加工中心刀库捷径方向选择控制.docx

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加工中心刀库捷径方向选择控制

电气控制课程设计

评语：

考勤（10）

守纪（10）

过程（30）

设计报告（30）

答辩（20）

总成绩（100）

专业：

自动化

班级：

动1502

******

学号：

201509421

*******

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2018年7月6日

加工中心刀库捷径方向选择控制

1设计目的

本次PLC课程设计，强调实际应用技能训练，要求我们能够自主地设计一个综合系统，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

其主要目的是将所学的基础知识运用到实际中，让我们能够灵活运用所学的知识。

在本次课程设计中，用到的软件有step7（SimaticManager）和它的仿真软件（S7-300PLCSIM），通过仿真来验证程序的正确性，可行性和可靠性。

2课程设计的基本内容

2.1设计内容

数控加工中心的刀库由步进电机或直流电机控制，回转式刀库加工中心刀库工作台上面设有8把刀具，分别在1，2，……，8个刀位，每个刀位设有霍尔开关一个。

刀库由小型直流减速电机带动低速旋转，转动时，刀盘上的磁钢检测刀位信号，反映当前刀号的位置，同时换刀指示灯亮，反映当前的旋转方向。

2.2设计要求

开机时，刀盘置于1号检测刀位，到位指示灯亮，此时操作者可以任意选择刀号。

比如，现在选择3号刀位，程序判别最短路径，是正转还是反转，那这时，刀盘应该正转到3号刀位，到位后，到位信号灯亮，此时，表明已完成选刀。

同理，如选择6、7、8号刀，情况相反。

3设计基本步骤

3.1问题分析及解决方案

刀库捷径方向选择的原则是采用最近的方向选择，即选择时都要向距离换刀位置<180°的方向旋转，以减少换刀时间，提高加工中心的工作效率和经济效益。

按照设计要求，初始状态下PLC记录1号检测刀位，当刀位选择信号输送给PLC时，PLC记录该请求刀号，然后PLC通过控制继电器-接触器来控制电机，使其按照距请求刀号<180°方向旋转，同时旋转指示灯亮。

在刀具旋转过程中，请求选择的刀位与当前检测到的刀位一致时，电机停转，到位指示灯亮，换刀结束。

在该设计中，输入设备是开关量，所以输入模块选择为直流数字量输入模块，电压等级为24V；输出设备指示灯和电机都是由直流供电的，所以输出模块选择为直流数字量输出模块，电压等级为24V。

3.2PLC选型及硬件配置

电源模块：

PS30710A，占用1号槽。

CPU模块：

CPU315-2PN/DP，占用2号槽。

数字量输入模块：

DI16×DC24V，占用4号槽。

数字量输出模块：

DO16×DC24V/0.5A，占用5号槽。

因为没有接口模块，将3号槽空置。

3.3分配I/O口地址表

PLC的I/O地址分配表如表1所示。

表1I/O地址分配表

输入信号

输出信号

输入设备名称

输入端口地址

输出设备名称

输出端口地址

一号刀位选择

I0.0

正转KM1

Q4.0

二号刀位选择

I0.1

反转KM2

Q4.1

三号刀位选择

I0.2

到位指示灯

Q4.2

四号刀位选择

I0.3

正转指示灯

Q4.3

五号刀位选择

I0.4

反转指示灯

Q4.4

六号刀位选择

I0.5

七号刀位选择

I0.6

八号刀位选择

I0.7

一号到位检测

I1.0

二号到位检测

I1.1

三号到位检测

I1.2

四号到位检测

I1.3

五号到位检测

I1.4

六号到位检测

I1.5

七号到位检测

I1.6

八号到位检测

I1.7

3.4硬件PLC外部电路接线图

PLC外部接线图如图1所示。

图1PLC外部接线图

3.5主电路接线图

加工中心刀库捷径方向选择控制系统的主电路如图2所示。

图2主电路

3.6控制流程图

控制流程图见附录1。

3.7梯形图程序设计

基于S7-300PLC的加工中心刀库捷径方向选择控制系统的梯形图见附录2。

3.8系统运行调试及仿真

编写完梯形图程序之后，单击STEP7的SIMATIC管理器选项中的模块仿真，打开S7-PLCSIM仿真窗口，对程序进行仿真PLC调试。

接通仿真PLC电源，令仿真PLC处于STOP状态下，将块对象下载到仿真PLC中，然后将方式开关置于RUN状态下，运行程序。

（1）初始状态：

开机时，刀盘应置于1号检测刀位，到位指示灯亮，如图3所示，此时可以进行选刀。

（2）电机正转选刀实例：

若选择刀位为3号，电机正转，正转指示灯亮，如图4所示。

当检测刀位与3号选择刀位匹配时，电机停转，到位指示灯亮，如图5所示，此时选刀结束。

（3）电机反转选刀实例：

若选择刀位为6号，电机反转，反转指示灯亮，如图6所示。

当检测刀位与6号选择刀位匹配时，电机停转，到位指示灯亮，如图7所示，此时选刀结束。

图3初始状态下的仿真图

图4电机正转选刀时的仿真图

图5电机正转选刀结束时的仿真图

图6电机反转选刀时的仿真图

图7电机反转选刀结束时的仿真图

4心得体会

通过本次课程设计使我对《电气控制与PLC应用项目教程》这门课程有了进一步的认识并且在一定程度上开阔了自己的思维。

将书本上的理论知识和软件的实际使用结合起来，更好的巩固了书本上的理论知识。

同时通过理论知识，对step7软件的学习起到了促进和推动的作用。

本设计利用PLC实现了加工中心刀库捷径方向自动选择的控制，通过合理的软件设计、仿真和程序调试，实现了它们的可靠运行。

对于梯形图的编程，经历了由手稿到软件编程，再到仿真验证的过程。

在设计的过程中，熟悉了更多PLC的功能，很大程度提高了自己的动手实践能力，并学到了许多解决实际问题的宝贵经验，让自己对于知识的了解不再局限于理论，同时对控制设计产生了更大的兴趣。

参考文献

[1]顾桂梅,王庆贤.电气控制与PLC应用项目教程[M].北京:

机械工业出版社,2010.

[2]张万忠.电器与PLC控制技术[M].北京:

化学工业出版社,2003.

[3]廖长初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京:

机械工业出版社,2005.

[4]华满香,刘小春.电气控制与PLC应用[M].北京:

人民邮电出版社,2009.

附录1

1.1控制流程图

控制流程图如下图所示。

附录2

2.1系统的梯形图程序

基于S7-300PLC的加工中心刀库捷径方向选择控制梯形图程序如下所示。