《基于PLC控制的泡沫切割机设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC控制的泡沫切割机设计.doc（28页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、摘要 在基于PLC的切割机控制系统设计中，设计了PLC控制系统总体方案 ，给出了软、硬件设计与实现方案。在硬件设计部分，阐述了电动机主电路及其电器控制电路的设计过程，给出了这两个电路的电器元件的选择结果。在控制电路的设计部分，阐述了I/O接线图的设计过程，给出PLC及其输入输出元件的选择结果。在软件设计部份详细地阐述了PLC用户程序的设计过程。关键词: 行程开关，定时器，PLC 目录摘要a第一章 绪 论1第二章 泡沫切割机2第三章 PLC概念3第四章 各种电器设备54. 1 定时器54. 2 行程开关7第五章 系统原理105. 1 状态流程图的设计105. 1. 1 功能图如下所示：105.
2、1. 2 控制PLC输入输出端子分配表115. 2 功能描述115. 3 程序设计125. 4 PLC外部接线图20论文小结21论文答谢词23参考文献24第一章 绪 论 随着科学技术的发展及制造技术的进步，社会对产品多样化的需求越来越强烈，产品的更新换代周期也越来越短，中小批量生产的比重明显增加，从而对制造设备提出了更高的要求。为满足市场的需要，要求制造设备具有高效率、高质量、高柔性及低成本的性能，数控机床作为一种自动化的加工设备而被广泛采用。同时，随着现代机械制造业向更高层次的发展，数控机床也必将成为柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）以及计算机集成制造系统（CIMS）的基础装备。
3、计算机数控系统作为制造形状复杂、高质量、高精度产品所必备的基础设备，己成为当今先进制造技术的一个重要组成部分。 考虑到PLC的诸多优点（体积小， 可靠性高 ，柔性好，可在线更改程序 ，对环境条件无要求 ，价格低廉具备招标要求的所有功能 ）于是决定用PLC来实现塑料其切割机的控制。 如今切割机已经非常普及，市面上有各种各样的切割机，有的使用手动操作，有的使用单片机控制，有的用PLC控制，考虑到制作的成本，及可制作性，本文采用了西门子S7-200PLC控制来实现对塑料泡沫切割机的控制。 从现在所学的知识来看，切割机的控制实现，可以通过西门子S7-200PLC和单片机来实现，如果采用单片机控制，程序
4、比较麻烦，出现故障难以检查和维修；而西门子S7-200PLC来控制，可靠性高，可在线更改程，价格低廉具备招标要求的所有功能。因此选择了用西门子S7-200PLC来控制。第二章 泡沫切割机一、适用范围主要用于泡沫材料的切割，其可将硬质泡沫、软质泡沫、塑料切割成方形、长方形、条形等，具有切割效率高，切割尺寸准确，精确度高等优点。二、技术参数1、切割显示分辨率：0.01mm2、切割尺寸精度：1mm3、工作台尺寸：1000700mm4、可移动工作台有效行程为 500mm5、最小切割尺寸：252510mm6、最大试样厚度：200mm7、电源电压:380V8、功率： 2.2KW三、结构特点1、配有可移动切
5、料调正尺寸装置。为保证切料尺寸精度，配有数字显示尺。2、可移动工作台，采用负压吸附方式，固定被切割泡沫。3、停止运转时，配有手动、自动装置。4、红色刹车按钮用于手动刹车。当启动按钮按下时此按钮无效5、当刹车电磁铁吸合时，按下启动按钮，刹车电磁铁立即释放。第三章 PLC概念 1、PLC的基本概念 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过
6、了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC 2、PLC的基本结构 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示： a. 中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序
7、存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可*性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 b、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 c、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的，因此P
