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随手
_目录
一、设计任务书…………………………………………………2
1.1、具体要求…………………………………………………………2
1.2、控制要求………………………………………………………2
1.2.1、手动控制………………………………………………2
1.2.2、单周期运行…………………………………………2
1.2.3、自动循环控制………………………………………2
二、设计方案………………………………………………………3
2.1、设计目的………………………………………………3
2.2、设计要求………………………………………………3
2.2.1、硬件选型………………………………………3
2.2.2、工艺流程………………………………………5
三、具体方案………………………………………………………7
3.1、I/O口分配表……………………………………………7
3.2、外部接线图………………………………………………8
3.2.1、继电器的工作原理……………………………8
3.2.2、电磁继电器的工作原理………………………8
3.2.3、四相八拍步进电机……………………………10
3.2.4指令要求………………………………………10
3.3、程序………………………………………………………11
四、小节……………………………………………………………18
五、参考文献………………………………………………………19
一、设计任务书
1.1具体要求
本课题要求设计机械滑台工流程控制系统.具体要求是:
采用三菱FX2N系列PLC和电梯实验模块完成控制任务。
用电梯模块中的滑块来模拟机械滑台的工作台,工作台由直流电机拖动,楼层接近限位开关用于工作台的位置控制。
采用S7-200系列PLC和圆工作台-旋转编码器实验模块完成控制任务。
圆工作台模拟机械滑台。
圆工作台运动由PLC通过控制变频器拖动三相异步电动机实现。
工作台的工艺流程由任课老师指定,SQ1~SQ4为接近开关。
1.2控制要求
工作台运行状态分为三种方式:
手动、单周期和自动循环三种控制方式。
其中,运行方式由旋转开关SA选择。
运行方式切换时,滑台立即停止运行。
要启动滑台运行,必须先按启动按钮SB1,启动润滑泵运行(用灯指示)。
然后才能控制滑台运动。
按急停按钮停止滑台的全部运行。
1.2.1手动控制
手动控制:
(点动)手动控制指示灯亮,按住SBS,工作台前进(电梯上升);按住SBX,工作台后退(电梯下降)。
(松开按钮立即停止)
1.2.2单周期运行
单周期运行:
单周期指示灯亮,滑台位于初始原点,按动启动按钮SBQ,按工艺流程自动运行一周后停在初始原点。
按停止按钮SB2,立即停止运行。
单步运行指示灯亮,滑台位于初始原点,按一下启动按钮SBQ,系统转换到下一步,完成该步的任务后,自动停止工作并停留在该步,再按一下启动按钮,又往前走一步。
按停止按钮SB2,立即停止运行。
1.2.3自动循环控制
自循环控制:
自动循环灯亮,滑台位于初始原点,按动启动按钮SBQ,按工艺流程自动循环运行,运行一周后回到原点后暂停5秒后再接着运行,按停止按钮SB2,立即停止运行。
工艺流程中暂停延时需要用指示灯以1HZ的频率闪烁指示。
二、设计方案
2.1设计目的
通过本次课程设计使学生掌握:
1)GXDeveloper编程软件的使用方法和梯形图、SFC图编程语言的运用;
2)实际程序的设计及实现方法;
3)程序调试和运行操作技术,从而提高学生对PLC控制系统的设计和调试能力。
2.2设计要求
2.2.1硬件选型(程序设计方法采用状态转移图SFC图进行设计或经验设计法)
机械滑台由床身,滑板,丝杠,变速箱等组成。
其结构简单,便于维修。
机械滑台工作原理是滑板在床身上做纵向运动,因其丝杠传动,再加上变速箱的作用。
可获得快慢等多种运行速度。
随着近年来机械工业的发展。
在原有的机械滑台基础上,演变出数控机械滑台,即在原来机械滑台的基础上。
把普通丝杠更换成滚珠丝杠,在铸铁的导轨面上镶嵌直线导轨。
把变速箱电机更换成伺服电机。
使滑台可以快速进退。
利用滚珠丝杠和线轨获得较高的精度。
HJ系列机械滑台采用滚珠丝杠.本滑台选用优质铸铁导轨,电气挡铁安装位置有左型或右型等形式.
本滑台采用(两导轨之间)双封闭结构,精度高;精密级采用塑料导轨板,动态性能好.本滑台刚度高,热变形小,进给稳定性高,从而保证了加工状态下(负荷下)的实际精度.本滑台很容易实现无极变速及数控化.所以本滑台是实现高精度柔性化的理想部件.
