机电控制与可编程序控制器课程设计报告.pdf

《机电控制与可编程序控制器课程设计报告.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电控制与可编程序控制器课程设计报告.pdf（16页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、下载可编辑 .专业 .整理 . 机电控制与可编程控制器 技术课程设计说明书 题目：泡沫塑料自动切边机设计 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学号： 班级： 指导教师： 设计地点： 设计时间： 下载可编辑 .专业 .整理 . 泡沫塑料切片机控制原理 切片机的控制要求 (1) 原理图 切片机控制系统原理，如图 2-1 所示，切割厚度由4 位拨盘开关设定输入，围为 000.0 199.9mm 。在刀架电机的转轴上装有调速齿轮，沿圆周均匀开5个槽， 使用二线制接近开关， 电机转轴每转1 圈，向 PC发出 5 个计数脉冲，转两圈刀架高度变化1mm ，接近开关发出10 个脉冲，根据设定的切割厚度可

2、以简单的计算出PC应 计的脉冲个数。 电机轴转速为10 转/ 秒，PC的计数频率应达到50HZ，因此， 采用 CPM2A 的单相高速计数功能，它的计数频率可达5KHZ 。 调速齿轮 图 2-1 为切片机控制系统原理图 (2) 工作原理示意图 泡沫塑料切片机把泡沫塑料切成一片片一定厚度的海绵，其工作原理如图2-2 所示。 泡 沫块置于台面上，切割开始时，使台面后移到限位，接着刀架下降一定位移量并锁住，然后 台面带动泡沫快一起前移至限位，旋转的刀片随之切割出一片一定厚度的海绵，台面再后移 至限位， 不断重复上述过程。台面的体积为长、宽、高分别为1 米、0.5 米 0.005 米的铁块。 CPM2A

3、 输 输 入 操作指令 拨盘 开关 行程 接 近 开 关 带 锯 交磨 刀 流台 面 向后 接台 面 向前 触落 下载可编辑 .专业 .整理 . 滑套 右丝杠 滑轮 刀架 刀片 泡沫塑料 台面 滑套 左丝杠 上 下 后 前 图 2-2 切片机工作原理示意图 2.2 PLC 控制系统的功能如下 ： （1）两种工作状态：手动或自动。 工作方式由选择开关S1确定， 输入点 00011 接通时 为手动方式， 断开时为自动方式。由手动进入自动时，先停止手动状态工作，按下自动启动 按钮后， 根据拨盘开关设定厚度值，进行自动切割。 过程如图2-3 所示。由自动进入手动时， 先停止自动状态开关，然后操作人员操

4、作手动按钮，控制切片机的动作。 （2）面向前或向后移动时，带锯电动机先启动，一旦带锯电动机停转，台面前移或 后移就立即停止。 （3） 须在带锯电动机启动时（即刀片旋转）时才能进行磨刀控制。 （4）无论在手动或自动方式下，当按下总停按钮后，除了带锯，磨刀外，刀架、台面 的动作立即停止。 （5）电接通后，台面刹车交流接触器KM7立即接通。 在自动方式下使用高速计数器，用编程器设置DM6642的容为 0114，表示使用高速计数 的加模式、软复位，在DM0000 DM0003中为高速计数器建立中断比较表： DM0000 比较的次数（在程序中置为1） DM0001 目标值 1 低 4 位（在程序中计算设

5、置） 下载可编辑 .专业 .整理 . DM0002 目标值 1 高 4 位（在程序中置为0000） DM0003 比较 1 中断子程序号（在程序中下置为000） 后到位到位 台面向后落刀台面向前 前到位 图 2-3 自动方式下的工作流程 硬件电路设计 主电路图 切片机控制系统的主电路如图3-1 所示。它共有 5 个电机， 带锯电机驱动刀片旋转；两 个磨刀电机带动砂轮对刀片研磨，使刀片锋利； 台面电机为直流电机（直流电由晶闸管直流 调速装置供给） ，驱动台面前移或后移；刀架电机通过蜗轮/ 蜗杆传动机构驱动左、右丝杆正 转或反转， 刀架随滑套上移或下移，刀架电机制动方式为电磁刹车，电磁刹车使用制动

