气动半自动落料机床程序控制系统

1、气动半自动落料机床程序控制系统项目要求 执行元件工况要求：金属棒料先放在有滚轮的导轨上，后进行机械手抓紧.送料.夹紧.进刀.退刀等动作。 要求每分钟落料7个工件（8.57s/工件）对各气缸要求如下：名称 抓料缸 送料缸 夹紧缸 进刀缸输出力(daN) 40 40 150行程（mm） 40 70 20 60 工作环境为室内加工无特殊要求。 要求切割时进刀动作平稳。 其他要求：系统工作可靠，造价低，易于操作 主要工作n（1）设计气动控制回路 n（2）选择气动元件和设计气源 n（3）绘制气压系统原理图 n（4）编写PLC控制程序 n（5）绘制气缸装配图，活塞零件图 摘 要 对半自动落料机床多缸多往复

2、程序控制系统分别设计采用了纯气动控制系统，电气控制系统，及PLC程序控制系统，并各自完成了模拟实验。关键词关键词纯气动控制 电气控制 PLC控制 系统设计 电路设计 程序编写 模拟实现课题背景 在一些生成过程中，需要将金属棒料按要求切成一定长度再进行加工或获得成品，这一过程即为落料。落料的自动化过程可通过多种方式实现，气动技术即为其中一种。而气动的自动化控制又可以通过多种方式实现，如气控，电控，PLC程序控制。其中，每一种控制方式都有各自的特点及优缺点。落料机床气控回路设计1.1.工作程序及控制要求工作程序及控制要求 工作时首先由人工将金属棒材放在带有滚轮的导轨上，再由机械手抓料，送料，夹紧，

3、松料，送料退回，进刀，退刀，松夹等完成一次工作循环。为提高工作效率，在保证加工顺序的前提下对前面讲述的工序作如下调整。图1 工序图返回X/D线图根据控制要求（每分钟落料7个工件（8.57s/工件）对各气缸运动时间要求如下：图2 工序时间图 2.选择系统压力确定执行元件选择系统压力确定执行元件 1. 本系统为一般的气动系统，故选择系统压力为0.4Mpa。 2.根据要求计算并选择气缸，如下表： 表1 气缸选型结果送料缸的设计图图3 送料缸 50H 9d916H8js7 20H 8f 52595190M81活塞3.拟定系统原理图拟定系统原理图 根据装置所在的工作环境和系统的动作要求，考虑用气控行程顺

4、序控制方式，为此：（1）列出气动执行元件的动作程序及程序循环图（图1）：（2）画X-D状态线图图4 X-D线图（3）得到逻辑原理图如图5图5 逻辑原理图 （4）根据工作要求用可通过的行程阀（短信号阀）做D缸回到终端的信号阀，以消除I型障碍。 在工作中应工件的变化，常要调整机床的刀具和夹具，因此系统中要有手动调整。在工作循环结束时，可通过式行程阀处在释放状态，为了再次启动的需要，要把启动信号和C0相“与”控制第一节拍动作A1。可得到变动后的 各执行元件动作的逻辑表达式为A1=C0q; C0=d0; B1=a1; A0=b1; C1=b1+SKC1; B0=c1b1; D1=c1b1; D0=d1

5、+SKD0 根据上述各执行元件动作的逻辑表达式画出落料气控回路图图6（4）画气动系统原理图如图6图6 气动系统原理图4.4.元件选择元件选择（1）空压机的选择 经计算知一台设备四汽缸的自由空气耗气量QV=0.62 m3/min，今选用W-0.9/7A型压缩机（2）阀类元件和辅助元件的选择如下：表2 元件列表5.确定管道直径、验算压力损失确定管道直径、验算压力损失（1）确定管道直径 按管道直径与气动元件通径相一致的原则，确定主回路8mm，控制回路3mm（2）验算压力损失 系统压力损失可以为压缩机接受，一般也为规定值所允许。如要精确知道管路系统压力损失，则可在确定管道布局的基础上，计算管系的沿程损

6、失、局部损失，从而计算出包括元、辅件在内的系统压力损失。图7 搭建气控回路实验台电气控制系统设计电气控制系统设计 1.电控气动原理图电控气动原理图图8 气动原理图2.电路设计电路设计图9 控制电路图设置初始状态为：抓料松开，送料退回，夹紧缸松夹，进刀缸退回 1. 总开关SA闭合，线圈KA1得电，KA1动合触点闭合，电磁阀YA1得电（抓料），同时KA1动断触点断开，使线圈KA6不能在线圈KA3得电之前得电； 2. 抓料完成，SQ1动合触点闭合，线圈KA2得电并自锁，KA2动合触点闭合，电磁阀YA2得电（送料）； 3. 送料完成，SQ2动合触点闭合，线圈KA3得电并自锁，KA3动合触点闭合，电磁阀