机械滑台用以实现进给运动,可卧式也可立式使用,在机械滑台上安装动力箱(装上多轴箱)钻削头、镗削头、铣削头、镗孔车端面头等各种部件,用以完成钻、扩、铰、镗、锪窝、刮端面、倒角、车端面、铣削及攻丝等工序,亦可在其上安装工件组成输送运动实现工作循环。
滑台又分A、B型,采用高牌号铸铁或镶刚结构,具有普通级和精密级两种精度。
A型为双矩型导轨,一般用于粗加工,B型为一山一矩合型导轨,用于精加工。
该系列滑台外形美观、设计合理、刚性好、性能可靠,是组合机床和自动线较理想的基础动力部件。
当滑台用于深孔加工时,还应注明带分级进给装置。
电梯的选型、运作,如图4所示。
电梯有一个轿厢和一个对重,通过钢丝绳将它们连接起来,钢丝绳通过驱动装置(曳引机)的曳引带动,使电梯轿厢和对重在电梯内导轨上做上下运动。
通过指示灯的安排进行停止、运行。
2.2.2工艺流程(附图)
如图所示的电梯运行,上电之后,指示灯亮电梯开始运行,碰到SQ2,电梯停止运行,指示灯闪烁,停止6秒,然后,电梯继续开始行走,碰到SQ4停止运行,指示灯继续闪烁,之后,开始往返,碰到SQ2后,指示灯继续闪烁,电梯继续前进碰到指示灯SQ3,电梯开始后退直至再次碰到SQ1,回原点。
对于电梯的控制,可选用继电器—接触系统或可编程控制器来完成,但是二者有各自的特点:
(1)、继电器—接触系统:
它的优点是线路直观,大部分电器均为常用电器,更换方便,价格较便宜,但是它触点较多,线路复杂,电器的电磁机构及触点动作较慢,能耗高,机械动作噪音大,而且可靠性差。
(2)、PLC设计和制造上采取了许多抗干扰措施,使用方便,扩展容易。
它使用了可编程和梯形图指令,易于掌握,总之PLC取代继电器—接触系统已经成为大的趋势。
PLC控制变频器的启动和停止:
用PLC的数字量输出点,如果PLC是继电器输出,可以直接接变频器的启动信号端子。
如果是电压输出,可以通过继电器转换为无源触点后接启动信号端子。
这样控制PLC的输出与否即可启动/停止变频器。
(3)PLC控制变频器的频率:
一般有两种方法
1、模拟量控制,可以用模拟量输入和输出模块,根据变频器的具体要求选择0-10V电压或4-20mA电流输出,控制变频器的频率,变频器的频率反馈根据要求可以选择模拟量输入进行采集(也可以不采集,开环控制)。
2、串行总线通信控制,高档的变频器有通信接口,像uss,profibusDP,simolink等,可以通过PLC的通信端口(或通信模块)给定频率值,变频器和PLC间相互通信。
综上,利用总线通信的方式可以以一个通信端口(或配备通信模块组件)的方式控制总线上所有的变频器(在总线地址范围内)。
而利用模拟量输出模块控制则必须每个通道对应一台变频器。
两种方法都可以,要看具体的应用。
三、具体方案
3.1I/O口分配表
输入
输出
行程开关SQ1
X5
润滑泵指示灯
Y13
行程开关SQ2
X6
点动控制指示灯
Y
行程开关SQ3
X7
手动控制指示灯
行程开关SQ4
X8
单周期控制指示灯
启动按钮SB1
X4
自动控制指示灯
旋转开关(手动)
X0
闪烁指示灯
旋转开关(单周期)
X1
旋转开关(自动)
X2
急停按钮
X11
点动SBS
X10
后退SBX
X11
单周期/自动SBQ
X12
单周期/自动SB2
X14
回原点按钮K13
X13
3.2外部接线图
3.2.1继电器(relay)的工作原理和特性
当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时,使被控制的输出电路导通或断开的电器。
可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。
具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。
广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。
继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
3.2.2电磁继电器的工作原理和特性
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。
只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。
当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。
这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:
继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
时间继电器的主要功能:
是作为简单程序控制中的一种执行器件,当它接受了启动信号后开始计时,计时结束后它的工作触头进行开或合的动作,从而推动后续的电路工作。
一般来说,时间继电器的延时性能在设计的范围内是可以调节的,从而方便调整它的延时时间长短。
