（ 21 ） #000 IR230 所有步清零；MOV （ 21 ） #0001 DM000為 DM000 置 1 ； MOV （ 21 ） #000 DM002 為 DM002 清 0 ；MOV （ 21 ） #000 DM003 為 DM003 置 000 ；

19、RESET20000 自動運行標志清零；SET 20002 置自動工作標志；SET 23000步。置位,23000常開觸點得電閉合；25315為初始化脈沖。按下外部硬件電路圖中的按鈕SB9, 00005常開觸點得電閉合，SET 20000自動運行標志置1, 20000常開觸點得電閉合；SET 23001步1置位，23001常開觸點的電閉合、RESET 23000步0復位； 01004線圈得電臺面后移；當外部限位開關ST4得電閉合時，00009常開觸點得電閉合，常閉觸點 斷開，SET23002步2置位，23002常開觸點得電閉合；RESET 23001步1復位；MOV ( 21 ) IR001

20、DM0001> MOVB ( 82) IR000 #1210 DM0001讀撥盤開關設定值，將脈沖數(shù)送至DM001 ( DM002已置0) ； 2520。高速計數(shù)器復位；CTBL ( 63)登錄比較表目標值比較開始； SET23003步3置位；RESET23002步2復位；23003常開觸點得電閉合，01005線圈得電落刀； 限位開關ST1得電閉合：00006常開觸點得電閉合，常閉觸點斷開SET 23005步5置位； RESET23003步3復位。23005常開觸點得電閉合，01006線圈的電抬刀至上限位：ST2限位開關 得電閉合，00007常開觸點閉合，常閉觸點斷開，SET 23000步0置位；RESET2000。自動運行 標志清零；RESET 23005步5復位；JME(05) 01自動完成，SBN ( 92) 000中斷子程序，25313常ON開關，使SET 23004步值置位，RESET 23003步3復位。RET ( 93)子程序返回。CPM2A小數(shù)位dcigDieCCMO1JD3 G7 個