PLC控制的自動往返工作臺

摘要：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(jī)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(jìn)行控制。因此，PLC在我國的應(yīng)用潛力遠(yuǎn)沒有得到充分發(fā)揮。我國大中型企業(yè)普遍采用了先進(jìn)的自動化系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進(jìn)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(jìn)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(jì)、實(shí)用的自動化產(chǎn)品對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭實(shí)力。在自動化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動往返運(yùn)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(yùn)料工作臺自動往返順序控制，不僅具有程序設(shè)計(jì)簡易、方便、可靠性高等特點(diǎn)，而且程序設(shè)計(jì)方法多樣，便于不同層次設(shè)計(jì)人員的理解和掌握。關(guān)鍵字：PLC自動化順序控制一、總體要求使用PLC可編程序控制器實(shí)現(xiàn)工作臺往返循環(huán)工作的控制。工作臺前進(jìn)及后退由步進(jìn)電動機(jī)通過絲杠拖動。點(diǎn)動控制：能分別實(shí)現(xiàn)工作臺前進(jìn)和后退的點(diǎn)動控制。自動循環(huán)控制：重復(fù)循環(huán)運(yùn)行，工作臺前進(jìn)及后退1次1個循環(huán)，每碰到換向行程開關(guān)時停止3秒后再反向運(yùn)行。采用光柵尺實(shí)現(xiàn)工作臺位置檢測。自動循環(huán)控制線路：為了使步進(jìn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制與工作臺的左右運(yùn)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(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路,實(shí)現(xiàn)工作臺的自動往返行程控制;SQ3、SQ4被用來作終端保護(hù),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(yùn)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(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路,通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)使工作臺自動往返運(yùn)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。、操作要求點(diǎn)動控制的時候，按下SB4按鈕，工作臺前進(jìn)，松開SB4按鈕，工作臺停止前進(jìn)，按下SB5按鈕，工作臺后退，松開SB5按鈕，工作臺停止后退。單循環(huán)運(yùn)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。

三、整體方案工作示意圖機(jī)械部分：由步進(jìn)電動機(jī)經(jīng)過傳動鏈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(yùn)動，當(dāng)工作臺運(yùn)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(hù)工作臺的作用。電氣部分：PL初C始值，將初始值傳遞至步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動控制器，從而對步進(jìn)電動機(jī)進(jìn)行速度和方向的控制，工作臺在運(yùn)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)生微弱的模擬信號量，再經(jīng)過放大整形電路，將其變成數(shù)字信號量，便于PL高C速計(jì)數(shù)模塊的處理，經(jīng)高速計(jì)數(shù)模塊處理后的信號PL相C匹配，從而便于進(jìn)行比較處理。工作方框圖四、設(shè)計(jì)內(nèi)容A、機(jī)械部分各參數(shù)選擇工作臺和運(yùn)載物的重量：w=2000N工作臺與絲桿的摩擦系數(shù)：μ=0.06工作臺速度：v=500mmmin絲桿導(dǎo)程：L=㎜6絲杠直徑：d=3㎜0絲桿總長度：L1=10㎜00定位精度：0.02㎜B、確定步進(jìn)電機(jī)的型號、脈1沖當(dāng)量的選擇脈沖A當(dāng)量：一個指令脈沖使步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動拖動的移動距離0.01mm,p初選之相步進(jìn)電動機(jī)的步距角0.750∕，當(dāng)三相六拍運(yùn)行時，步距角0.750，其1.50

3600每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)S=—— 80.75r步進(jìn)電動機(jī)與絲桿間的傳動比i=JL6——=1.25σ×S0.01×480在步進(jìn)電動機(jī)與絲桿之間加Z=20Z=25模數(shù)i=JL6——=1.25σ×S0.01×480在步進(jìn)電動機(jī)與絲桿之間加Z=20Z=25模數(shù)的.一5對齒輪。12、等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算[ ]F+UXWLL= 2∏ηi_11400+0.06：1500]x0.006=2X3.1415926×0.8×1.25=1.422Nmη絲桿傳動效率、等效轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算

