工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制(共24頁(yè))

1、PAGE PAGE 21內(nèi)容摘要 本課題中三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)是鉆孔加工中在工作臺(tái)三個(gè)不同工位分別同時(shí)完成上料、鉆孔、卸料等工藝過(guò)程的工藝技術(shù)，這大大提高了機(jī)械加工的效率、提高了生產(chǎn)率。但是新的問(wèn)題接踵而至：三個(gè)工位同時(shí)動(dòng)作就要要求操作(cozu)工人完成上料、裝夾工件、鉆孔、卸工件。這樣高強(qiáng)度的工作工人是否能承受的了，怎樣降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度呢？提高自動(dòng)化程度就成了我們面臨的首要課題。關(guān)鍵詞：三工位旋轉(zhuǎn)(xunzhun)工作臺(tái)；可編程控制器；提高效率；自動(dòng)化目 錄第1章 引 言 1第2章 設(shè)計(jì)方案 22.1 總體方案說(shuō)明(shumng) 2 2.1.1控制(kngzh)要求 2 2.1.2制定控制

2、(kngzh)方案 22.2 控制方式選擇 2第3章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33.1 動(dòng)作特性 33.2 液壓控制部分設(shè)計(jì) 43.3 控制流程圖 53.4 I/O地址分配表 6 3.5 I/O接線圖 7 3.6梯形圖 7結(jié) 論 8設(shè)計(jì)總結(jié) 9謝 辭 10附 錄 11 附錄1 I/O接線圖 11 附錄2 梯形圖 12 附錄3 語(yǔ)句表 17參考文獻(xiàn) 20第1章 引 言機(jī)電一體化是以電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)為主導(dǎo)、多種新興技術(shù)與機(jī)械技術(shù)交叉、融合而成的綜合性高技術(shù)，是機(jī)械與電子的有機(jī)(yuj)結(jié)合產(chǎn)物。其目的是不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕人們的體力勞動(dòng)，逐步代替部分腦力勞動(dòng)。機(jī)械一體化的機(jī)械加工比傳統(tǒng)機(jī)械

3、加工有很大的優(yōu)越性。在本課題中，機(jī)電一體化的好處顯得尤為突出。三工位工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)床設(shè)備在機(jī)加工等自動(dòng)化機(jī)床設(shè)備中得到廣泛(gungfn)引用，通過(guò)控制工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)在加工過(guò)程中同時(shí)完成上料和卸料工作，并能實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，大大提高了工作效率,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。若在上料和卸料工位設(shè)計(jì)合適的機(jī)械手，則可實(shí)現(xiàn)無(wú)人上料和卸料工作。 的處理器速度(sd)和功能在不斷增加，已發(fā)展成具有邏輯控制功能過(guò)程控制功能運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能等的多功能控制器，加上它的價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)便、改變功能靈活易用、維護(hù)工作量小等優(yōu)勢(shì)，使PLC在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中獲得廣泛應(yīng)用。 目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到

4、廣泛應(yīng)用，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于編程、性能優(yōu)越、可靠性能高、維修方便和使用方便的一系列優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，以西門子S7-200系列PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)控制鉆床三工位工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)控制設(shè)計(jì)。鉆床加工三工位工作臺(tái)是由送料、鉆孔、卸載三部分組成。工作臺(tái)每旋轉(zhuǎn)120完成一個(gè)工位，循環(huán)運(yùn)行。來(lái)實(shí)現(xiàn)工件的快速送料、鉆孔、卸載的流水作業(yè)系統(tǒng)。 第2章 設(shè)計(jì)方案2.1總體方案說(shuō)明(shumng)作為機(jī)械專業(yè)的學(xué)生從入大學(xué)開始接觸機(jī)械設(shè)計(jì)開始起，老師就教導(dǎo)(jiodo)任何設(shè)計(jì)都要先從整體上對(duì)要做的設(shè)計(jì)內(nèi)容要構(gòu)想一下。只有對(duì)整體設(shè)計(jì)做出全局的把握，設(shè)計(jì)才會(huì)有所針對(duì)。拿到課程設(shè)計(jì)題目后，并沒(méi)不直接進(jìn)入主題開始著手設(shè)計(jì)，而是逐

