三菱PLC和组态王组态基于PLC的折弯机控制系统设计.docx

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1、毕业设计（论文）题目基于PLC的折弯机控制系统设计姓名所在院系电气与控制学院专业班级指导教师（校内）指导教师（校外）20XX年12月南京科技职业学院毕业设计（论文）诚信承诺书1 .本人郑重承诺所呈交的毕业设计（论文），是在指导教师的指导下严格按照学校有关规定完成的。2 .本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。3 .本人承诺在毕业设计（论文）选题和研究内容方面没有抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。4 .在毕业设计（论文）中对任何侵犯知识产权方面的行为，由本人承担相应的法律责任。学生签名：日期：摘要本设计是基于PLC的折弯机控制系统设计，采用了三菱小型FX2N系列可

2、编程控制器为核心，外加组态王组态软件为上位机，采用液压控制方式，液压泵提供动力，利用液压阀，液压缸驱动进行冷凝管折弯。采用液压系统，驱动动力大，折弯力度强,控制灵活。系统具有自动，手动，回原点，单步，单周期模式，多种操作模式，使用方便灵活。系统具有短路过流保护，急停保护，过载保护等多种保护措施。使用PLC进行控制，接线简单，编程方便，修改容易，易于扩展功能。采用组态王进行上位机控制，手动方式通过上位机操作，极大的节省了输入点，降低成本，通过上位机操作直观，方便。通过分析折弯控制要求，进行了总体设计，分析了动作流程，确定了电磁阀动作表，进行了硬件设计（包括选择PLC,进行主电路设计和控制电路设计

3、，进行PLC输入和输出接线图设计），进行软件设计（包括定义PLC内部使用地址，编写控制流程图设计，编写梯形图和语句表程序），进行组态设计（包括定义驱动，定义数据词典，组态画面），最后使用仿真PLC软件，进行了仿真测试等。经测试，符合设计要求，达到了预期的设计目的。关键词：折弯机，可编程控制器，液压缸AbstractThisdesignisbasedonPLCbendingmachinecontrolsystemdesign,usingMitsubishismallFX2Nseriesprogrammablecontrollerasthecore,plusKingviewconfiguratio

4、nsoftwareastheuppercomputer,usinghydrauliccontrolmode,hydraulicpumptoprovidepower,usinghydraulicvalve,hydrauliccylindertodrivethecondensertubebending.Adopthydraulicsystem,drivingpowerisbig,bendingforceisstrong,controlisflexible.Thesystemhasautomatic,manual,backtotheorigin,singlestep,singlecyclemode,

5、avarietyofoperationmodes,easytouseandflexible.Thesystemhasshort-circuitover-currentprotection,emergencystopprotection,overloadprotectionandotherprotectionmeasures.UsingPLCtocontrol,thewiringissimple,theprogrammingisconvenient,themodificationiseasy,andthefunctioniseasytoexpand.Theconfigurationkingisu

6、sedtocontroltheuppercomputer,andthemanualmodeisoperatedbytheuppercomputer,whichgreatlysavestheinputpointandreducesthecost.Theoperationoftheuppercomputerisintuitiveandconvenient.Throughtheanalysisofbendingcontrolrequirements,theoveralldesigniscarriedout,theactionflowisanalyzed,theactiontableofsolenoi

7、dvalveisdetermined,thehardwaredesigniscarriedout(includingselectingPLC,designingmaincircuitandcontrolcircuit,designingPLCinputandoutputwiringdiagram),thesoftwaredesigniscarriedout(includingdefiningtheinternaluseaddressofPLC,designingcontrolflowdiagram,compilingladderdiagramandStatementtableprogram),

8、configurationdesign(includingdefinitionofdriver,definitionofdatadictionary,configurationscreen),andfinallyusesimulationPLCsoftwaretocarryoutsimulationtest.Aftertesting,itmeetsthedesignrequirementsandachievestheexpecteddesignpurpose.Keywords：BendingMachine,PLC,HydraulicCylinder目录摘要IIABSTRACTIII第一章绪论1