.絲1桿轉(zhuǎn)動慣量JJSjd4lp3.1415×6.032)X1×7.85義1。33232=8.1×10-4Kg?m23.2工作臺的運(yùn)動慣量wJ= WgC)14009.8(0.006、InJ=1.2×10-4kg?m2.㎜5，寬12㎜.大3.㎜5，寬12㎜j 兀D4bp3.1415×(0.0625)×0.01×7.85×10332g23232=1.76×10-4kg?m23.小4齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J（小齒輪節(jié)圓直徑50㎜寬12㎜）換算系列電機(jī)軸g1上的總轉(zhuǎn)動慣量JL

J πD4bp3.1415×(0?05>4X0.012X7.85×10332g13232=5.78×10-5kg?m2換算到電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量JLJ=JLg1J+JJ=JLg1Swg2L2]08.1×10-4+1.28×10-4+1.76×10-41.252=7.33×10-4kg?m23.初5選步進(jìn)電動機(jī)型號根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=1.58N?m和電動機(jī)總轉(zhuǎn)動慣量J=7.33×10-4選電動機(jī)LL型號為 步進(jìn)電動機(jī)，T=8.1N?m,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量maxJ=4.7×10-4kg?m2m、電氣部分.光柵的參數(shù)選擇熱膨脹系數(shù)：α=8X10-6K-1精度等級：±3μm參考點(diǎn)：1個在測量長度的中點(diǎn)位置處增量信號：TTL柵距：μm插補(bǔ)：5倍信號周期： μm掃描頻率：250KHz邊緣間距： μ最高運(yùn)動速度：60m/s位置檢測：零件和限位信號；TT輸L出信號（無線路驅(qū)動器）電源：5V±5%、電氣連接：0.5電m纜，帶D-s接u頭b，接口電子設(shè)備內(nèi)置在接頭中。最大電纜長度：增量信號：30；m零位限位10m振動 o≤m/S2( )沖擊：≤m/s2( )工作溫度： 攝氏度掃描頭：9g無(連接電纜)接口電子設(shè)備：140g光柵尺：0.8g,0.測0量8長g度/mm編碼器電纜：37g/m2.P控L制C部分)1PL的C選擇PL按C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CP字U長分為1位、4位、8位、16位、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(diǎn)數(shù)選型。整體型PL的CI/點(diǎn)O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PL提C供多種I/卡O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/點(diǎn)O數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。Siem在e推n出s新一代小型PL產(chǎn)C品S72后0其0價格與日本產(chǎn)品相差不大，最近幾年其小型PL的C市場增長迅速，已經(jīng)與日本主要產(chǎn)品(Mitsub和isOhmir)o在n小型PL領(lǐng)C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PL廠C商在小型PL領(lǐng)C域發(fā)展勢頭十分強(qiáng)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(jì)選用S7—200型可編程控制器。S7—200型P可L編C程控制器是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型PL，C是整體式結(jié)構(gòu)。它有以下幾個特征：1、定義掉電保護(hù)區(qū)、立即讀寫I/Q、設(shè)置停止模式下的輸出值、對輸入信號增加濾波器、捕捉窄脈沖、模擬點(diǎn)位器、高速I/Q2)PLC及步進(jìn)電機(jī)接線圖用S7-200控制P步L進(jìn)C電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。把步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的D2設(shè)置為OF，F(xiàn)即PU為步進(jìn)脈沖信號，DR為方向控制信號。PL的CQ0.輸0出高速脈沖至步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的PU端，Q0.控1制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。

3)I/O地址分配表輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB1I0.0正轉(zhuǎn)接觸器QA1Q0.0反轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2I0.1反轉(zhuǎn)接觸器QA2Q0.1停止按鈕SB3I0.2正轉(zhuǎn)點(diǎn)動按鈕SB4I0.3反轉(zhuǎn)點(diǎn)動按鈕SB5I0.4左換向限位開關(guān)SQ1I0.5右換向限位開關(guān)SQ2I0.6左限位保護(hù)開關(guān)SQ3I0.7右限位保護(hù)開關(guān)SQ4I1.0

Network9正轉(zhuǎn)輸出和停止TOC\o"1-5"\h\zM0.0 10.2 10.7 Q0.0—I I—pH I Pl C)M0.3M0.4Network10\o"CurrentDocument"\h反轉(zhuǎn)輸出和停止 -M0.1 10.2 11.0 Q0.1—I H~p∏∕∣ 1I ()M0.21硬件調(diào)試接