5、步先將設(shè)計(jì)要求研究了一遍，認(rèn)真對(duì)設(shè)計(jì)思路做了一個(gè)規(guī)劃然后才開始了設(shè)計(jì)。2.1.1 控制(kngzh)要求（1）用選擇開關(guān)來(lái)決定控制系統(tǒng)的全自動(dòng)、半自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)調(diào)整方式。（2）手動(dòng)調(diào)整采用按鈕點(diǎn)動(dòng)的控制方式。包括上料進(jìn)、退操作；工件夾緊、放松操作；鉆頭下降、上升操作；卸料進(jìn)、退操作，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)操作。（3）系統(tǒng)處于半自動(dòng)工作方式時(shí)，每執(zhí)行完成一個(gè)工作循環(huán)，用一個(gè)啟動(dòng)按鈕來(lái)控制進(jìn)入下一次循環(huán)。（4）系統(tǒng)處于全自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行。（5）上料器、夾緊裝置、卸料器、鉆頭上下運(yùn)動(dòng)由液壓缸驅(qū)動(dòng)。夾緊力由壓力繼電器檢測(cè)控制。鉆頭旋轉(zhuǎn)、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。2.1.2 制定控制方案 （1

6、）用選擇開關(guān)來(lái)決定控制系統(tǒng)的全自動(dòng)、半自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)調(diào)整方式。 （2）手動(dòng)調(diào)整采用按鈕點(diǎn)動(dòng)的控制方式。 （3）系統(tǒng)處于半自動(dòng)工作方式時(shí)，每執(zhí)行完成一個(gè)工作循環(huán)，用一個(gè)啟動(dòng)按鈕來(lái)控制進(jìn)入下一次循環(huán)。 （4）系統(tǒng)處于全自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行 （5）系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)不很復(fù)雜，采用三臺(tái)電動(dòng)機(jī)：主動(dòng)電動(dòng)機(jī)、液壓電動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。除了主軸轉(zhuǎn)動(dòng)和工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)外，其他所有所有運(yùn)動(dòng)都可以采用液壓傳動(dòng)。 （6）對(duì)于部分與順序控制和工作(gngzu)循環(huán)過(guò)程無(wú)關(guān)的主零部件和控制部件，采用進(jìn)入PLC的控制方式以達(dá)到方便控制。2.2控制(kngzh)方式選擇三工位旋轉(zhuǎn)(xunzhun)工作臺(tái)

7、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)主要由兩大部分，其中最主要的就是運(yùn)輸小車的PLC梯形圖設(shè)計(jì)，也就是程序設(shè)計(jì)；其次是液壓控制原理圖的設(shè)計(jì)。三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制系統(tǒng)在很大程度上是利用繼電器實(shí)現(xiàn)的，而最初的PLC就已經(jīng)有很完善的繼電器控制功能了。在這里選用PLC控制完全是對(duì)癥下藥，根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容我們不難發(fā)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)有21個(gè)輸入信號(hào)和10個(gè)輸出信號(hào)。選用任何一個(gè)系列的PLC都不能滿足輸入點(diǎn)的個(gè)數(shù)，也就是任何一個(gè)S7-200單片機(jī)都需要擴(kuò)展。而CPU226的又很貴，所以在此選用CPU224外加一個(gè)EM221的擴(kuò)展模塊就能滿足要求。第3章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1動(dòng)作特性三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制動(dòng)作特性如下：其工作示意如圖

8、3-1所示。三個(gè)工位分別完成上料、鉆孔和卸料。圖 3-1 三工位旋轉(zhuǎn)(xunzhun)工作臺(tái)系統(tǒng)示意圖工位1：工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到工位1后上料器推進(jìn)，料到(lio do)位后退回等待。工位2：工工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到工位2后，夾緊裝置將料加緊，鉆頭向下進(jìn)給鉆孔，下鉆到位后退回(tuhu)，退回到位后工件松開，放松完成后等待。工位3：工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到工位3后，卸料器向前將加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。3.2液壓控制部分的設(shè)計(jì)根據(jù)三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的動(dòng)作要求，控制部分大多采用液壓電磁閥控制。當(dāng)送料器送料到位后碰到送料到位行程開關(guān)時(shí)碰到送料退回電磁閥，使液壓閥供油方向發(fā)生改變，活塞桿退回。活塞桿退回到