9、第二章设计要求22. 1方案确定23. 2电磁阀动作表2第三章硬件设计64. 1PLC选择63.2主电路63. 3控制73.4 PLC输入和输出分配表93.5 PLC输入和输出接线图10第四章程序设计124. 1内部使用地址124. 2流程图设计134.3PLC梯形图程序164. 4语句表程序35第五章组态设计535. 1通讯设定535. 2建立数据词典535. 3组态画面54第六章仿真测试57第七章结束语61参考文献62致谢63附录64附录1梯形图程序64第一章绪论折弯机是机械加工及制造业折弯成型的专用设备，可将机械零件折弯成L型、U型、G型等多种形式。折弯机是用于制造尺寸大、外形准确度要求

10、较高,相对弯曲半径大的变曲率型材挤压和板弯。型材折弯是在型材预拉伸至材料屈服极限值时加载弯曲并保持一定的轴向拉力，使之压入模具的型槽内而成形的弯曲过程。卸载后折弯型材会出现曲率半径回弹及角度回弹现象，为了有效防止材料的回弹变形，折弯成形是在精确控制工件的应力、应变以及应变速度下成形的。在大量的工程实践中，折弯工艺取得了较为迅猛发展，因而，对实现折弯过程的折弯机提出愈来愈高的要求，除实现折弯生产过程自动化外，要求控制系统具有较高的智能化功能，同时还应具有较高的可靠性,简便的操作方法和良好的性价比。为了获得有效的工作长度，冷凝管一般呈多重曲管状，其获得方式是将直管通过弯管机进行弯曲，对于金属来说，

11、其成型属于冷变形。查阅资料，了解冷凝管的用途,了解弯管机的结构和工作原理，结合所学知识，利用PLC和上位机（例如组态王）实现冷凝管弯管机多种工作方式（包括手动，回原点，单步，单周期，自动循环模式）的控制设计。第二章设计要求2.1方案确定弯管机实现如下形状的冷凝管折弯。图2-1冷凝管形状示意图弯管机主要由送料传动装置、夹紧定位装置、弯管传动装置等部分组成。送料传动装置包括送料缸和送料夹紧缸，作用是每次输送所需长度的冷凝管。夹紧定位装置包括夹紧缸、定位缸和可调挡块，作用是保证送料长度误差不大于0.5mm,弯曲角度误差不大于0.2。弯管传动装置包括正反转气缸和齿轮齿条，作用是对冷凝管进行弯曲，保证弯

12、曲部分截面的变形量小于20机送料定位缸可以满足不同送料长度的需要，弯曲角度定位缸可以满足不同角度的需要。顺逆弯管缸主要实现顺时针和逆时针弯曲，当加工图2T所示零件时，其动作循环是：（1）送料：送料定位缸伸出一送料夹紧缸夹紧一送料缸送料一弯管夹紧缸夹紧一送料夹紧缸松开一送料缸退回一送料定位缸退回。（2）弯管：顺逆弯管定位缸伸出一弯管缸伸出一弯管缸退回一顺逆弯管定位缸退回一弯管夹紧缸松开。这样就完成了一个动作循环，如此往复，直到完成整改工作循环。2. 2电磁阀动作表气动电磁阀工作状态表如表2-1所示，为ON的使用相应的电磁阀进行相应的动作，空位的地方停止。表2-1电磁阀工作状态表液压缸动作名称发令

13、元件电磁铁YAOYA1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA10YA11YA12YA13YA14YA15YA16YA17YA20YA21YA22YA23YA24YA25送料送料定位缸伸出启动按钮SB1ONONONON送料夹紧缸夹紧送料定位缸伸出到位ON送料缸送料送料夹紧缸夹紧到位ON弯管夹紧缸夹紧送料缸送料到位ON送料夹紧缸松开弯管夹紧缸夹紧ON第三章硬件设计3. 1PLC选择系统共使用了31路数字量输入，24路数字量输出，共55路输入和输出，系统为小型自动化应用，可以选择小型PLC进行控制。三菱FX2N系列PLC是高性价小型PLC,性价比高，使用普及，接线简单，型号多,方便选择，因此选择三