8、LC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。第四章 各种电器设备4. 1 定时器 一、定时器的分类 1.按功能分： （1）接通延时型定时器TON （2）断开延时型定时器TOF （3）保持型接通延时定时器TONR 2.按分辨率分：1ms,10ms,100ms 二、定时器的工作原理（1）通电延时定时器（TON）指令工作原理程序及时序分析如图4-41所示。当I0.0接通时即使能端（IN）输入有效时，驱动T37开始计时，当前值从0开始递增，计时到设定值PT时，T37 状态位置1，其常开触点T37接通，驱动Q
9、0.0输出，其后当前值仍增加，但不影响状态位。当前值的最大值为32767。当I0.0分断时，使能端无效时，T37复位，当前值清0，状态位也清0，即回复原始状态。若I0.0接通时间未到设定值就断开，T37则立即复位，Q0.0不会有输出。PTI0.0T37当前值Q0.0最大值32767图4-41 通电延时定时器工作原理分析LD I0.0TON T37，100LD T37= Q0.0图4-42 TONR记忆型通电延时型定时器工作原理分析PTI0.0T3当前值I0.1Q0.0LD I0.0TONR T3，100LD I0.1R T3，1LD T33= Q0.0（2）记忆型通电延时定时器（TONR）指令
10、工作原理使能端（IN）输入有效时（接通），定时器开始计时，当前值递增，当前值大于或等于预置值（PT）时，输出状态位置1。使能端输入无效（断开）时，当前值保持（记忆），使能端（IN）再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。注意：TONR记忆型通电延时型定时器采用线圈复位指令R进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前位清零，输出状态位置0。程序分析如图4-42所示。如T3，当输入IN为1时，定时器计时；当IN为0时，其当前值保持并不复位；下次IN再为1时，T3当前值从原保持值开始往上加，将当前值与设定值PT比较，当前值大于等于设定值时，T3状态位置1，驱动Q0.0有输出，以后即使IN再为0，
11、也不会使T3复位，要使T3复位，必须使用复位指令。（3）断电延时型定时器（TOF）指令工作原理断电延时型定时器用来在输入断开，延时一段时间后，才断开输出。使能端（IN）输入有效时，定时器输出状态位立即置1，当前值复位为0。使能端（IN）断开时，定时器开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位为0，并停止计时，当前值保持。如果输入断开的时间，小于预定时间，定时器仍保持接通。IN再接通时，定时器当前值仍设为0。断电延时定时器的应用程序及时序分析如图4-43所示。I0.0T37当前值PTQ0.03sLD I0.0TOF T37，+30LD T37= Q0.0图4-43所示 TOF
12、断电延时定时器的工作原理小结：以上介绍的3种定时器具有不同的功能。接通延时定时器（TON）用于单一间隔的定时；有记忆接通延时定时器（TONR）用于累计时间间隔的定时；断开延时定时器（TOF）用于故障事件发生后的时间延时。 TOF和TON 共享同一组定时器，不能重复使用。即不能把一个定时器同时用作TOF和TON。例如，不能既有TON T32，又有TOF T32。4. 2 行程开关 行程开关又称限位开关或置位开关，利用生产机械运动部件的碰撞使其触点动作来接通或分断电路，从而限制机械运动的行程、位置或改变其运动状态，达到自动控制之目的。 用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装
13、在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程、进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位，轿厢的上、下限位保护。 行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。 （1）直动式行程开关 其动作原理与按钮开关相同，但其触点的分合速度取决于生产机械的运行速度，不宜用于速度低于04mmin的场所。 直动式行程开关 1-推杆 2-弹簧 3-动断触点 4-动合触点
