工作臺自動往返運動

1、儡傅那業(yè)浄況ZIBO VOCATIONAL INSTITUTE課程設計報告課題名稱 工作臺自動往返控制姓 名斌學號 201103120087所在系 電子電氣工程學院專業(yè)年級電氣自動化技術指導教師賢溫職稱 教授2013年10月10日目錄摘 要 1.Abstract2.一、緒論 3二、總體要求 4三、操作要求 5四、整體方案 6五、設計容 7一 ) 機械部分各參數(shù)選 7二 ) 確定步進電機的型號 .7三) 電氣部分 9六、調試 151.6七、結論參考文獻 1.7致謝1. 8摘要中型企業(yè)普遍采用了先進的自動化系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行控制但絕大部分小型企業(yè)尚未應用自動化系統(tǒng)和產(chǎn)品對生產(chǎn)過程進行控制。因此PL

2、C在我國的應用潛力遠沒有得到充分發(fā)揮。我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度普遍較低 PLC產(chǎn)品有很大 的應用空間如機械行業(yè) 80 以上的設備仍采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進行控制。 隨著競爭的日益加劇越來越多的小型企業(yè)將采用經(jīng)濟、 實用的自動化產(chǎn)品對生產(chǎn) 過程進行控制以提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和競爭實力。 在自動化生產(chǎn)線上有些生產(chǎn) 機械的工作臺需要按一定的順序實現(xiàn)自動往返運動并且有的還要求在某些位置 有一定的時間停留以滿足生產(chǎn)工藝要求。用PLC程序實現(xiàn)運料工作臺自動往返順 序控制不僅具有程序設計簡易、 方便、可靠性高等特點而且程序設計方法多樣便 于不同層次設計人員的理解和掌握。關鍵詞：PLC、自動化、順序控制、工作

3、臺、控制電路AbstractChinese large and medium-sized businesses generally dopted advanced automated system for production process control but most small enterprises were not yet available automation system and products to the production process control. Therefore PLC application in our country is far from p

4、otential into full play. Our industrial enterprise automation degree is generally low and the application of PLC products have very big space such as mechanical industry more than 80 of the device is still using traditional relays and contactor controlling. As more and more fierce market competition

5、 more and more small businesses will adopt economic and practical automation products on production process control in order to improve the economic benefit of enterprise and competitiveness. according to certain order the realization of automatic round-trip sport and some still requirements in some

6、 places have certain time stays to meet the production process requirements. With PLC program realization shipped materials workbench automatic round-trip sequence control not only has the program design of simple and easy convenient the reliability high characteristic and the program design methods

7、 are various facilitate different levels design personnel understanding and mastering.Keywords ：Programmable Logic Controller，automation ，sequence control，table, control circuit、緒論1.1 課題背景在自動化生產(chǎn)線上有些生產(chǎn)機械的工作臺需要按一定的順序實現(xiàn)往返運動并且有的還要求在某些位置有一定的時間停留以滿足生產(chǎn)工藝要求。用PLC程序實現(xiàn)工作臺自動往返順序控制不僅具有程序設計簡易、 方便、可靠性高等特點而 且程序設計方法

8、多樣便于不同層次設計人員的理解和掌握。本文以西門子 S7-200 PLC為例提出基于工作臺自動往返順序控制的PLC程序設計方法。1.2 課題意義對于現(xiàn)在的電氣行業(yè)發(fā)展來說是具有非常深遠的代表意義的， 并且電氣行業(yè) 能夠發(fā)展到現(xiàn)在的成果具有非常大的坎坷和困難， 所以說如今的電氣行業(yè)已經(jīng)成 為了時代的先鋒， 成為社會上很多行業(yè)發(fā)展的必備條件， 貫穿著社會的生產(chǎn)和發(fā) 展，并且給科學發(fā)展技術帶來了巨大的影響，是典型的代表產(chǎn)業(yè)。自動化機器體系和機器人雖然在一定程度上可以代替人的體力勞動和腦力 勞動，但它畢竟只是由各種機械、精密儀表、電子計算機、人工智能、傳動裝置 等組裝起來的機器， 是生產(chǎn)資料。 在生產(chǎn)

9、過程中， 這些生產(chǎn)資料作為生產(chǎn)的物的 因素，只是轉移自身的價值， 即在生產(chǎn)商品的使用價值的同時， 把自身的價值轉 移到新產(chǎn)品中去。 它只是資本家獲取剩余價值不可缺少的物質條件， 是作為雇傭 工人的勞動的“吸收器”發(fā)揮作用的，是生產(chǎn)剩余價值的手段。二、總體要求2.1使用PLC實現(xiàn)工作臺往返循環(huán)工作的控制。工作臺前進及后退由步進 電動機通過絲杠拖動。2.2點動控制能分別實現(xiàn)工作臺前進和后退的點動控制。2.3自動循環(huán)控制單循環(huán)運行即工作臺前進及后退一次循環(huán)后停止在原位 碰到換向行程開光時不掩飾6次循環(huán)計數(shù)控制即工作臺前進及后退 1次1個循環(huán) 每碰到換向行程開關時 停止3秒后再運行循環(huán)6次后停止在原位