6、电磁 铁； QF1控制五台电机的通断情况； FU1FU3分别对四台电机起过载保护作用；当电路某 台电机出现故障时，空气开关QF会自动跳匝，使故障电机与电路分离，便于维修人员的检 修，又不影响系统的工作。KM1 KM7 为交流接触器的常开主触头，通过程序对交流接触器 线圈通断的控制从而达到对电机的控制。FR1 FR2 对各台电机起（过流、断相、短路、过 载）保护作用，保证电路的正常工作。晶闸管直流调速装置主要控制直流电机M5的控制。 下载可编辑 .专业 .整理 . 图 3-1 切片机主电路 PLC外部电路图 本设计选用日本欧姆龙CPM2A 系列可编程控制器控制电机的切片，切片机的工作方式有 两种

7、；自动和手动。CPM2A 是一台设有20 点， 30 点，40 点和 60 点 I/O 端子的 PLC 。它有两 种输出方式分别为：继电器输出型和晶体管输出型，并有二种电源可用。为使PLC 的 I/O 容量提高到最大的120 点 I/O ，与 CPU单元连接的扩展单元可多达三个。有三个扩展单元可 用： 20 点 I/O 单元有 12 点输入单元和8 点输出单元。将3 个 20 点 I/O 单元与 60 装 I/O 缎 子的 CPU单元连接就得到120 点 I/O 的最大I/O 容量。本设计在两种方式下的输入点共有 30 个（输入端子有24 个，输出端子有6 个） ，超出 PLC本身 24 个输

8、入点，由于手动和自动 只能以一种方式工作，故某些输入点可以分时复用，一点顶两点用，还考虑留有15% 20% 余量，所以本系统选用60 点 I/O 端子的 PLC 。 PLC外部接线图如图3-2 所示。其中，高速计数的输入点是00000； QF2是控制 PLC的 电源通断，FU4对 PLC以及其外部电路起过载保护作用；S1选择开关对工作方式进行选择（手 动或自动），接通是为手动方式，断开时为自动方式；SB0为落刀按钮，控制落刀程序；SB1 为抬刀按钮，控制抬刀程序；SB2台面向前按钮；SB3为台面向后按钮；SB4为刀架停止按 钮； SB5为台面停止按钮；SB6为带锯启动按钮；SB7为带锯停止按钮

9、；S2 为磨刀开关，控 下载可编辑 .专业 .整理 . 制磨刀程序； SB8为总停按钮； SB9自动启动按钮；ST1为落刀限位开关；ST2为抬刀限位开 关； ST3台面前到位开关；ST4台面后到位开关；拨盘开关用来输入一位十进制数的09， 或一位十六进制数的0F；四个拨盘开关分别用来设定百、十、个小数位数，利用每个拨 盘开关的拨码盘调整各拨码开关的值；二极管对PC输入点进行扩展避免形成寄生电路，导 致自动和手动输入相互干扰，造成混乱；FR1 FR2 热继电器起到过载保护作用；KM1 KM7 交流接触器线圈，用来控制交流接器的闭合与断开；KM5 、KM6分别为 KM5 、KM6接触器辅助 触头控

10、制线圈KM5 、KM6 、KM7的先后工作的顺序；KM3 、KM4分别为 KM3 、KM4接触器的辅助 触头控制线圈KM3 、KM4的先后工作顺序。在自动方式下，SB0SB5按钮失去作用；在手动 方式下，拨盘开关输入无效。 I/O 分配表 (1) 输入单元 拨盘开关 4个分别为小数位、个位、十位、百位 接近开关 SW 1个选择开关S1 1个 磨刀开关 S2 2个按钮 SB0 SB9 10个 限位开关 ST1ST4 4 个 (2) 输出单元 交流接触器线圈KM1 KM7 7 个 输入点 23 个，输出点 7 个，为考虑到以后对系统的扩展，在 PLC选型号时须留有15% 20% 的备用点，所以选用