时间继电器是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上,用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件,也许可以这样说:
用来控制较高电压或较大功率的电路的电动开关给继电器工作线圈一个控制电流,继电器就吸合,对应的触点就接通或断开。
在供电电路中,继电器也被称为接触器。
从驱动时间继电器工作的电源要求(驱动线包工作电压)来分,一般继电器分交流继电器与直流继电器,分别用于交流电路和直流电路,另外,依据其工作电压的高低,有6、9、12、24、36、110、220、380等不同的工作电压,使用于不同的控制电路上。
它可以用来抗电磁干扰措施。
工作电源部分的抑制措施:
在实际工作使用中,一般采用下述方法来进行抑制,提高其产品的抗干扰能力。
采用隔离变压器;选择合适的压敏电阻;在供电输出口加高频旁路电容等方法提高产品的抗干扰能力。
执行时间继电器的抗干扰:
当执行绕组(感性负载)被接通和断开时。
线圈中会产生一连串上升速度快,频率和幅度都相当高的尖峰脉冲电磁振荡辐射,对直流继电器绕组通常采用以下方法来减少干扰:
在线圈两端反并二极管或RC器件,如控制触点对交流感性负载的控制,也可考虑在触点并接RC器件,从而能对触点在通断时产生的干扰进行有效的吸收。
屏蔽能有效地抑制通过空间传播的电磁干扰,一则可限制内部产生的电磁能辐射出去;二则可防止外来辐射进入,在对内部电子线路采用整体屏蔽措施,也可对内部信号线采用屏蔽线,增强其抗干扰能力。
时间继电器在一般的使用环境,作为自动控制器件应用较广泛,尤其是在涉及低压电器控制网络中有较多电器设备环境中使用时电磁干扰问题更趋于严重。
组成时间继电器的内部元器件的损坏这时已不是引起时间继电器故障(失效)的主要原因,而在于应用场合中的各种干扰通过电磁耦合、电容耦合直接进入时间继电器,干扰其正常的延时控制。
在此干扰环境下能否正常工作往往会影响到整个自动控制系统的正常逻辑功能,甚至还可能造成大的质量事故和经济损失。
所以时间继电器在各种恶劣环境都应有较高的可靠性和抗干扰能力,也就是说必须有良好的电磁兼容性能,只有这样才能完善其产品质量,提高自身的市场竞争能力。
因此时间继电器的作用是很大的。
PLC的跳转指和PLC的中断指令都是导致程序运行流程改变的指令。
其区别包括:
1、其各自产生运行流程改变的原因不同:
跳转指令是因为程序扫描执行中遇到了一条跳转指令,仅仅是该条指令就可以直接指定程序流程转移到指定的程序地址(这是无条件跳转指令),或者当扫描到该跳转指令的时候跳转的条件正好满足,这时候会发生流程转移,不满足条件,则即使扫描到此跳转指令也不跳转(这是有条件跳转指令);而对于中断指令,发生程序执行流程转移的机制是中断源引发中断事件,三菱FX系列就包括外部中断、定时中断、高速计数器中断三类;
2、流程转移时处理方式不同:
跳转指令发生后程序流程转移到程序目的地址是在指令中实现指定的,通常仍旧是主程序中的某一地址上,跳转时只是跳过程序中某一段即可,接下来还是顺序扫描执行下去而已。
而中断指令则需要记忆中断发生处地址(也就是中断点),以便转移向中断响应子程序处,中断响应子程序执行完毕后能够可靠返回断点处,而且中断程序还可能涉及中断参数的传递,而跳转则远没有那么多的麻烦事;
3、实现的限制条件不同:
中断除了要求有中断源引发相应的中断事件外,还要受到主程序中是否设置了开中断和关中断指令(三菱、西门子plc中就是EI、DI指令),跳转指令只需要跳转的条件满足即可(条件跳转),甚至不需要跳转条件(指无条件跳转的情况);
4、使用的指针不同:
以三菱的FX、Q系列为例,跳转指令执行后不必都执行程序返回,使用的是指针P。
而中断程序由于发生中断的时间是随机的,原先的程序被随机中断,所以当响应过中断程序后要返回断点继续执行,所使用的是指针。
3.2.3四相八拍步进电机
使用PLC控制器实现四相八拍步进电机驱动,可使步进电机的抗干扰能力强、可靠性高,同时,由于实现了模块化结构,使系统构成十分灵活,而且编程语言简单易学,便于掌握。
可以进行在线修改,体积小,维修方便。
1步进电机1.1步进电机的种类和结构步进电机的分类方式很多,按不同的标准,可将步进电机分成多种类型,表1的表格列出步进电机的各种类型。
1.2步进电机的工作原理步进电机的工作原理实际上是电磁铁的作用原理。
步进电机定子绕组的通电状态每改变一次,它的转子便转过一定的角度,即步进电机的步距角a,定子绕组通电状态改变速度越快,转子的转速越高,定子绕组通电顺序改变,转子的方向也随之改变,步进电机步距与定子绕组的相数M,转子的齿数Z,及通电方式K有关,可用公式表示:
e=360/(MZK)单位为度。
式中;M相M拍时,K=I,M相2M拍时,K=2。
2四相步进电机四相步进电机是一典型的单定子、径向分相、反应式伺服电机。
其结构如下图2所示。
它与一般的异步电机不同,它的定了又分为定子铁芯和绕组,其中其对应的定子铁芯上的绕组为一相构成一对极,它共有四对极。
它的转子由钢铁做成,它的上面没有绕组,而由许多的齿槽组成。
3.2.4指令要求
传送指令
该指令的助记符、指令代码、操作数范围、程序步如下表所示。
传送指令的要素表
指令名称
助记符
指令代码位数
操作数范围
程序步
S(.)