14、菱FX2N小型PLC进行控制。FX2N系列PLC,从点数看有16点到128点，根据使用的输入和输出点数看，可以选择FX2N-64MR,含32路数字量输入，32路数字量输出，可以满足本系统的使用需要，增加功能可以增加扩展模块。3.2主电路主电路如图3-1所示，NLIL2L3Q13XC380VQ2u口ns人1/人2含AM5余9/0A1516A9Ae/A2-AAA23*0LN00s一YeYAOYMsYSy7m5-5-roY23=55Y2GYN7Y20YAe-Y2NY83Y24Y25人Ml$PLCSPLC3.4PLC输入和输出分配表PLC输入和输出分配表见表3-1和3-2表3-1数字量输入分配表名称P

15、LC地址外部编号启动按钮XOSBl停止按钮XlSB2急停X2SB3手动X3SAl-I回原点X4SA1-2单步X5SA1-3单周期X6SA1-4自动循环X7SA1-5送料夹紧缸夹紧到位XlOBl送料夹紧缸松开到位XllB2弯管夹紧缸夹紧到位X12B3弯管夹紧缸松开到位X13B4送料定位缸1送料到位X14B5送料定位缸1返回到位X15B6送料定位缸2送料到位X16B7送料定位缸2返回到位X17B8送料定位缸3送料到位X20B9送料定位缸3返回到位X21BlO送料定位缸4送料到位X22Bll送料定位缸4返回到位X23B12顺逆弯定位缸I伸出到位X24B13顺逆弯定位缸I返回到位X25B14顺逆弯定位

16、缸II伸出到位X26B15顺逆弯定位缸TT返回到位X27B16顺逆弯管缸1伸出到位X30B17顺逆弯管缸1返回到位X31B18顺逆弯管缸2伸出到位X32B19顺逆弯管缸2返回到位X33B20送料缸送料到位X34B21送料缸返回到位X35B22泵故障X36FRl表3-2数字量输出分配表名称PLC地址外部编号送料夹紧缸夹紧YOYAO送料夹紧缸松开YlYAl弯管夹紧缸夹紧Y2Y2弯管夹紧缸松开Y3YA3送料定位缸1送料Y4YA4送料定位缸1返回Y5YA5送料定位缸2送料Y6YA6送料定位缸2返回Y7YA7送料定位缸3送料YlOYAlO送料定位缸3返回YllYAll送料定位缸4送料Y12YA12送料定

17、位缸4返回Y13YA13顺逆弯定位缸I伸出Y14YA14顺逆弯定位缸1返回Y15YA15顺逆弯定位缸II伸出Y16YA16顺逆弯定位缸口返回Y17YA17顺逆弯管缸1伸出Y20YA20顺逆弯管缸1返回Y21YA21顺逆弯管缸2伸出Y22YA22顺逆弯管缸2返回Y23YA23送料缸送料Y24YA24送料缸返回Y25YA25自动运行指示灯Y26HLl故障指示灯Y27HL23. 5PLC输入和输出接线图PLC输入和输出接线图见图3-2所示，外部220V交流电流接PLC的L,N,为PLC提供220V交流工作电源。PLC输入COM接PLC输入公共段。24V直流电源接PLC输出的COM1,COM2,COM

18、3,COM4,C0M5,C0M6,COM7和PLC输出公共端，为PLC输出提供直流电源。S31/CM1XOCQMIYO24V1S32XlYl2S33,X2Y23S11/X3Y34S12/X4COM224VS13/5X5Y4SAI476X6Y5SAI5/X77Y631/XIO832JY7X1124V33/COM334/X12X13YIO9Y1110Y121135/X14Y131236/X1524V37/X16COM413%/X17Y141439/X20Y15310/15X21Y16X22Y1716312/X23313/X24C0M524V引4/X25Y2017315/X26Y2118316,X2

