氣動(dòng)半自動(dòng)落料機(jī)床程序控制系統(tǒng)

1、氣動(dòng)半自動(dòng)落料機(jī)床程序控制系統(tǒng)項(xiàng)目要求 執(zhí)行元件工況要求：金屬棒料先放在有滾輪的導(dǎo)軌上，后進(jìn)行機(jī)械手抓緊.送料.夾緊.進(jìn)刀.退刀等動(dòng)作。 要求每分鐘落料7個(gè)工件（8.57s/工件）對(duì)各氣缸要求如下：名稱 抓料缸 送料缸 夾緊缸 進(jìn)刀缸輸出力(daN) 40 40 150行程（mm） 40 70 20 60 工作環(huán)境為室內(nèi)加工無特殊要求。 要求切割時(shí)進(jìn)刀動(dòng)作平穩(wěn)。 其他要求：系統(tǒng)工作可靠，造價(jià)低，易于操作 主要工作n（1）設(shè)計(jì)氣動(dòng)控制回路 n（2）選擇氣動(dòng)元件和設(shè)計(jì)氣源 n（3）繪制氣壓系統(tǒng)原理圖 n（4）編寫PLC控制程序 n（5）繪制氣缸裝配圖，活塞零件圖 摘 要 對(duì)半自動(dòng)落料機(jī)床多缸多往復(fù)

2、程序控制系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)采用了純氣動(dòng)控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，及PLC程序控制系統(tǒng)，并各自完成了模擬實(shí)驗(yàn)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞純氣動(dòng)控制 電氣控制 PLC控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì) 程序編寫 模擬實(shí)現(xiàn)課題背景 在一些生成過程中，需要將金屬棒料按要求切成一定長(zhǎng)度再進(jìn)行加工或獲得成品，這一過程即為落料。落料的自動(dòng)化過程可通過多種方式實(shí)現(xiàn)，氣動(dòng)技術(shù)即為其中一種。而氣動(dòng)的自動(dòng)化控制又可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，如氣控，電控，PLC程序控制。其中，每一種控制方式都有各自的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)。落料機(jī)床氣控回路設(shè)計(jì)1.1.工作程序及控制要求工作程序及控制要求 工作時(shí)首先由人工將金屬棒材放在帶有滾輪的導(dǎo)軌上，再由機(jī)械手抓料，送料，夾緊，

3、松料，送料退回，進(jìn)刀，退刀，松夾等完成一次工作循環(huán)。為提高工作效率，在保證加工順序的前提下對(duì)前面講述的工序作如下調(diào)整。圖1 工序圖返回X/D線圖根據(jù)控制要求（每分鐘落料7個(gè)工件（8.57s/工件）對(duì)各氣缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間要求如下：圖2 工序時(shí)間圖 2.選擇系統(tǒng)壓力確定執(zhí)行元件選擇系統(tǒng)壓力確定執(zhí)行元件 1. 本系統(tǒng)為一般的氣動(dòng)系統(tǒng)，故選擇系統(tǒng)壓力為0.4Mpa。 2.根據(jù)要求計(jì)算并選擇氣缸，如下表： 表1 氣缸選型結(jié)果送料缸的設(shè)計(jì)圖圖3 送料缸 50H 9d916H8js7 20H 8f 52595190M81活塞3.擬定系統(tǒng)原理圖擬定系統(tǒng)原理圖 根據(jù)裝置所在的工作環(huán)境和系統(tǒng)的動(dòng)作要求，考慮用氣控行程順

4、序控制方式，為此：（1）列出氣動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作程序及程序循環(huán)圖（圖1）：（2）畫X-D狀態(tài)線圖圖4 X-D線圖（3）得到邏輯原理圖如圖5圖5 邏輯原理圖 （4）根據(jù)工作要求用可通過的行程閥（短信號(hào)閥）做D缸回到終端的信號(hào)閥，以消除I型障礙。 在工作中應(yīng)工件的變化，常要調(diào)整機(jī)床的刀具和夾具，因此系統(tǒng)中要有手動(dòng)調(diào)整。在工作循環(huán)結(jié)束時(shí)，可通過式行程閥處在釋放狀態(tài)，為了再次啟動(dòng)的需要，要把啟動(dòng)信號(hào)和C0相“與”控制第一節(jié)拍動(dòng)作A1?？傻玫阶儎?dòng)后的 各執(zhí)行元件動(dòng)作的邏輯表達(dá)式為A1=C0q; C0=d0; B1=a1; A0=b1; C1=b1+SKC1; B0=c1b1; D1=c1b1; D0=d1

5、+SKD0 根據(jù)上述各執(zhí)行元件動(dòng)作的邏輯表達(dá)式畫出落料氣控回路圖圖6（4）畫氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖6圖6 氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖4.4.元件選擇元件選擇（1）空壓機(jī)的選擇 經(jīng)計(jì)算知一臺(tái)設(shè)備四汽缸的自由空氣耗氣量QV=0.62 m3/min，今選用W-0.9/7A型壓縮機(jī)（2）閥類元件和輔助元件的選擇如下：表2 元件列表5.確定管道直徑、驗(yàn)算壓力損失確定管道直徑、驗(yàn)算壓力損失（1）確定管道直徑 按管道直徑與氣動(dòng)元件通徑相一致的原則，確定主回路8mm，控制回路3mm（2）驗(yàn)算壓力損失 系統(tǒng)壓力損失可以為壓縮機(jī)接受，一般也為規(guī)定值所允許。如要精確知道管路系統(tǒng)壓力損失，則可在確定管道布局的基礎(chǔ)上，計(jì)算管系的沿程損