10、原位在SQ2處, 采用光柵尺實現(xiàn)工作臺位置檢測。2.4自動循環(huán)控制線路為了使步進電動機的正反轉控制與工作臺的左右運動相配合在控制線路中設置了四個位置開關 SQ1 SQ2 SQ3和SQ4并把它們安裝 在工作臺需限位的地方。其中 SQ1 SQ2被用來自動換接電動機正反轉控制電路 實現(xiàn)工作臺2的自動往返行程控制SQ3 SQ4被用來作終端保護以防止SQ1 SQ2 失靈工作臺越過限定位置而造成事故。在工作臺的 T形槽中裝有兩塊擋鐵擋鐵 1只能和SQ1 SQ3相碰撞擋鐵2只能和SQ2 SQ4相碰撞。當工作臺運動到所限 位置時擋鐵碰撞位置 開關使其觸頭動作自動換接電動機正反轉控制電路通過機 械傳動機構使工作

11、臺自動往返運動。工作臺行程可通過移動擋鐵位置來調節(jié)拉開兩塊擋鐵間的距離行程就短反之則短。自動循環(huán)控制線路如工作示意圖所示。左舉三、操作要求3.1 點動控制的時候按下 SB4 按鈕工作臺前進松開 SB4 按鈕工作臺停止前 進按下 SB5 按鈕工作臺后退松開 SB5 按鈕工作臺停止后退。3.2單循環(huán)運行當按下SB1時是正轉啟動當工作臺壓下 SQ1時將10.5常 閉斷開I0.5常開閉合延時3秒鐘執(zhí)行單循環(huán)操作按下SB2效果一樣只是開始的 方向不同。3.3 6次循環(huán)計數(shù)控制同時按下SQ2、SB2執(zhí)行6次自動循環(huán)過程。四、整體方案4.1機械部分由步進電動機經(jīng)過傳動鏈將動力源傳遞至絲桿絲桿與固疋在 工作臺

12、上的螺母配合完成工作臺的直線運動當工作臺運動至極限位置時觸動限 位開關限制工作臺在一定的行程工作起到保護工作臺的作用。4.2電氣部分PLC初始值將初始值傳遞至步進電動機驅動控制器從而對步 進電動機進行速度和方向的控制工作臺在運動后主副光柵傳感器的相對位移經(jīng) 過光電轉換器產(chǎn)生微弱的模擬信量 4再經(jīng)過放大整形電路將其變成數(shù)字信號量 便于PLC高速計數(shù)模塊的處理經(jīng)高速計數(shù)模塊處理后的信號PLC相匹配從而便于進行比較處理。位直檢 測器PLUa機動歩電驅鞋歩 進 電 機+絲桿按鈕輸4i1F計算機工作萬框圖五、設計容5.1 機械部分各參數(shù)選擇 工作臺和運載物的重量： w2000N工作臺與絲桿的摩擦系數(shù)：卩

13、=0.06工作臺速度： v=500mm/min絲桿導程：L=6伽絲桿直徑：d=30 mm絲桿總長度：L仁1000 m 5定位精度： 0.02 m5.2 確定步進電機的型號1 、脈沖當量的選擇A脈沖當量：一個指令脈沖使步進電動機驅動拖動的移動距離 0.01mm/p 初選之相步進電動機的步距角 0.75°/1.5 °，當三相六拍運行時，步距角0.75°，其每轉的脈沖數(shù) S=360°/0.75=480p/r 步進電動機與絲桿間的傳動比 i=1.25 在步進電動機與絲桿之間加Z1=20,Z2=25模數(shù)m=2.5的一對齒輪。2 、等效負載轉矩的計算3、等效轉動慣量

14、計算3.1 絲桿轉動慣量11415x（0.032）1 xlx7.85xio3°323.2工作臺的運動慣量3.3大齒輪的轉動慣量Jg2 （大齒輪節(jié)圓直徑62.5伽寬12伽）£/bp 3J415x 心0625八001小對x"厶- -32= L76x|0"kg m23.4小齒輪的轉動慣量Jg1 （小齒輪節(jié)圓直徑50伽 寬12伽）換算系列電機軸上的總轉動慣丿°'切_3415其（0.05 卜 0012".8"1032 =32= 5 7«xlQg m3換算到電動機軸上的總轉動慣量 JLJs+J 審 e= 5+7iJx|