14、 （2）滚轮式行程开关 当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时，撞杆转向右边，带动凸轮转动，顶下推杆，使微动开关中的触点迅速动作。当运动机械返回时，在复位弹簧的作用下，各部分动作部件复位。 滚轮式行程开关 1-滚轮 2-上转臂 3、5、11-弹簧 4-套架 6-滑轮 7-压板 8、9-触点 10-横板 滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮(羊角式)非自动复位式，双滚轮行移开关具有两个稳态位置，有“记忆”作用，在某些情况下可以简化线路。 字串5 （3）微动开关式行程开关常用的有LXW-11系列产品a第五章 系统原理5. 1 状态流程图的设计5. 1. 1 功能图如下所示：5. 1. 2 控
15、制PLC输入输出端子分配表 PLC地址说明 输入I0.0启动按钮SB0I0.1限位SB1I0.2限位SB2I0.3限位SB3I0.4限位SB4I0.5限位SB5I0.6限位SB6I0.7回原点停止按钮SB7I11停止按钮SB11I12压力传感器YWI13紧急停按钮SB13输出Q0.0接触器KM0、夹紧装置JWQ0.1接触器KM1、电锯下升Q0.2接触器KM2、电锯上升Q0.3接触器KM3、电锯旋转Q0.4接触器KM4、平台向前移动Q0.5接触器KM5、平台向后移动5. 2 功能描述 系统处在正常停止位置时，移动电锯停留在限位SB1处，而移动平台停留在限位SB6处。当工人放上要进行切割的塑料泡沫
16、在移动平台后，按下启动按钮SB0,移动平台上的夹紧装置JW得电开始夹紧，当压力传感器YW闭合表示已经夹紧到位，此时电锯开始下降，碰到限位SB2时，停止下降，电锯得电开始旋转。在电锯得电开始旋转的同时，移动平台开始向限位SB5移动，当塑料泡沫碰到电锯就开始进行塑料泡沫的切割。当移动平台移动到限位SB5时，塑料泡沫就已经切割完毕。移动平台停止移动，电锯也停止旋转，当电锯停止运行后开始上升，当碰到限位SB1时，停止上升。当电锯上升到限位SB1时，移动平台也开始向SB6移动，当碰到限位SB6时停止移动。在移动平台到达SB6后过5秒（此段时间用于工人将切割好的泡沫拿走），电锯再次下降，当碰到限位SB3才
17、停止下降，电锯开始运行，同时移动平台也再次向SB5移动，在此对泡沫塑料的第2次切割。当移动平台再次碰到限位SB5时停止运行，电锯也停止运行，电锯上升到限位SB1停止，移动平台开始向SB6移动，碰到SB6停止运行，并停留5秒，停留时间到后，电锯又开始下降，此次下降到限位SB4才停止，电锯开始运行。在电锯开始运行后，移动平台第3次向限位SB5移动，以完成第3次切割，切割过程如前两次一样。当切割完成后，电锯停止运行并上升到限位SB1停止，同时移动平台再次回到限位SB6处，并使夹紧装置断电以松开泡沫，压力传感YW断开，开始计时10秒，这段时间是留给工人的，工人需要在这10秒内拿走泡沫，并放上新的要切割
18、的泡沫。10秒时间一到，又开始夹紧泡沫。并重复上面的整个切割过程。如此循环执行。回原点工作方式：无论系统处在什么状态，如果按下回原点按钮SB7,则系统要回到原点状态，也就是电锯要上升到限位SB1并是停止运行的，移动平台要停留在限位SB6处。当系统在连续运行时，停止方式有两种，一种是正常停止：就是按下停止按钮后，系统要将整个周期剩下的步骤全部进行完，然后回到原点才停止工作。另外一种是紧急停止：就是用来处理紧急情况下来及时停止整个系统工作的，一按紧急停止，系统立刻停止，不管已经工作到什么位置5. 3 程序设计 利用SCR指令编程如下：正常停：回原点的工作方式：紧急停： 5. 4 PLC外部接线图论
19、文小结 开始是搜集资料。在指导老师的指点下，通过各种渠道开始准备工作通过网络、图书馆搜集相关书籍。通过一个月的深入学习，搜集了一大堆与毕业设计相关的资料，在胡老师的指导下，摒弃了一些无关紧要的内容，保留了有参考价值的资料作为备用。在这段时期，我整天出入图书馆。在网上，我搜索了一些有关资料；在图书馆里，我搜索了书籍资料；我了解到一些相关的知识，同时特意浏览了大量的网站，并将这些内容列成提纲，便于以后查询，以减少后期工作量。 接下来，我开始对所搜集的资料进行整理、分析研究，并制作了课题研究的方案和设计规划，开题报告完成之后随即进入紧张而有序的创作之中。根据取其精华，去其糟粕的原则，我撰写了初稿。
