工作臺自動往返運動資料

1、工作臺自動往返運動ZIBO VOCATIONAL INSTITUTE課程設(shè)計報告課題名稱 工作臺自動往返控制姓 名 孫斌 學(xué) 號201103120087所在系 電子電氣工程學(xué)院專業(yè)年級 電氣自動化技術(shù)指導(dǎo)教師職稱 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(shè)計內(nèi)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(diào)試15七、結(jié)論16參考文獻1.7致謝18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(yīng)用自動化系統(tǒng)和產(chǎn)品對生產(chǎn)過程進行控制。因此PLC在我國的應(yīng)用潛力遠沒有得到

2、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(yīng)用空間如機械行業(yè)80以上的設(shè)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?qū)崿F(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?qū)崿F(xiàn)運料工作臺自動往返順序控制不僅具有程序設(shè)計簡易、方便、可靠性高等特點而且程序設(shè)計 方法多樣便于不同層次設(shè)計人員的理解和掌握。關(guān)鍵詞：PLC、自動化、順序控制、工作臺、控制電路AbstractChin ese

3、large and medium-sized bus in esses gen erally dopted adva need automated system for product ion process con trol but most small en terprises were not yet available automati on system and products to the product ion process con trol. Therefore PLC application in our country is far from potential int

4、o full play. Our in dustrial en terprise automati on degree is gen erally low and the applicati on of PLC products have very big space such as mecha ni cal in dustry more tha n 80 of the device is still using traditi onal relays and con tactor con trolli ng. As more and more fierce market competiti

5、on more and more small bus in esses will adopt econo mic and practical automatio n products on producti on process con trol in order to improve the econo mic ben efit of en terprise and competitive ness. accord ing to certa in order the realization of automatic round-trip sport and some still requir

6、ements in some places have certa in time stays to meet the product ion process requireme nts. With PLC program realizati on shipped materials workbe nch automatic roun d-trip seque nee control not only has the program design of simple and easy convenient the reliability high characteristic and the p

7、rogram desig n methods are various facilitate differe nt levels desig n pers onnel un dersta nding and masteri ng.Keywords : Programmable Logic Controller, automation, sequenee contro, table, con trol circuit2一、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?qū)崿F(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?qū)崿F(xiàn)工作臺自動往返順序控

8、制不僅具有程序設(shè)計簡易、方便、可靠性高等特 點而且程序設(shè)計方法多樣便于不同層次設(shè)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(shè)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(xué)發(fā)展技術(shù)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

9、、傳動裝 置等組裝起來的機器，是生產(chǎn)資料。在生產(chǎn)過程中，這些生產(chǎn)資料作為生產(chǎn)的 物的因素，只是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)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。3二、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(guān)時

10、 停止3秒后再運行循環(huán)6次后停止在原位原位在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(zhuǎn)控制與工作臺的左右運動相配合在控制線路中設(shè)置了四個位置開關(guān) 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(zhuǎn)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(dāng)工作 臺運動到所限位置時擋鐵碰撞位置 開關(guān)使其觸頭動作自動換接電動機正反轉(zhuǎn)

11、控 制電路通過機械傳動機構(gòu)使工作臺自動往返運動。工作臺行程可通過移動擋鐵 位置來調(diào)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。左移4 右移工作示意圖三、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(dāng)按下SB1時是正轉(zhuǎn)啟動當(dāng)工作臺壓下SQ1時將I0.5 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。5四、整體方案4.1機械部分由步進電動機經(jīng)過傳動鏈

12、將動力源傳遞至絲桿絲桿與固定在 工作臺上的螺母配合完成工作臺的直線運動當(dāng)工作臺運動至極限位置時觸動限 位開關(guān)限制工作臺在一定的行程內(nèi)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(qū)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(zhuǎn)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。遊機功歩電驅(qū)窖歩遊電機771*計算機工作方框圖6五、設(shè)計內(nèi)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

13、系數(shù)：卩=.06工作臺速度：v=500mm/mi n絲桿導(dǎo)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伽5.2確定步進電機的型號1、脈沖當(dāng)量的選擇A脈沖當(dāng)量：一個指令脈沖使步進電動機驅(qū)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(dāng)三相六拍運行時，步距角0.75。，其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù) S=36070.75=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(zhuǎn)矩的計算LFz + uxwJlD戈口久il 400+1>.0 5

