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冲压机控制系统设计
2.设计内容:
1)完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。
2)按停止按钮,完成当前循环后再停。
3)按复位按钮,机械手和冲压机均回原位。
4)要求可以实现手动、回原点、单周期、连续控制。
5)连续时,循环5次结束,声光间断报警5秒。
1.2课程设计的基本要求
1)画出端子分配图和顺序功能图。
2)设计并调试PLC控制梯形图。
3)设计说明书。
2冲压机的总体设计
2.1PLC选型
PLC主机:
选择S7-200PLC作为冲压机控制系统的控制主机。
选择CPU226,因为其具有以下特点:
1)24输入/16输出共40个数字量I/O点。
2)可连接7个扩展模版单元,最大可扩展248个数字量I/O点或35路模拟量I/O。
本题所设计的传动需扩展17点输入和7点输出,设计见图2.1。
3)13KB的程序和数据存储区空间。
4)6个独立的30KHz的高速计数器,2路独立的20KHz的高速脉冲输出。
5)具有PID控制器。
6)2个RS-485通信/编程口。
7)具有多点接口MPI通信协议。
8)具有点对点接口PPI通信协议。
9)具有自由通信口。
图2.1CPU及其扩展示意图
2.2PLC端子接线
图2.2外部接线图
3PLC程序设计
3.1设计思想
控制过程如下:
1)按下启动键后,把工件放在传送带1上,启动传送带1将工件送到工位1;
2)进料机械手下降到工位1,打开进料机械手吸盘控制阀,使吸盘吸住工件;
3)进料机械手上升,随后右行将工件送入冲压机加工台的工位2,断开吸盘并退回;
4)冲压模具下降,冲压完工件后上升;
5)出料机械手进入冲压机加工台;
6)出料机械手吸盘吸住工件;
7)将工件放到工位3,松开出料吸盘,出料机械手退回原位。
8)启动传送带2将工件从工位3送走。
同时还有三种工作方式:
手动、回原点、单周期、连续。
连续时,循环5次结束,声光报警5次。
设计见图3.1。
图3.1冲压控制系统示意图
为了更加方便快捷的操作冲压机,在工作台上集成一个控制面板,见图3.2。
工作方式选择开关的四个位置分别对应了四种工作方式,操作面板下部的20个按钮手动按钮,通过这些按钮可以手动操作进料机械手、出料机械手、传送带1、传送带2、模具的相关动作。
为了保证在紧急情况下(包括PLC发生故障时)能可靠地切断PLC的负载电源,设置了交流接触器KM。
在PLC开始运行时,按下“负载电源”,使KM线圈得电并自锁,KM的主触点接通,给外部负载提供交流电源,出现紧急情况时“紧急停车”按钮按下可以断开负载电源。
图3.2操作面板示意图
3.2顺序功能图
图3.3顺序功能图
图3.3是处理单周期、连续工作方式的顺序功能图。
在连续工作方式下,I4.2状态为1。
在初始条件M0.5为一时按下启动按钮I0.0,M2.0变为1状态,传送带1开始传送。
同时控制连续工作的M0.7的线圈“得电”并保持。
当出料机械手在M4.1断开吸盘定时时间到时,进入一个并行序列。
传送带2开始传送,与此同时出料机械手上升。
传送带2传送到工位4时,计数器加1,同时出料机械手在步M4.2到达I1.1限位后,加入一个等待步,两个动作都完成后,一起跳出并行序列。
当M0.7为1时且C1计数器未计满时,返回M2.0开始下一个循环,计满了则返回到初始步M0.0。
而以单周期工作方式时M0.7的状态为0,出并行序列后也返回到初始步M0.0。
按下停止按钮I0.1后,M0.7变为0状态,当冲压机不会停止工作,在当前工作周期的全部操作后,出料机械手、进料机械手、模具均回到原位后,系统返回并停留在初始步。
图3.4回原点和复位程序的顺序功能图。
回原点工作方式下,I4.0为ON。
按下启动按钮I0.0,M5.0为ON,复位模具下降,再模具上升,在连续、单周期的自动程序中,按下复位按钮也能达到这个效果。
升到上限位,I0.6为ON。
进入到一个并行序列,复位进料机械手下降,再进料机械手上升。
同时也复位出料机械手下降,在上升。
随后复位进机械手右行,再左行到限位;
复位出料机械手左行后右行,右行到右限位,在M5.2和M5.5后面分别加入M5.3和M5.6,都完成后跳出并行序列。
这时原点条件M0.5条件满足,M0.5为ON,在公用程序中,初始步M0.0被置位,为进入单周期、连续工作方式做好准备,因此认为M0.0是并行序列的后续步。