9、位后碰到退回到位行程開關(guān)，使液壓閥動(dòng)作處于中間位置，工位1處于等待狀態(tài)。工位2動(dòng)作順序是工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到位后液壓閥動(dòng)作夾緊，夾緊后壓力繼電器動(dòng)作使活塞缸處于保壓狀態(tài)，同時(shí)使鉆頭旋轉(zhuǎn)以及下降。等鉆頭下降達(dá)到行程開關(guān)位置處鉆頭停止下降，上升繼電器得電轉(zhuǎn)而鉆頭上升。鉆頭上升到位碰到行程開關(guān)使鉆頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)和上升，并且活塞桿放松工件。放松完成碰到行程開關(guān)使工位2處于等待狀態(tài)。工位3的動(dòng)作順序是工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)結(jié)束后活塞缸推動(dòng)工件開始卸料，到行程開關(guān)后活塞桿反行程電磁閥得電退回，退回到位碰到行程開關(guān)處于等待狀態(tài)。等三個(gè)工位都停止動(dòng)作后，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)電磁閥的電，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。根據(jù)要求做出合理的液壓原理圖如圖

10、 3-2示。 圖 3-2 液壓原理圖3.3 I/O地址(dzh)分配表分配(fnpi)表如下表 1所示：表1：輸入輸出信號(hào)(xnho)對(duì)照表輸入信號(hào)名稱外部元件內(nèi)部地址輸出信號(hào)名稱外部元件內(nèi)部地址手動(dòng)運(yùn)行選擇SF4-1I0.0送料器推進(jìn)電磁閥MB1Q0.0半自動(dòng)運(yùn)行選擇SF4-2I0.1送料退回電磁閥MB2Q0.1全自動(dòng)運(yùn)行選擇SF4-3I0.2工件夾緊電磁閥MB3Q0.2上料器推進(jìn)按鈕SF1I0.3工件放松電磁閥MB4Q0.3上料器退回按鈕SF2I0.4鉆頭下降電磁閥MB5Q0.4工件夾緊按鈕SF3I0.5鉆頭上升電磁閥MB6Q0.5工件放松按鈕SF4I0.6卸料推進(jìn)電磁閥MB7Q0.6鉆頭

11、下降按鈕SF5I0.7卸料退回電磁閥MB8Q0.7鉆頭上升按鈕SF6I1.0工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器KF1Q1.0卸料器退出按鈕SF7I1.1鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器KF2Q1.1卸料器退回按鈕SF8I1.2工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)按鈕SF9I1.3上料到位行程開關(guān)BG1I1.4上料退回到位行程開關(guān)BG2I1.5鉆頭下降到位行程開關(guān)BG3I1.6鉆頭上升到位行程開關(guān)BG4I1.7卸料器推進(jìn)到位行程開關(guān)BG5I2.0卸料器退回到位行程開關(guān)BG6I2.1工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位行程開關(guān)BG7I2.2放松到位行程開關(guān)BG8I2.3壓力繼電器觸點(diǎn)BP1I2.43.4 控制(kngzh)流程圖根據(jù)(gnj)三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的控制

12、(kngzh)要求，設(shè)計(jì)如下流程圖： 圖 3-3控制(kngzh)流程圖3.5 I/O接線圖根據(jù)輸入輸出信號(hào)對(duì)照表，可以設(shè)計(jì)出PLC的外部接線，接線圖見附錄1，實(shí)際接線時(shí)還應(yīng)考慮以下(yxi)幾個(gè)方面。應(yīng)有電源輸入線。通常(tngchng)為220V，50Hz交流電源，允許電源電壓有一定的浮動(dòng)范圍。輸入和輸出端子(dun z)每8個(gè)為一組公用一個(gè)COM端口。輸出端的線圈和電磁閥必須加保護(hù)電路，如并接阻容吸收回路或續(xù)流二極管。3.6梯形圖梯形圖見附錄2：從本系統(tǒng)的功能流程可以看出，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)，半自動(dòng)和自動(dòng)控制。 （1）如果開始時(shí)方式選擇開關(guān)置于手動(dòng)方式，則手動(dòng)調(diào)整結(jié)束后回到初始步。如果滿足