19、7Y2219317/Y2320X3024V318,CQM6X3121Y24319/X3222320,X33Y25321/X34Y26L1322”X35Y270L224VR1,X36CM723Y30LLXN64MRC220NN图3-3PLC数字输入输出接线图第四章程序设计4.1内部使用地址为了编程和阅读方便，定义了PLC内部使用内存地址，定时器地址和数据地址,如表4-1,4-2,4-3所示。表47系统内部使用内存地址名称PLC地址送料定位缸伸出MO送料夹紧缸夹紧Ml送料缸送料M2弯管夹紧缸夹紧M3送料夹紧缸松开M4送料缸退回M5送料定位缸退回M6顺逆弯管定位缸伸出M7弯管缸伸出M8弯管缸退回M9

20、顺逆弯管定位缸退回MlO弯管夹紧缸松开Mll送料夹紧缸夹紧手动M20送料夹紧缸松开手动M21弯管夹紧缸夹紧手动M22弯管夹紧缸松开手动M23送料定位缸1送料手动M24送料定位缸1返回手动M25送料定位缸2送料手动M26送料定位缸2返回手动M27送料定位缸3送料手动M30送料定位缸3返回手动M31送料定位缸4送料手动M32送料定位缸4返回手动M33顺逆弯定位缸I伸出手动M34顺逆弯定位缸I返回手动M35顺逆弯定位缸H伸出手动M36顺逆弯定位缸H返回手动M37顺逆弯管缸1伸出手动M40顺逆弯管缸1返回手动M41顺逆弯管缸2伸出手动M42顺逆弯管缸2返回手动M43送料缸送料手动M44送料缸返回手动M

21、45泵启动M46泵停止M47启动按钮HMlM50停止按钮HMlM51急停HMIM52手动IIMIM53回原点HMlM54单步HMTM55单周期HVlM56自动循环HmM57自动运行条件M60手动模式MlOO回原点模式MlOl单步模式M102单周期模式M103自动循环模式M104无动作步骤标志1M105无动作步骤标志2M106原点标志1M107原点标志2M108表4-2系统内部使用定时器地址名称PLC地址单步第1步按钮定时Tl单步第2步按钮定时T2单步第3步按钮定时T3单步第4步按钮定时T4单步第5步按钮定时T5单步第6步按钮定时T6单步第7步按钮定时T7单步第8步按钮定时T8单步第9步按钮定时

22、T9单步第10步按钮定时TlO单步第11步按钮定时Tll单步第12步按钮定时T12单步第13步按钮定时T13表4-3系统内呼使用数据地址名称PLC地址计数设定D200计数D2024. 2流程图设计程序流程图如图4-1所示。系统上电，使用M8002进行初始化，设定停止计数个数，预设100,复位内存位，复位输出。选择操作模式，选择单周或者单步模式，按启动按钮，启动系统，检测到返回原位，依次执行送料定位缸伸出，送料夹紧缸夹紧，送料缸送料，弯管夹紧缸夹紧，送料夹紧缸松开，送料缸退回，送料定位缸退回，顺逆弯管定位缸伸出，弯管缸伸出，弯管缸退回，顺逆弯管定位缸退回，弯管夹紧缸松开，进行计数，选择单周模式，

23、自动停止系统，选择连续模式，计数大于或者等于设定，停止系统，计数小于设定循环执行。检测到泵故障，停止系统，进行报警，检测到急停，停止系统进行报警，按停止按钮，停止系统。4. 3PLC梯形图程序KlOOMO送料定位 缸伸出YOOO送料夹紧 缸夹紧D200计数设定M57自动循环IlMIY027故障指示 灯Q60)百动运行 条件XOOO XOOl X002291 I 启动按钮停止按钮1X003X004X005M104 rII 自动循环 模式X036M50 高 4MIM103M60T I0r026I电机故自动运行自动运行条件 指示灯单周期模 式自动运行条件M51M52M53M54M55FfJf4fF-