11、60 点 I/O 端子的 PLC 。(I/O分配表见表 3-3) 制程序设计 控制程序分三部分来设计的分别：公用程序、手动程序、 自动程序。其中公用程序完成 对带锯电机、磨刀电机、台面刹车的控制。手动或自动的工作状态由20002 表示，当 20002 为“0”时表示手动状态，为“1”时表示自动状态。 1 公用程序设计 程序图 5-1 所示为公用程序, 主要完成对带锯电机、磨刀电机、台面刹车的控制。按下外部 硬件电路图中的按钮SB6，00001 常开触点得电闭合，带锯电机01000 下载可编辑 .专业 .整理 . 线圈得电电机运行工作并自锁，01000 辅助常开触点 闭合，同时台面刹车01002

12、 继电器得电运行；按下外 部硬件电路图中的S2磨刀开关， 00003 常开触点得电 闭合磨刀线圈01001 得电电机运行工作；按下外部硬 件电路图中的选择开关S1， 00011 常开触点得电闭合， JMP （04）00 跳转指令执行，执行手动控制程序。 2 手动程序的设计 ANDW 指令 ANDW（ 34）为字逻辑与运算指令，I1 是输入数据1，其围是： IR、 SR 、HR 、AR 、LR、 TC 、 DM 、*DM 、#。I2 是输入数据2 其围是： IR、SR、HR 、AR 、LR、TC、DM 、*DM 、#。R是结 果通道，其围是：IR 、SR 、HR 、AR 、LR 、DM 、*DM

13、 。当执行条件为ON时，将输入数据1 和输 入数据 2 按位进行逻辑与运算，并把结果存入通道R中。对标志位的影响：当间接寻址DM 不存在 25503 为 ON ；当结果为0000 时 25506 为 ON 。 00001 00002 01000 00003 01000 01001 01003 01004 01002 00011 图 5-1 公用程序 JMP（04）00 下载可编辑 .专业 .整理 . 程序如图 5-2 所示，20002 为“0”时进入手动工作状态，RESET 20002 置手动工作标志。 按下外部硬件电路图中的按钮SB6 ，00001 常开触点得电闭合，带锯电机01000 线圈

14、得电电 机运行工作并自锁，01000 辅助常开触点闭合，01000 辅助常闭触点断开：按下外部硬件电 路图中的按钮SB0 ，00106 常开触点得电闭合，SET 01005 落刀置位。按下外部硬件电路图 中的按钮SB1 ，00107 常开触点得电闭合，SET 01006 抬刀置位。当外部限位开关ST1闭合 时，常开触点00006 得电闭合； RESET 01005 落刀复位；当外部限位开关ST2闭合时，常开 触点 00007 的电闭合， RESET 01006抬刀复位；当按下外部硬件电路图中的按钮SB4 ，常开 触点 00110 得电闭合， RESET 01005落刀以及RESET 01006

15、台刀同时复位。按下外部硬件电 路图中的按钮SB2 ，00108 常开触点得电闭合，SET 01003 台面向前置位。按下外部硬件电 路图中的按钮SB3 ，00109 常开触点得电闭合，SET 01004 台面向后置位。按下外部硬件电 路图中的按钮SB5 ，00111 常开触点得电闭合，RESET 01003 台面向前以及RESET 01004 台 面向后复位。当外部限位开关ST3 闭合时，常开触点00008 得电闭合， RESET 010003台面 向前复位。当外部限位开关ST4闭合时，常开触点00009 得电闭合， RESET 01004 台面向后 复位。当按下外部硬件电路图中的按钮SB8时