13、自動(dòng)或半自動(dòng)工作的初始條件，且將方式開關(guān)切換到自動(dòng)或半自動(dòng)位置時(shí)，可以完成手動(dòng)向自動(dòng)，半自動(dòng)的切換。 （2）如果系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入自動(dòng)或半自動(dòng)工作狀態(tài)，一個(gè)動(dòng)作循環(huán)完成后，如果選擇開關(guān)置于半自動(dòng)位置，可以使被控設(shè)備停止工作。不能直接切換到手動(dòng)調(diào)整方式，必須將PLC從RUN切換到STOP方式。選擇開關(guān)由半自動(dòng)切換到手動(dòng)位置，然后再將至于RUN方式，這樣才能切換到手動(dòng)調(diào)整方式.結(jié) 論 此次課程設(shè)計(jì)主要其實(shí)是對(duì)PLC的控制功能進(jìn)行練習(xí)了解掌握，而在三工位工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)中跟多要求的是我們(w men)對(duì)PLC經(jīng)典控制模塊繼電器控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)之初面臨著兩個(gè)不同的選擇方案一：盡量(jnling)

14、使用PLC控制以方便控制；二、電動(dòng)機(jī)接觸器不接入PLC減少PLC輸入輸出點(diǎn)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題(wnt)怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，于是圖書館和網(wǎng)絡(luò)成了我們很好的助手。在查閱資料的過(guò)程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺(jué)中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總是遇到這樣或那樣的問(wèn)題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)

15、題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來(lái)了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。這次設(shè)計(jì)我覺(jué)得創(chuàng)新點(diǎn)在于各種控制之間的邏輯關(guān)系比較合理，利用各個(gè)繼電器之間的互鎖，是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)計(jì)(shj)總結(jié) 兩周的課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了，期間遇見了很多麻煩。在老師和同學(xué)的幫助下設(shè)計(jì)了一個(gè)比較合理的解決方案。雖然課程設(shè)計(jì)還不算完美，也許還有很多瑕疵。但是這次課程設(shè)計(jì)的目的基本上已經(jīng)達(dá)到了，在這兩周內(nèi)我們(w men)對(duì)PLC控制有了比較熟悉的了解。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)(xuhu)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論

16、的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來(lái)的程序與到PLC中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過(guò)解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì)PLC的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。 通過(guò)此次課設(shè)，讓我了解了plc梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來(lái)源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。雖然本次課程設(shè)計(jì)是要求自己獨(dú)立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問(wèn)題和同學(xué)互相討論交流。多和同學(xué)討論。我們?cè)谧稣n程設(shè)計(jì)的過(guò)程中要不停的討

17、論問(wèn)題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會(huì)使自己在做的過(guò)程中沒(méi)有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計(jì)和在一起。討論不僅是一些思想的問(wèn)題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問(wèn)題，這樣可以使自己的處理問(wèn)題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中最好要不停的改善自己解決問(wèn)題的方法，這樣可以方便自己解決問(wèn)題。謝 辭 在這里我非常感謝老師。沒(méi)有的細(xì)心指導(dǎo)就沒(méi)有我這次的課程設(shè)計(jì)，薛老師每次到教室都耐心細(xì)致(xzh)的為我們講解各個(gè)方面的難題，引領(lǐng)我們走出誤區(qū)，在這兩個(gè)周的時(shí)間里我確實(shí)學(xué)到了很多的知識(shí)。還要感謝和我一起討論各位同學(xué)(tng xu)，經(jīng)過(guò)和大家的熱情討論我更加堅(jiān)定自己的方案，也學(xué)到了很多自己從不了解的知識(shí)，在大家的共同努力下我們的課程設(shè)計(jì)最終順利完成。附 錄附錄(fl)1 I/O接線圖圖 3-4 I/O接線圖附錄(fl)2 梯形圖網(wǎng) 絡(luò) 1附錄(fl)3 語(yǔ)句表參考文獻(xiàn)1左建民.液壓與氣壓(qy)傳動(dòng).北京(bi jn)：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.2王宗才等.機(jī)電傳動(dòng)(chundng)與控制.北京：電子工業(yè)出版社，2011.3張建民等.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2001.4高欽和.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例.北京：人民郵電出版社，200