24、停止按钮急再HMl手动IIMl回原点HM单步HMlIMII自动运行指示灯Y026-4I自动运行指示灯故障指示灯X0024hY027）故障指示灯M52X036家电机故障模式选择无动作步骤标志1MOMlM2M3M4M5M6M7M8108T井KKK井苏K川-105）送料定位送料夹紧送料缸送弯管夹紧送料夹紧送料缸退送料定位顺逆弯管弯管缸伸无动作步缸伸出缸夹紧料缸夹紧缸松开回缸退回定位缸伸出骤标志1无动作步骤标志2M9MlOMll118Tf好少一弯管缸退顺逆弯管弯管夹紧可定位缸退缸松开原点标志1XOllX013X015X017X021X023X025122TI111111111111M106无动作步 骤

25、标志2Glo7 原点标志送料夹紧弯管夹紧送料定位送料定位送料定位送料定位顺逆弯定缸松开到缸松开到缸1返回到缸2返回到缸3返回到缸4返回到位缸I返回位位位位位位到位原点标志2X027X031X033X035130-I111111Qu08)颐逆弯定顺逆弯管顺逆弯管送料缸返原点标志位缸II返缸1返回到缸2返回到回到位2回到位位位送料定位缸伸出到位，执行送料夹紧缸夹紧Y026X014X016X020X022MO自动运行送料定位送料定位送料定位送料定位送料定位RST指示灯缸1送料到缸2送料到缸3送料到缸4送料到缸伸出MO 1送料定位 缸伸出T2M102T卜单步第2步单步模式 按钮定时SETMl 1送料夹

26、紧 缸夹紧单步按启动按钮，执行第3步Kl(T3)单步第3步按钮定时送料夹紧缸夹紧到位，执行送料缸送料Ml送料夹紧缸夹紧M2送料缸送料Kl（T4）单步第4步 按钮定时Y026X034 M2194 -1111-自动运行送料缸送 指示灯料到位送料缸送 料rstM2 送料缸送 料T4 M102单步第4步单步模式set按钮定时M3 弯管夹紧 缸夹紧单步按启动按钮，执行第5步M3 XOOO M102204 -I I1弯管丈紧启动 扛夹紧KlT5）单步第5步 按钮定时弯管夹紧缸夹紧到位，执行送料夹紧缸松开Y02621011自动运行指示灯X012TH- 弯管夹紧 缸夹紧到 位-IH- 弯管夹紧 位夹紧RST

27、M3 1弯管夹紧 缸夹紧T5M102单步第5步单步模式 按钮定时SET M4 送料夹紧 缸松开单步按启动按钮，执行第4步M2XOOOM102评8语33送启J按钮单步料送料缸送料到位，执行弯管夹紧缸夹紧KlT6）单步第6步 按钮定时单步按启动按钮，执行第6步XOOOM10222嬴lJIV缸松开送料夹紧缸松开到位，执行送料缸退回Y026XOllM4自动运行送料夹紧指示灯缸松开到送料夹紧缸松开rstM4送料夹紧缸松开T6M102按钮定时单步按启动按钮，执行第6步M5XOOOM102236IIIII送料缸退启动按钮单步送料缸退回到位，执行送料定位缸退回Y026242X035HHM5自动运行送料缸返指示

28、灯回到位T7M102单步需7步单J后按钮定时单步按启动按钮，执行第7步XOOOM102252端定位启动小钮单缸退回送料缸退回到位，执行送料定位缸退回Y026X015X017X021258自动运行X023M6指示灯送料定位送料定位送料定位送料定位送料定位缸1返回到缸2返回到缸3返回到缸4返回到缸退回T8M102-1111-单步第8步单步模式按钮定时单步按启动按钮，执行第8步M7271顺逆弯管启动定位缸伸出XOOOM102顺逆弯管定位缸伸出到位，执行弯管缸伸出setRSTSETRSTSETM51送料缸退回KlT7)单步第7步按钮定时M51送料缸退回M6送料定位缸退回KlT8)单步第8步按钮定时M6