16、，常开触点00004 得电闭合， RESET 01005 落 刀、 RESET 01006抬刀、 RESET 01003台面向前、 RESET 01004台面向后都复位。JME （05） 00 为跳转结束指令，说明了手动程序执行已完成。 3 自动程序设计 当 20002 为“1”时，切片机进入自动控制状态，在自动程序里，选用2300023005 这 6 个部辅助继电器作为工作的步标志，控制循环动作，其功能表如图5-3 所示。 普 通计数器对外部事件的计数频率受到扫描周期（一般数十ms）及输入滤波器时间常 数（ 180ms）限制，而高速计数器的计数频率不受这两者的影响，从而可以获得较高的计 数频

17、率（ CPM2A 高速计数器的最大响应频率为20kHz） 。 CTBL指令 比较表登记指令CTBL （63） ，用来登记一个高速计数器的比较表。 下载可编辑 .专业 .整理 . （1）格式： P是定义符，取000。 C是控制数据，取值围是：000、001、002、 003。 TB是比较表开始通道，其围是：IR、SR 、HR 、AR 、LR、DM 、* DM。 （ 2）功能：当执行条件为ON时，根据控制数据C的值，完成表9 所示的 4 种功能之一。 当 C=000或 002 时，TB的容是比较次数 （BCD ） ，TB+1的容是目标值1 的低 4 位（BCD ） ，TB+2 的容是目标值1 的高

18、 4 位（ BCD ） ，TB+3的容是比较1 的中断子程序号；TB+4的容是目标值 2 的低 4 位（ BCD ） ，TB+5的容是目标值2 的高 4 位（ BCD ） ，TB+6的容是比较2 的中断子程 序号；，依次类推。当C=001或 003 时， TB的容是下限值1 的低 4 位（ BCD ） ，TB+1的容 是下限值1 的高 4 位（ BCD ） ，TB+2的容是上限值1 的低 4 位（ BCD ） ，TB+3的容是上限值1 的高 4 位 （ BCD ） ， TB+4的容是比较1 的中断子程序号； TB+5的容是下限值2 的低 4 位 （BCD ） ， TB+6的容是下限值2 的高

19、4 位（ BCD ） ，TB+7的容是上限值2 的低 4 位（ BCD ） ，TB+8的容是 上限值 2 的高 4 位（ BCD ） ，TB+9的容是比较2 的中断子程序号；，依次类推。 表 5-1 CTBL 指令控制数据的定义 C 功能 000 登记一个目标值比较表，并启动比较 001 登记一个区域比较表，并启动比较 002 登记一个目标值比较表，用INI 指令启动比较 003 登记一个区域比较表，用INI 指令启动比较 程序如图 5-4 所示， 初始步的产生及中间步的转换不是采用通常的启保停电路的结构形 式，而是用SET/RESET （置位 / 复位）指令来实现启保停电路功能的。按下外部硬

20、件电路图 中的按钮SB6 ，00001 常开触点得电闭合，带锯电机01000 线圈得电电机运行工作并自锁， 01000 辅助常开触点闭合，01000 辅助常闭触点断开：选择开关S1打到自动时，JMP （04） 00 跳转指令执行，执行自动控制程序。DIFU（13）20001 为上升沿微分指令，当20001 的条 件由 OFF变为 ON （即上升沿）时，继电器20001 维持一个扫描周期的ON状态； 20001 常开 触点闭合： ANDW(34) 清输出； MOV （21）#000 IR230所有步清零；MOV （21）#0001 DM000 为 DM000置 1；MOV （21）#000 DM

21、002为 DM002清 0； MOV （21）#000 DM003为 DM003置 000；RESET 20000 自动运行标志清零；SET 20002 置 自动工作标志；SET 23000 步 0 置位 ,23000 常开触点得电闭合；25315 为初始化脉冲。按下 下载可编辑 .专业 .整理 . 外部硬件电路图中的按钮SB9， 00005 常开触点得电闭合， SET 20000 自动运行标志置1， 20000 常开触点得电闭合；SET 23001 步 1 置位， 23001 常开触点的电闭合、RESET 23000步 0 复 位；01004 线圈得电台面后移；当外部限位开关ST4得电闭合时