15、0_' +&I叮0 “十12弘IO""十|/76辺0“L2?= 7J3xQkg m23.5初選步進電動機型號 根據(jù)負載轉矩TL=1.58NM和電動機總轉動慣量 JL=7.33*10 4選電動機型號為110BF003步進電動機，T max=8.1N - M轉子轉動 慣量 Jm=4.7*10 Nkg - m25.3 電氣部分1 、光柵的參數(shù)選擇熱膨脹系數(shù)精度等級參考點 1 個在測量長度的中點位置處增量信號 TTL柵距8阿插補 5 倍信號周期0. (Bm掃描頻率 250KHz邊緣間距 a:0.175 Bs最高運動速度 60m/s位置檢測零件和限位信號TTL輸出信號

16、無線路驅動器電源9電氣連接0.5m電纜帶D-sub接頭接口電子設備置在接頭中。最大電纜長度增量信號30m;零位限位10m振動 55-2000Hz:2002/sm IES 60068-2-6沖擊 11ms5002/sm IES 60068-2-6工作溫度 0-50 攝氏度掃描頭 9g 無連接電纜接口電子設備 140g 光柵尺 測量長度 編碼器電纜 37g/m 2.PLC2、 PLC 控制部分1) PLC的選擇PLC按結構分為整體型和模塊型兩類按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安 裝和控制室安裝兩類按 CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。 從應用角度出發(fā)通常可按控制功能或輸入輸出點數(shù)選型。整

17、體型PLC的I/O點數(shù)固定因此用戶選擇的余地較小用于小型控制系統(tǒng)模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)功能擴展方便靈活一 般用于大中型控制系統(tǒng)。Siemens在推出新一代小型PLC產(chǎn)品S7200后其價格與 日本產(chǎn)品相差不大最近幾年其小型 PLC的市場增長迅速已經(jīng)與日本主要產(chǎn)品 Mitsubishi和Omron在小型PLC領域取得了類似的市場地位。近年來由于具有 明顯的價格優(yōu)勢中國的部分PLCT商在小型PLC領域發(fā)展勢頭十分強勁搶占了原 來日本產(chǎn)品的一部分低端市場。本課程設計選用S7 200 PLC型可編程控制器。S7200 PLC型可編程控制器

18、是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型PLC是整體式結構。它有以下幾個特征1 、定義掉電保護區(qū) 2 、立即讀寫 I/Q 3、設置停止模式下的輸出值 4、對 輸入信號增加濾波器 5、捕捉窄脈沖 9 6 、模擬點位器 7、高速 I/Q2) PLC及步進電機接線圖匕i正轉點動整tr斗IM-UJ*斷止LJ&?ZT-i rmPLC及步進電機接線圖用S7-200 PLC控制步進電機正轉與反轉。把步進電機驅動器的 D2設置為 OFF即PU為步進脈沖信號DR為方向控制信號。PLC的Q0.0輸出高速脈沖至步進 電機驅動器的PU端Q0.1控制步進電機反轉。3) I/O地址分配表輸入點輸出點正轉啟動按fflSBII

19、O.0正轉接觸器QA1Q0.0反轉啟動按鈕SB210.1反轉接觸器QA2Q0.1停止按鈕SB3I02正轉點動按I0.3反轉點動按鈕SB5I0.4左換向限位開關SQ1I0.5右換向限位開關SQ2I66左限位保護開關SQ3I0.7右限位保護開關SQ4ItO4）自動往返工作臺梯形圖M <?twor k 1正命JB動10.010 5MOOII1 * Ic >MOOFJ otwoik 2衛(wèi)轉JB瑪JO 110 6MOIIII，IC 1MO-1N eftwork. 3訂巧# 上10.3M0.4IIc >NAlK <lO.tMO, 51I廠=1b-arN d wo X S【7F辛咨

20、石I忌辛吝壽疋白* 39和IU.51IT37IMT QM戶T100 ms30 «N wwnrlc HT3T正海卻皐*進繚運PMO S< ：>MU <2Netwotk 7106INTON3aJPT100 m$T38MO. 3Network 8應轉到於連續(xù)運行NRtwnrk 31正轉輛山和蔣正tjn <15Network 1 O六、調試6.1 、硬件調試 接通電源檢查可編程控制器是否可以正常工作接頭是否 接觸良好然后把其與電腦的通信口連接。6.2 軟件調試 按要求輸入梯形圖轉換成指令表并進行語法的檢查正確后 設置正確的通信口將指令讀入到指定的可編程控制器 ROMS行下一步的調試。63 運行調試 在硬件與軟件調試正確的基礎上打開可編程控制器的“RUN開關進行調試觀察運行的情況是否正確以確定PLC的控制系統(tǒng)設計符合要求。七、結論本系統(tǒng)主要以PLC為核心利用PLC的強大的控制功能實現(xiàn)了利用可