29、送料定位缸退回M7顺逆弯管定位缸伸出Kl(T9)单步第9步按钮定时277Y026X024X026TlIlIH自动运行顺逆弯定顺逆弯定指示灯位缸I伸出位缸11伸到位出到位M7H-顺逆弯管定位缸伸出rstM7顺逆弯管定位缸伸出T9M102单步第9步单步模式按钮定时SETM8弯管缸伸出单步按启动按钮，执行第9步M8XOOOM102288KlT10单步第10步按钮定时M8弯管缸伸出能缸退弯管缸退向到位，执行顺逆弯管定位缸退回Y026311自动运行指示灯X031X033II1Hn顺逆弯管顺逆弯管缸1返回到缸2返回到M9rIH弯管缸退回RSTM9弯管缸退回TllM102旗311单3右步按钮定SETMlO顺

30、逆弯管定位缸退回Y026X025X0273281I1I1H自动运行顺逆弯定顺逆弯定指示灯位缸I返回位缸11返到位回到位MlOrHI-顺逆弯管定位缸退11RSTMlO顺逆弯管定位缸退回T12M102单步第12单步 步按钮定时Kl=D202D200Jmovko自动循环计数计数设定模式M104模式M102T13HI11-单步模式单步第13步按钮定时D202D200I1SBT计数计数设定D202计数MO送料定位缸伸出MlY026XOlOYOOlX002X036Y030M52387-1111r-F11CYOOO）送料夹紧自动运行送料夹紧送料夹紧急疼泵电机故泵启助急修HMl送料夹紧虹夹紧指示灯H夹紧到缸松

31、开障缸夹紧位MlM102送料夹紧单步极式缸夹紧M20 MlOO如夹紧手送料夹紧缸夹紧M4Y026XOllYOOOX002X036Y030M52402-1111fJf11CYOOI）送料夹紧自动运行送料夹紧送料夹紧急停泵电机故泵启动急停HMl送料夹紧缸松开指示灯缸松开到缸夹紧障缸松开位M4M102送料夹紧单步模式缸松开M21 MlOO送料英紧手动缸松开手MlOl回原点模送料夹紧缸夹紧M3Y026X012Y003X002X036Y030M52“8森!工紧自行桎翻紧弯翻紧急游募器故泵SIMI$蠹紧）应夹紧指示灯虹夹紧到缸松开障缸夹紧位藐【紧单 血夹紧M102M22MlOO工紧手&E夹紧手动弯管夹紧缸

32、松开433O,弯缸Oo管松夹开送料定位缸1送料MOY0264491I1I-送料定位自动运行缸伸出指示灯X014Y005X002FJZFJ送料定位送料定位急停HI送料到缸1返回位X036Y030M52Y004)送料定位缸1送料MOM102送料定位单步模式缸伸出M24MlOO嬴看!位手J后缸1送料手动送料定位缸1返回送料定位缸2送料送料定位缸2返回送料定位缸3送料送料定位缸3返回送料定位缸4送料送料定位缸4返回顺逆弯定位缸I伸出顺逆弯定位缸I返回顺逆弯定位缸II伸出Y015）顺逆弯定位缸I返回Ol逆缸顺逆弯定位缸II返回顺逆弯管缸1伸出O-L呼SrT器回顺逆弯管缸1返回顺逆弯管缸2伸出顺逆弯管缸2

33、返回681M911弯管缸退可Y026II自动运行X033Y022X002rFJ顺逆弯管顺逆弯管急停X036Y030M52M9指示灯缸2返回到缸2伸出M102(Y023)顺逆弯管缸2返回M43MlOO顿逆弯管手动红2返回手动MlOl式送料缸送料Y024)送料缸送料送料缸返回泵启动Y025）送料缸返回END程序结束标志741Y030)泵启动end4.4语句表程序产开机初始化，设定计数，预设100;*复位输出，复位内存标志0LDM80021 MPS2 AND=D200KO121318；*232425262728；*2930313233343536373839404142；*43444546；*4748495051525354555657587MOVKlOOD200MPPZRSTMOM57ZRSTYOOOY027自动运行条件LDIM51ANIM52ANIM53ANIM54ANIM55OUTM60自动运行指示灯LDXOOOORM50ORY026ANIXOOlANIX002ANIX003ANIX004ANIX005LDM104ORM103A