6、失、局部損失，從而計(jì)算出包括元、輔件在內(nèi)的系統(tǒng)壓力損失。圖7 搭建氣控回路實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.電控氣動(dòng)原理圖電控氣動(dòng)原理圖圖8 氣動(dòng)原理圖2.電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)圖9 控制電路圖設(shè)置初始狀態(tài)為：抓料松開，送料退回，夾緊缸松夾，進(jìn)刀缸退回 1. 總開關(guān)SA閉合，線圈KA1得電，KA1動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，電磁閥YA1得電（抓料），同時(shí)KA1動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使線圈KA6不能在線圈KA3得電之前得電； 2. 抓料完成，SQ1動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，線圈KA2得電并自鎖，KA2動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，電磁閥YA2得電（送料）； 3. 送料完成，SQ2動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，線圈KA3得電并自鎖，KA3動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，電磁閥

7、YA3得電(夾緊)，同時(shí)，KA3動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，線圈KA1失電，電磁閥YA1斷電（抓料缸退回）； 4.夾緊完成，SQ3動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，線圈KA4得電并自鎖，KA4動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，電磁閥YA4得電（進(jìn)刀），同時(shí)，KA4動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，線圈KA2失電，電磁閥YA2斷電（送料缸退回）； 5.進(jìn)刀終點(diǎn)，SQ5動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，線圈KA5得電并自鎖，同時(shí)KA5動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，線圈KA4失電（退刀），同時(shí)KA5動(dòng)合觸點(diǎn)閉合；電磁控制工作過程如下：6.退刀終點(diǎn)，SQ4動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，線圈KA6得電并自鎖，KA6動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，線圈KA3失電，KA3各觸點(diǎn)復(fù)位，電磁閥YA3斷電（夾緊缸退回），線圈KA5失電，同時(shí)，執(zhí)行第1步，

8、依次循環(huán)動(dòng)作。注：1.工作過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)總開關(guān)SA，控制線路完成當(dāng)前循環(huán)后結(jié)束； 2.若要進(jìn)行刀具調(diào)整，按下刀具調(diào)整按鈕SKD0，線圈KA4失電，電磁閥YA4失電，刀具一直處于退刀狀態(tài)； 3.若要進(jìn)行夾具調(diào)整，先按下刀具調(diào)整按鈕SKD0，使刀具不能進(jìn)刀，在按下夾具調(diào)整按鈕SKC1，使線圈KA3一直處于得電狀態(tài)，即電磁閥YA3得電，夾具一直夾緊。圖10 搭建的電控回路試驗(yàn)臺(tái)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖11 配置說明氣動(dòng)半自動(dòng)落料機(jī)床的功能圖如下： 圖12 更能圖IX0.0退刀行程開關(guān) IX0.1抓料行程開關(guān) IX0.2送料行程開關(guān) IX0.3夾緊行程開關(guān) IX0.4進(jìn)刀行程開關(guān)IX0.5夾具調(diào)整開關(guān) IX

9、0.6刀具調(diào)整開關(guān) IX0.7總開關(guān)開關(guān)QX0.1電磁閥1QX0.2電磁閥2QX0.3電磁閥3S1抓料，夾具松S2送料S3夾緊，抓料松S4進(jìn)刀S5退刀PLC使用說明1.首先打開應(yīng)用程序（如圖13）；2.選擇文件-新建-工程；3.將L20的模塊拖到新建的工程中（圖14） 圖13圖 144.出現(xiàn)如圖15的對(duì)話框，依次繼續(xù)圖155.點(diǎn)擊新建，選擇圖示設(shè)備（如圖16） 圖166.將圖示IP地址改為192.168.1.10（如圖17 ）圖177.點(diǎn)擊結(jié)束，完成（如 圖18）8.打開L20-DP,打開logic（如圖19）圖18圖199.選擇LD梯形圖 （圖20）10.定義步的名稱，進(jìn)行編程（綠色文字為注

10、釋）（圖21、22）圖20圖21圖22PLC氣動(dòng)原理圖 圖23 PLC氣動(dòng)原理圖 I/O地址分配表3 I/O地址分配表外部接線圖梯形圖程序PROGRAM PLC_PRGVAR Step_0:BOOL:=TRUE;(*空操作*) Step_A1C0:BOOL;(*抓料松夾*) Step_B1:BOOL;(*送料*) Step_C1A0:BOOL;(*夾緊抓料松*) Step_D1:BOOL;(*進(jìn)刀*) Step_B0:BOOL;(*送料退*) Step_D0:BOOL;(*退刀*) (*0.0,SQ4*) (*0.1,SQ1*) (*0.2,SQ2*) (*0.3,SQ3*) (*0.4,SQ

11、5*) (*0.5,夾具調(diào)整*) (*0.6,刀具調(diào)整*) (*0.7,總開關(guān)*)(*1.0,退刀調(diào)整后進(jìn)入循環(huán)*)(*QX0.1，抓料夾緊控制閥*)(*QX0.2,送料控制閥*)(*QX0.3，刀具控制閥*)END_VAR結(jié)論 氣動(dòng)回路速度很快，要實(shí)現(xiàn)氣缸速度的控制需在排氣側(cè)安裝單向節(jié)流閥，按設(shè)計(jì)要求對(duì)氣缸進(jìn)行調(diào)速； 氣控回路搭接方便，用機(jī)控行程開關(guān)容易實(shí)現(xiàn)對(duì)回路的順序控制，但容易產(chǎn)生有干涉的控制信號(hào)，為了消除障礙信號(hào)，我們使用的方法是選擇別的控制信號(hào)作為制約信號(hào)，如B0=c1b1，若要使抓料缸退回，必須在送料至終點(diǎn)和夾緊缸夾緊棒料都滿足的情況下才能實(shí)現(xiàn)。這種控制回路造價(jià)低，屬經(jīng)濟(jì)型； 電控回路使用的氣控元件少，控制精度高，但在電路