20、至此，我发现，要干好一件事并非那么简单，但也不是很难，敷衍了事是万万不可的，对待任何事情都要认真去思考，用思想来完成任务。 一篇优秀的论文不是写出来的，而是修改出来的，这需要的是耐心，还要用心。在论文的制作过程中，我遇到的问题很多，有些是在自己技术所在范围之外，每当无法实现自己的想法或者运行不下去的时候，我就会出现浮躁的情绪，但是我没有放弃，而是适时地调节自己的心态，在同学老师的帮助下，完成了初次的设计。越是不懂的东西才要去学，在学习的过程中你会收获很多，其中一点就是互相学习是最好的学习途径，在学习之后你会感觉到很有成就感，这也是我在完成论文之后体会到的。 在整个毕业论文设计的过程中我学到了做
21、任何事情所要有的态度和心态，首先我明白了做学问要一丝不苟，对于出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事倍功半。论文的顺利完成，首先我要感谢我的指导老师汪清平老师以及周围同学朋友的帮助，感谢他们提出宝贵的意见和建议。另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。 此次论文的完成既为大学三年划上了一个完美的句号，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫
22、论文答谢词本论文是在导师汪xx悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢汪xx老师的关心、支持和帮助。 在此祝愿我们同窗之间的友谊永远长存。参考文献1 西门子(中国)有限公司.S7-200可编程序控制器产品目录.2004.47，59.2 汪晓光，王艳丹，孙晓瑛.可编程控制器原理及应用M.北京：机械工业出版社，199
23、5.124-127.3 廖常初.PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社，2007.6-16，22，83-108.4 王树青.工业过程控制工程M.北京：化工工业出版社，2007.62-63.5 李一丹，丛望.电器控制原理及其应用M.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1999.150-156.6 易泓可.电气控制系统设计基础与范例M.北京：机械工业出版社，2005.153-160.7 刘涳.常用低压电器与可编程序控制器M.西安：西安电子科技大学出版社，2005.200-207.09/08 20:02 3kN微型装载机设计09/20 15:09 45T旋挖钻机变幅机构液压缸设计08/30 15:32
24、5吨卷扬机设计10/30 17:12 C620轴拨杆的工艺规程及钻2-16孔的钻床夹具设计09/21 13:39 CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计83100308/30 15:37 CPU风扇后盖的注塑模具设计09/20 16:19 GDC956160工业对辊成型机设计08/30 15:45 LS型螺旋输送机的设计10/07 23:43 LS型螺旋输送机设计09/20 16:23 P-90B型耙斗式装载机设计09/08 20:17 PE10自行车无级变速器设计10/07 09:23 话机机座下壳模具的设计与制造09/08 20:20 T108吨自卸车拐轴的断裂原因分析及优化
25、设计09/21 13:39 X-Y型数控铣床工作台的设计09/08 20:25 YD5141SYZ后压缩式垃圾车的上装箱体设计10/07 09:20 ZH1115W柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及左主轴箱设计09/21 15:34 ZXT-06型多臂机凸轮轴加工工艺及工装设计10/30 16:04 三孔连杆零件的工艺规程及钻35H6孔的夹具设计08/30 17:57 三层货运电梯曳引机及传动系统设计10/29 14:08 上盖的工工艺规程及钻6-4.5孔的夹具设计10/04 13:45 五吨单头液压放料机的设计10/04 13:44 五吨单头液压放料机设计09/09 23:40 仪表外壳塑料