图3.4回原点和复位的顺序功能图
3.3PLC梯形图
1.主程序
2.公用程序
原点条件
初始条件
自复位
复位非初始步
复位连续标志
3.自动程序
连续
初始
传送带1传送
进料机械手吸盘打开
进料机械手右行
进料机械手吸盘断开
进料机械手左行
模具下降
模具上升
出料机械手吸盘打开
出料机械手左行
出料机械手右行
传送带2传送
等待
出料机械手吸盘断开
计数器C1计数
声
光
进料机械手下降
出料机械手上升
出料机械手下降
进料机械手上升
复位
复位模具下降
复位进料机械手下降
复位进料机械手右行
复位出料机械手左行
复位出料机械手下降
等待步
进出机械手吸盘断开
4.手动程序
传送带2传送
5.回原点程序
4程序调试说明
程序调试是在S7-200仿真软件上完成的,将梯形图导入后,选择CPU226,再增加2个(8I)和1个(8I/O)。
运行仿真软件运行前,先将原点条件的限位都打开。
运行软件,SM0.1的上升沿激活初始步M0.0。
打开连续I4.2,复位非初始步,启动I0.0后,冲压机系统开始动作,一直到传送带2达到工位4时,计数器加1,并开始下一次循环,直到计数器计满5次,停止循环并返回到初始步M0.0。
与连续不同的是,单周期循环一次后就直接返回到M0.0。
打开手动I3.7,主程序中手动成程序接通,通过相应按钮即可完成动作。
打开回原点I4.0,在主程序中选择回原点程序,系统进入回原点程序,最后进料,出料,模具回到原位后,返回到M0.0。
在调试程序过程中遇到了很多的困难,开始时因为自己的疏忽大意将程序的梯形图输入错误,导致不能导出或者在调试过程中定时器不接通,在经过软件本身的找错方法找出错误并加以改正,但在仿真程序中系统中不执行相应的程序,如连续开始时循环一次后计数器不加1,并且直接回到M0.0,后来经过反复的检查发现是程序出错,经过多次调解后程序才可以运行。
结束语
这一次课设让我收获了不少。
我学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正的学到知识。
通过这次设计实践,我学会了PLC的基本编程方法,对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中,提高了我们的工程素质,在没有做实践设计以前,我们对知道的撑握都是思想上的,对一些细节不加重视,当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候,问题出现了,不是不能运行,就是运行的结果和要求的结果不相符合。
能过解决一个个在调试中出现的问题,我们对PLC的理解得到加强,看到了实践与理论的差距。
通过合作,我们的合作意识得到加强。
合作能力得到提高。
上大学后,很多同学都没有过深入的交流,在设计的过程中,我们用了分工与合作的方式,每个人互责一定的部分,同时在一定的阶段共同讨论,以解决分工中个人不能解决的问题,在交流中大家积极发言,和提出意见,同时我们还向别的同学请教。
在此过程中,每个人都想自己的方案得到实现,积极向同学说明自己的想法。
能比较选出最好的方案。
在这过程也提高了我们的表过能力。
此次课设,让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解,也让我了解了关于PLC设计原理。
有很多设计理念来源于实际,从中找出最适合的设计方法。
虽然本次课程设计是自己独立完成,但是,彼此还是脱离不了集体的力量,遇到问题和同学互相讨论交流,多和同学讨论。
还有就是老师的帮助,当我困惑不解时,老师的帮助给我指引了方向,同时老师给我也指出了不少的错误,让我少走了不少弯路。
经过这次设计我学到很多很多的的东西,既让我们懂得了怎样把理论应用于实际,又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
使我进一步提高了自己的实际动手能力和独立思考的能力。
为我以后的学习和工作打下了坚实的基础,使我受益匪浅
参考文献
[1]陈白宁,段智敏,刘文波.机械传动基础.沈阳:
东北大学出版社,2008.
[2]夏田,陈婵娟,祁广利.PLC电气控制技术.北京:
化学工业出版社,2009.
[3]张凤珊,祖龙起.电气控制及可编程程序控制器.北京:
中国轻工业出版社,2003.
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