14、xl 5 00 x 0.006"-2x34415926x0.8x15=1.422Vm帀廠絲桿傳動效率3、等效轉(zhuǎn)動慣量計算3.1絲桿轉(zhuǎn)動慣量4皆11415x(0t032)4xlx7.85xlQ3"32= 8JxlOg<m3.2工作臺的運動慣量1400f9.83.3大齒輪的轉(zhuǎn)動慣量Jg2 （大齒輪節(jié)圓直徑62.5伽寬12伽）旺 Qbp 3.1415x 億產(chǎn)飛一-= 176x|(fkg謚10,0625)' x 0.0lx 7.-85 x323.4小齒輪的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動慣jTbp 3J415*(0.05j x

15、O+O12x7.85x1Q: 幾32 _32= 5.7SxQ-g-m2換算到電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 JL= 5.78xlQ"5& 1 可（T 十2眛10 y 十 h 76 k 1L25= 7.33xl0kg m23.5初選步進電動機型號根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩TL=1.58NM和電動機總轉(zhuǎn)動慣量JL=7.33*10 4選電動機型號為110BF003步進電動機，T max=8.1NM轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 Jm=4.7*10 4kg m25.3電氣部分1、光柵的參數(shù)選擇熱膨脹系數(shù)cr=8x10/C_參考點1個在測量長度的中點位置處增量信號TTL插補5倍信號周期0. (Bm掃描頻率250KHZ邊緣間距

16、a:0.175 B最高運動速度60m/s位置檢測零件和限位信號TTL輸出信號無線路驅(qū)動器電源5V±5%9電氣連接0.5m電纜帶D-sub接頭接口電子設(shè)備內(nèi)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(shè)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(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類按應(yīng)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

17、、32位、64位 等。從應(yīng)用角度出發(fā)通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型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(lǐng)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)勢中國臺灣的部分PLC廠商在小型PLC領(lǐng)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(shè)計選用S7

18、200 PLC型可編程控制器。S7 200 PLC型可編程控制器是德國西門子公司生產(chǎn)的一種 小 型PLC是整體式結(jié)構(gòu)。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(shè)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10PLC及步進電機接線圖用S7-200 PLC控制步進電機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。把步進電機驅(qū)動器的 D2設(shè)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(qū)動器的PU端Q0.1控制步進電機反轉(zhuǎn)。3) I/O地址分配表11輸入點輸出點正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB1I0.0正轉(zhuǎn)接觸器

19、QA1Q0.0反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB210.1反轉(zhuǎn)接觸器QA2Q0.1停止按鈕SB3I02正轉(zhuǎn)點動按SSB4IO3反轉(zhuǎn)點動按鈕SB5I0.4左換向限位開關(guān)SQ1I0.5右換向限位開關(guān)SQ210,6左限位保護開關(guān)SQ3I07右限位保護開關(guān)SQ4ItO4）自動往返工作臺梯形圖12N work 1正磚啟動10.010.5MOOII1 * C >MO ON otwork 2MOIIU 1MO.1IOS10 3N etworlQ 3MO.4Z w吐 wo X !>IO 5IMTOJMu-嚴1 UU "0T 37M ot work. 6正片到理鈴洋護軍五T ”MO >'13N

20、etwork 7尿離越麗宅一IU6T38INTON13C'JPT100 m$Network 8"反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)連繕圧行T38M0.3I I_IC)M0,3Ncslwurk 1 O IQU那棟thMOItn 7an a510 2H.0心丁MO 5|QOJ<514六、調(diào)試6.1、硬件調(diào)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(diào)試按要求輸入梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表并進行語法的檢查正確后設(shè)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(diào)試'6. 3運行調(diào)試在硬件與軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上打開可編程控制器的“RUN開關(guān)進行調(diào)試觀察運行的情況是否正確以確定 PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計符合 要求。15七、結(jié)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)了利用可編程控 制器控制變頻調(diào)速恒壓