7、YA3得电(夹紧)，同时，KA3动断触点断开，线圈KA1失电，电磁阀YA1断电（抓料缸退回）； 4.夹紧完成，SQ3动合触点闭合，线圈KA4得电并自锁，KA4动合触点闭合，电磁阀YA4得电（进刀），同时，KA4动断触点断开，线圈KA2失电，电磁阀YA2断电（送料缸退回）； 5.进刀终点，SQ5动合触点闭合，线圈KA5得电并自锁，同时KA5动断触点断开，线圈KA4失电（退刀），同时KA5动合触点闭合；电磁控制工作过程如下：6.退刀终点，SQ4动合触点闭合，线圈KA6得电并自锁，KA6动断触点断开，线圈KA3失电，KA3各触点复位，电磁阀YA3断电（夹紧缸退回），线圈KA5失电，同时，执行第1步，

8、依次循环动作。注：1.工作过程中，转动总开关SA，控制线路完成当前循环后结束； 2.若要进行刀具调整，按下刀具调整按钮SKD0，线圈KA4失电，电磁阀YA4失电，刀具一直处于退刀状态； 3.若要进行夹具调整，先按下刀具调整按钮SKD0，使刀具不能进刀，在按下夹具调整按钮SKC1，使线圈KA3一直处于得电状态，即电磁阀YA3得电，夹具一直夹紧。图10 搭建的电控回路试验台PLC控制系统设计图11 配置说明气动半自动落料机床的功能图如下： 图12 更能图IX0.0退刀行程开关 IX0.1抓料行程开关 IX0.2送料行程开关 IX0.3夹紧行程开关 IX0.4进刀行程开关IX0.5夹具调整开关 IX

9、0.6刀具调整开关 IX0.7总开关开关QX0.1电磁阀1QX0.2电磁阀2QX0.3电磁阀3S1抓料，夹具松S2送料S3夹紧，抓料松S4进刀S5退刀PLC使用说明1.首先打开应用程序（如图13）；2.选择文件-新建-工程；3.将L20的模块拖到新建的工程中（图14） 图13图 144.出现如图15的对话框，依次继续图155.点击新建，选择图示设备（如图16） 图166.将图示IP地址改为192.168.1.10（如图17 ）图177.点击结束，完成（如 图18）8.打开L20-DP,打开logic（如图19）图18图199.选择LD梯形图 （图20）10.定义步的名称，进行编程（绿色文字为注

10、释）（图21、22）图20图21图22PLC气动原理图 图23 PLC气动原理图 I/O地址分配表3 I/O地址分配表外部接线图梯形图程序PROGRAM PLC_PRGVAR Step_0:BOOL:=TRUE;(*空操作*) Step_A1C0:BOOL;(*抓料松夹*) Step_B1:BOOL;(*送料*) Step_C1A0:BOOL;(*夹紧抓料松*) Step_D1:BOOL;(*进刀*) Step_B0:BOOL;(*送料退*) Step_D0:BOOL;(*退刀*) (*0.0,SQ4*) (*0.1,SQ1*) (*0.2,SQ2*) (*0.3,SQ3*) (*0.4,SQ

11、5*) (*0.5,夹具调整*) (*0.6,刀具调整*) (*0.7,总开关*)(*1.0,退刀调整后进入循环*)(*QX0.1，抓料夹紧控制阀*)(*QX0.2,送料控制阀*)(*QX0.3，刀具控制阀*)END_VAR结论 气动回路速度很快，要实现气缸速度的控制需在排气侧安装单向节流阀，按设计要求对气缸进行调速； 气控回路搭接方便，用机控行程开关容易实现对回路的顺序控制，但容易产生有干涉的控制信号，为了消除障碍信号，我们使用的方法是选择别的控制信号作为制约信号，如B0=c1b1，若要使抓料缸退回，必须在送料至终点和夹紧缸夹紧棒料都满足的情况下才能实现。这种控制回路造价低，属经济型； 电控回路使用的气控元件少，控制精度高，但在电路