工业监控系统工程设计课程设计-变频主轴成型加工单元.doc

信息与电气工程学院课程设计说明书（2014 /2015学年 第 1 学期） 课程名称 ： 工业监控系统工程设计 题 目 ： 变频主轴成型加工单元 专业班级 ： 自动化1102班 学生姓名 ： 学 号： 110410231 指导教师 ： 设计周数 ： 2周 设计成绩 ： 2015 年 1 月 15 日目 录1、课程设计目的 1.1设计目的 3 1.2课程设计内容及要求 32. 课程设计正文 3 2.1 PLC连接及程序设计3 2.1.1I/O连接3 2.1.2PLC程序设计4 2.1.3PLC程序主体 5 2.2 力控设计正文 2.2.1力控程序设计28 2.2.2监控组态界面 28 3.课程设计总结和结论30 4.参考文献 30 5.课程设计评语31 1.课程设计目的1.1设计目的1、了解变频主轴成型加工的机械机构；2、掌握变频主轴成型加工的工作原理；3、掌握变频主轴成型加工的运动控制方式。 1.2课程设计内容及要求 本装置集成PLC技术、位置控制、传感器技术、PLC编程、步进电机、电磁阀开关量与时序逻辑控制技术，实现机械手对执行机构行程范围内物体抓取、搬运等操作。变频主轴成型加工本体部分包括电主轴加工装置、加工台面、90机械搬运手、传送带4部分组成。手爪采用气动结构，用电磁阀的得电和失电来控制气缸的动作，从而来控制手爪的张开和夹紧。通过步进电机和手爪的组合来实现实验样件的夹取和搬运等动作。 操作人员可以电脑来给PLC发送各种指令，包括复位、启动、停止，手动控制部分的运动，同时监控实训模型的实时运行状态。2. 课程设计正文2.1 PLC连接及程序设计2.1.1I/O连接PLC硬件地址配置表项 目 号SZBS-Y13031项目名称柔性生产线控制教学系统单元名称变频主轴成型加工单元PLC型号CPU224XP + EM277 + CP 243 + EM 223 + HMI(TPC1062KX)硬件厂商西门子 昆仑通态从站号4通讯协议Profibus-DP输入点信号说 明输入状态ONOFFI0.0MSTART单机启动有效无效I0.1MSTOP单机停止有效无效I0.2CEMG紧急停止有效无效I0.3M/A单/联机有效无效I0.4PWR-ON单元启动有效无效I0.51EL+90搬运机械手一正向限位机械开关（加工侧）有效无效I0.61EL-90搬运机械手一负向限位机械开关（皮带机侧）有效无效I1.02EL+电主轴加工升降装置正向限位机械开关（下）有效无效I1.12EL-电主轴加工升降装置负向限位光电开关（上）有效无效I1.2SEN1传送带工件输入对射光电开关有效无效I1.3SEN2传送带工件输出对射光电开关有效无效I1.4SEN3加工工位工件检测反射光电开关有效无效I2.0SQ1加工工位伸缩缩回位置磁性开关（)有效无效I2.1SQ2加工工位伸缩伸出位置磁性开关（复位位)有效无效I2.2SQ3工件夹紧缩回位置磁性开关（复位位）有效无效I2.3SQ4工件夹紧伸出位置磁性开关（有工件时）有效无效输出点信号说 明输出状态ONOFFQ0.01CP90搬运机械手步进电机脉冲信号(细分6400)Q0.12CP加工电主轴升降步进电机脉冲信号（细分6400）Q0.21DIR90搬运机械手步进电机脉冲方向信号有效无效Q0.32DIR加工电主轴升降步进电机脉冲方向信号有效无效Q0.5ASTART联机启动有效无效Q0.6HLALM报警指示灯有效无效Q0.7M4皮带机电机有效无效Q3.0YV190搬运机械手垂直升降电磁阀Q3.1YV290搬运机械手手爪电磁阀有效无效Q3.2YV3传送带气挡电磁阀有效无效Q3.3YV4气动夹具双杆气缸电磁阀有效无效Q3.4YV5气动夹具单杆气缸电磁阀有效无效Q4.0U1X1加工电主轴多段速频率1有效无效Q4.1U1X2加工电主轴多段速频率2有效无效Q4.2U1X3加工电主轴多段速频率32.1.2 PLC程序设计 本实验主体分为三部分，分别为单步运行、连续运行和复位运行。程序中应用了定时程序，复位置位程序，PTO脉冲输出程序。其中PTO程序通过STEP7位置控制向导编写，由于限位开关的存在，所以PTO包络均为单速连续旋转。单步运行时动作由各个M存储器控制，方便与力控连接控制；连续运行主要由置位复位控制各个子程序的执行。2.1.3 PLC程序设计主程序单机联机复位机械手抓取1机械手释放1气挡动作程序机械臂输入夹具弹出夹具收入机械手抓取2加工1机械手释放2机械臂输出加工22.2 力控设计正文 2.2.1力控程序设计 力控程序通过控制和监控I/O口及M存储器状态控制和监控设备运行，由主界面和单步运行、多步运行两个子窗口组成。程序通过简单的条件命令表明此时的运行状态和命令发出的状态，界面简洁易懂，便于监测状态。 2.2.2监控组态界面3.课程设计总结和结论 通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 通过合作，我们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，每个人互责一定的部分，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。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力4.参考文献1. 殷洪义主编 可变程序控制器选择、设计与维护-北京：机械工业出版社，2002.11 2. 严盈富编著 西门子S7-200PLC入门-北京：人民邮电出版社，2007.63. 温照方，SIMATIC S7-200可编程序控制教程，北京理工大学出版社，2