26、模设计09/08 20:57 传动盖冲压工艺制定及冲孔模具设计09/08 21:00 传动系统测绘与分析设计10/07 23:46 保护罩模具结构设计09/20 15:30 保鲜膜机设计10/04 14:35 减速箱体数控加工工艺设计10/04 13:20 凿岩钎具钎尾的热处理工艺探索设计09/08 21:33 分离爪工艺规程和工艺装备设计10/30 15:26 制定左摆动杠杆的工工艺规程及钻12孔的夹具设计10/29 14:03 前盖板零件的工艺规程及钻8-M16深29孔的工装夹具设计10/07 08:44 加油机油枪手柄护套模具设计09/20 15:17 加热缸体注塑模设计10/07 09
27、:17 动模底板零件的工艺规程及钻52孔的工装夹具设计10/08 20:23 包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计09/21 15:19 升板机前后辅机的设计09/09 22:17 升降式止回阀的设计09/22 18:52 升降杆轴承座的夹具工艺规程及夹具设计09/09 16:41 升降杠杆轴承座零件的工艺规程及夹具设计08/30 15:59 半自动锁盖机的设计（包装机机械设计）08/30 15:57 半轴零件的机械加工工艺及夹具设计10/29 13:31 半轴零件钻6-14孔的工装夹具设计图纸09/26 13:53 单吊杆式镀板系统设计08/30 16:20 单级齿轮减速器模型优化设计08/
28、30 16:24 单绳缠绕式提升机的设计09/09 23:08 卧式加工中心自动换刀机械手设计09/08 22:10 厚板扎机轴承系统设计09/18 20:56 叉杆零件的加工工艺规程及加工孔20的专用夹具设计08/30 19:32 双卧轴混凝土搅拌机机械部分设计09/09 22:33 双模轮胎硫化机机械手控制系统设计09/09 22:32 双辊驱动五辊冷轧机设计09/08 20:36 变位器工装设计-0.1t普通座式焊接变位机09/28 16:50 叠层式物体制造快速成型机机械系统设计09/08 22:41 可急回抽油机速度分析及机械系统设计09/08 22:42 可移动的墙设计及三维建模1
29、0/04 13:25 右出线轴钻2-8夹具设计10/04 13:23 右出线轴钻6-6夹具设计09/08 22:36 咖啡杯盖注塑模具设计10/07 08:33 咖啡粉枕式包装机总体设计及横封切断装置设计09/09 16:15 啤酒贴标机的设计（总体和后标部分的设计）10/29 13:58 喷油泵体零件的工艺规程及钻14通孔的工装夹具设计08/30 19:39 四工位的卧式组合机床设计及其控制系统设计09/21 13:39 四方罩模具设计08/30 19:42 四组调料盒注塑模具设计10/07 23:55 固定座的注塑模具设计09/09 23:52 圆柱坐标型工业机器人设计09/09 23:4
30、8 圆珠笔管注塑模工艺及模具设计10/13 16:36 圆盘剪切机设计09/21 13:25 基于PLC变频调速技术的供暖锅炉控制系统设计09/08 22:20 基于pro-E的减速器箱体造型和数控加工自动编程设计08/30 18:00 基于PROE的果蔬篮注塑模具设计08/30 19:37 基于UG的TGSS-50型水平刮板输送机-机头段设计09/21 15:16 塑料油壶盖模具设计09/09 22:41 塑料胶卷盒注射模设计10/07 09:25 多功能推车梯子的设计09/08 21:25 多功能齿轮实验台的设计08/30 16:32 多层板连续排版方法及基于控制系统设计08/30 16:30 多层板连续排版方法毕业设计08/30 16:42 多用角架搁板的注塑模具设计及其仿真加工设计08/30 16:39 多绳摩擦式提升机的设计09/08 21:05 大型矿用自卸车静液压传动系统设计09/20 16:27 大型耙斗装岩机设计09/08 21:01 大批生产的汽车变速器左侧盖加工工艺及指定工序夹具设计10/30 15:42 套筒的机械加工工艺规程及攻6-M8-6H深10的夹具设计10/30 15:38 套筒的机械加工工艺规程及钻40H7孔的夹具设计10/29 14:13 套筒零件的工艺规程及钻3-10孔的工装夹具设计