D(.)
n
传送
MOV
MOV(P)
FNC12
(16/32)
K、H
KnX、KnY、KnM、KnS
T、C、D、V、Z
KnY、KnM、KnS
T、C、D、V、Z
MOV、MOVP…步
DMOV、DMOVP…步
传送指令MOV指令是将源操作数内的数据传送到指定的目标操作数内,即[S]→[D]。
传送指令MOV的说明如图。
当X0=ON时,源操作数[S]中的常数K100传送到目标操作元件D10中。
当指令执行时,常数K100自动转换成二进制数。
当X0断开时,指令不执行,数据保持不变。
3.3程序(附后面)
四、心得体会
为期两周的PLC课程设计的学习与实践结束了,在两周的时间里使我受益颇深,不仅巩固了在课堂上所学到的知识,同时也扩展了自己的知识面,现将我的学习实践心得做出如下总结:
1、坚守岗位,精心操作,不做与工作无关的事。
因事离开机床时要停车,关闭电源、气源。
2、按说明书规定选用进刀量、切削速度及砂轮的线速度。
不准任意提高进刀量和切削速度,不准任意提高砂轮的线速度。
3、绝对禁止在精密机床上加工胚料及进行粗加工工作。
不要求高精度的工件,也不准在精密机床上加工。
4、刀具、工件应装夹正确、紧固牢靠。
装卸较重的工件或夹具只准用手动葫芦。
找正刀具、工件不准高打,不准用加长手柄增加力短的方法紧固,焊接操作机。
5、不准在机床不主轴锥孔、尾座套筒锥孔及其他工具安装孔内安装与其锥度或孔径不符,表面有划伤和不清洁的顶针、刀具、刀套等,铣边机。
6、传动及进给机构的机械变速,刀具与工件的装夹、调整以及工件的工序间的人工测量等,数控火焰自动切割机,均应在切削终止,刀具退离工件后停车进行,滚轮架。
7、加工过程中,刀具未离开工件不准停车。
8、应保持发具的锋利,如变钝或有崩裂应及时磨锋或更换。
9、液压系统除节流伐外其他液压伐门不准私自调正。
10、机床上特别是导轨面和工作台面,不准直接放置工具、工件及其他杂物。
11、经常清除机床上的切屑、油污保持机床清洁。
12、密切注意机床运转情况、润滑情况,变位机,如发现动作失灵、震动、爬行、发热、噪音、异味和研伤等异常现象,应立即停车检查,排除故障后方可继续工作。
13、机床发生事故时,应立即停车,保持事故现场,报告有关部门分析处理。
赞同
通过这次课程设计,我的合作意识得到加强。
合作能力得到提高。
上大学后,很多同学都没有过深入的交流,在设计的过程中,我们用了分工与合作的方式,每个人负责一定的部分,同时在一定的阶段共同讨论,以解决分工中个人不能解决的问题,在交流中大家积极发言,和提出意见,同时我们还向别的同学请教。
在此过程中,每个人都想自己的方案得到实现,积极向同学说明自己的想法。
我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题,这样,我们可以尽可能的统一思想,这样就不会使自己在做的过程中没有方向,并且这样也是为了方便最后设计和在一起。
讨论不仅是一些思想的问题,还可以深入的讨论一些技术上的问题,这样可以使自己的处理问题要快一些,少走弯路。
多改变自己设计的方法,在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法,这样可以方便自己解决问题在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见,特别是在移位寄存器的具体使用方法上,给我提供很多实用的方法,是自己能够更好的设计程序。
这次课程设计使我们对PLC有了更深入的了解,对其硬件电路,以及软件实现有了深入的认识,了解了如何从一个具体要求,转换成逻辑电路,然后变成逻辑梯形图,最后写入PLC电路,最后接好的接口电路通过RUN来运行得到想要的结果。
同时这也是我们一份宝贵的人生经历,通过这次的课程设计使我们意识到自己不明白的东西还有很多,该学习的东西也很多,而且要学会要多问,多讨论,学会与别人合作,团队精神起到了十分重要的作用。
并且在遇到困难时不能放弃,要静下心来认真思考,积极讨论,最终把问题解决。
五、参考文献
[1]可编程控制器课程设计与实验讲义
[2]电气控制及可编程序逻辑控制器主编:
张华强主编:
林明星范文利主编:
贺哲荣石帅军
[3]流行PLC实用程序及设计(三菱FX2系列)
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