22、， 00009 常开触点得电闭合， 常闭触点断开，SET 23002 步 2 置位， 23002 常开触点得电闭合；RESET 23001 步 1 复位； MOV （21）IR001 DM0001、MOVB （82）IR000 #1210 DM0001 读拨盘开关设定值，将脉冲数送 至 DM001 （ DM002已置 0） ；25200 高速计数器复位；CTBL （63）登录比较表目标值比较开始； SET23003 步 3 置位； RESET 23002 步 2 复位； 23003 常开触点得电闭合，01005 线圈得电落 刀；限位开关ST1得电闭合： 00006 常开触点得电闭合，常闭触点断

23、开SET 23005 步 5 置位； RESET 23003 步 3 复位。 23005 常开触点得电闭合，01006 线圈的电抬刀至上限位：ST2限位 开关得电闭合， 00007 常开触点闭合，常闭触点断开， SET 23000 步 0 置位； RESET 20000 自 动运行标志清零；RESET 23005 步 5 复位； JME （05） 01 自动完成， SBN （92）000 中断子程序，25313 常 ON开关，使 SET 23004 步值置位， RESET 23003步 3 复位。 RET （93）子程序返回。 下载可编辑 .专业 .整理 . 下载可编辑 .专业 .整理 . 表

24、 3-3 I/O分配表 输 入 符号地址 输 出 符号地址 SW 00000 KM1 01000 SB6 00001 KM2 01001 SB7 00002 KM7 01002 S2 00003 KM5 01003 SB8 00004 KM6 01004 SB9 00005 KM3 01005 ST1 00006 KM4 01006 ST2 00007 ST3 00008 ST4 00009 百位 D0 00010 S1 00011 小数 位 D0 00100 小数 位 D1 00101 小数 位 D2 00102 小数 位 D3 00103 个位 D0 00104 个位 D1 00105 S

25、B0 00106 SB1 00107 SB2 00108 SB3 00109 SB4 00110 SB5 00111 下载可编辑 .专业 .整理 . 图 5-2 手动程序 下载可编辑 .专业 .整理 . 到前限位（ ST3） 到上限位（ ST2） 到下限位（ ST1） 25315+20001+20001 23004 台面前移 （切割） 23005 抬刀 停止 23001 台面后移 23002 计算脉冲数 23003 落刀 自动方式 自动运行初始化 23000 20000 到后限位（ ST4） 完成计算 完成落刀量 图 5-3 自动程序的功能表图 下载可编辑 .专业 .整理 . 00011 A

26、00005 23000 20000 00004 20001 20002 23001 01000 00009 01004 25315 00009 23002 25200 A B JMP（04） DIFU（13） 20001 ANDW （34） #0007 IR010 IR010 RESET 20000 SET 20000 SET 23001 RESET 23000 SET 23002 RESET 23001 MOV(21) IR 001 DM 0001 MOVB(82) IR 000 #12100 DM 0001 CTBL(63) 000 000 DM 0000 SET 23003 RESET

27、23002 MOV(21) #0000 IR230 MOV(21) #0001 DM 0000 MOV(21) #0000 DM 0002 MOV(21) #0000 DM 0003 SET 20002 SET 23000 下载可编辑 .专业 .整理 . B 23003 00006 01005 00006 23004 01000 00008 01003 00008 23005 00007 01006 00007 25313 图 10 图 5-4 自动程序 SET 23005 SET 23000 RESET 23004 SET 23000 RESET 20000 SET 23004 RESET 23003 RET(93) END(01) RESET 23003 RESET 23005 JME（05） 01 SBN（92）000