(整理)PLC控制的自动往返工作台.

1、精品文档课程设计书课程名称：现代电气控制及PLC应用技术设计题目：PLC捽制的自动往返工作台所在学院：工学院专业班级：07机械制造与工艺教育学生姓名：叶兵学 号:2 007 1 8043 1指导老师：黄秀祥设计时间：2011年2月份自动往返工作台 PLC 控制摘要 ：我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC 产品有很大的应用空间， 如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。 因此， PLC 在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。随着竞争的日益加剧，越来越多

2、的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。用 PLC 程序实现运料工作台自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。关键字 ： PLC 自动化 顺序控制一、 总体要求1 使用 PLC 可编程序控制器实现工作台往返循环工作的控制。2 工作台前进及后退由步进电动机通过丝杠拖动。3 点动控制：能分别实现工作台前进和后退的点动控制。4 自动循环控制：

3、重复循环运行，工作台前进及后退1 次 1 个循环， 每碰到换向行程开关时停止3 秒后再反向运行。5 采用光栅尺实现工作台位置检测。6 自动循环控制线路：为了使步进电动机的正反转控制与工作台的左右运动相配合，在控制线路中设置了四个位置开关 SQ1、SQ2、SQ3和SQ4,并把 它们安装在工作台需限位的地方。 其中SQ1、SQ2被用来自动换接电动机 正反转控制电路,实现工作台的自动往返行程控制;SQ3、 SQ4 被用来作终端保护,以防止SQ1、SQ2失灵,工作台越过限定位置而造成事故。在工作 台的T形槽中装有两块挡铁，挡铁1只能和SQ1、SQ3相碰撞，挡铁2只能和SQ2、SQ4相碰撞。当工作台运动

4、到所限位置时，挡铁碰撞位置开关，使其触头动作,自动换接电动机正反转控制电路,通过机械传动机构使工作台自动往返运动。工作台行程可通过移动挡铁位置来调节,拉开两块挡铁间的距离,行程就短,反之则短。自动循环控制线路如工作示意图所示。操作要求1 点动控制的时候，按下SB4按钮，工作台前进，松开 SB4按钮，工作台停止前进，按下SB5 按钮，工作台后退，松开SB5 按钮，工作台停止后退。2 单循环运行：当按下 SB1 时， 是正转启动，当工作台压下SQ1 时， 将 I0.5常闭断开，I0.5常开闭合，延时3秒钟执行单循环操作；按下SB2,效果 一样，只是开始的方向不同。精品文档精品文档三、整体方案左移右

5、移工作示意图1 机械部分：由步进电动机经过传动链将动力源传递至丝杆，丝杆与固定在工 作台上的螺母配合，完成工作台的直线运动，当工作台运动至极限位置时， 触动限位开关，限制工作台在一定的行程内工作，起到保护工作台的作用。2 电气部分：PLC初始值，将初始值传递至步进电动机驱动控制器，从而对步 进电动机进行速度和方向的控制，工作台在运动后，主副光栅传感器的相对 位移经过光电转换器产生微弱的模拟信号量， 再经过放大整形电路，将其变 成数字信号量，便于PLC高速计数模块的处理，经高速计数模块处理后的信 号PLC相匹配，从而便于进行比较处理。电 源，PLO进机动 步电驱器工作台丝杆口齿轮传动装置川位置检

6、测器U反馈信号，工作方框图四、设计内容A机械部分各参数选择工作台和运载物的重量：w=2000N工作台与丝杆的摩擦系数：=0.06工作台速度：v=500 mmmin丝杆导程：L=6 mm丝杠直径：d=30 mm丝杆总长度：L1=1000mm定位精度：0.02 mmB、确定步进电机的型号1、脉冲当量的选择A脉冲当量：一个指令脉冲使步进电动机驱动拖动的移动距离0.01初选之相步进电动机的步距角0.750/ ，当三相六拍运行时，步距角075°,其1.5精品文档0每转的脉冲数S = 360 =480P0.75 r步进电动机与丝杆间的传动比ii =-L6=1.25二 s 0.01 480在步进电

7、动机与丝杆之间加 Z1=20, z2 = 25模数m=2.5的一对齿轮。2、等效负载转矩的计算F Z u w LTL 2II iS1400 0.06 15001 0.006 - 2 3.1415926 0.8 1.25 =1.422Nm刈-丝杆传动效率 s3、等效转动惯量计算3.1丝杆转动惯量Js3二 d4lp 3.1415 0.032 1 7.85 10J S - 32-32-/42=8.1 10 Kg * m3.2工作台的运动惯量2Jw1400(0.006"1-4 .242 10 kg *m3.3大齿轮的转动惯量Jg2（大齿轮节圆直径62.5 mm,宽12mm）43D4bp 3.

8、1415 40.0625）10.01"85父10J g2323242=76 10 kg m3.4小齿轮的转动惯量1al （小齿轮节圆直径50 nlm宽12 nlm）换算系列电机轴 g 1上的总转动惯量jlJlJ S J wJ g2jL=Jg1 U,4,4= 578/1，+ 8.1,10 汽28“、乜76'01.25,4nD4bp 3.1415“0.05)M0.012父7.85父10Jg1 -32-32_52= 5.78 10-kg m换算到电动机轴上的总转动惯量_42= 7.33 10 kg m3.5初选步进电动机型号根据负载转矩tl=1.58N m和电动机总转动惯量Jl =

9、 7.33m10"选电动机型号为110BF003步进电动机，Tmax=8.1N m ,转子转动惯量工2Jm=4.7 10 kg mC、电气部分2 .光栅的参数选择热膨胀系数：二 =8 10'K精度等级：3m参考点：1个在测量长度的中点位置处增量信号：TTL栅距：8m插补：5倍信号周期：0.8m扫描频率：250KHz边缘间距a： 0.175 Ns最高运动速度：60m/s位置检测：零件和限位信号；TTL输出信号（无线路驱动器）电源：5V_ 5%电气连接：0.5m电缆，带D-sub接头，接口电子设备内置在接头 中。最大电缆长度：增量信号：30m零位限位10m振动 55-2000Hz

10、: <200m/s2 (IES 60068-2-6 )冲击 11ms <500m/s2 (IES 60068-2-6 )工作温度：0-50摄氏度扫描头：9g(无连接电缆)接口电子设备：140g光栅尺：0.8g,0.08g/mm测量长度编码器电缆：37g/m3 .PLC控制部分1) ) PLC的选择PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安 装两类；按CPU?长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角 度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O

11、卡件或 插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。Siemens在推出新一代小型PLC产品S7200后其价格 与日本产品相差不大，最近几年其小型PLC的市场增长迅速，已经与日本主要产 品(Mitsubishi和Omron在小型PLC领域取得了类似的市场地位。近年来，由 于具有明显的价格优势，中国台湾的部分PLC厂商在小型PLC领域发展势头十分 强劲，抢占了原来日本产品的一部分低端市场。本课程设计选用S7 200 PLC型可编程控制器。S7200 PLC型可编程控制器是德国西门子公司生产的一种小型PLC是整体式结构。它有以下几个特征：1、定

12、义掉电保护区2、立即读写I/Q3、设置停止模式下的输出值4、对输入信号增加滤波器5、捕捉窄脉冲6、模拟点位器7、高速I/Q2) PLC及步进电机接线图隹转点动控制正一门动反转门动停止V1 1 1LU工UJ|反转点动控制I1 24V(1X)10.010 1Q0010.2Q0 1IMILPLC电源1电源-rDC 12-JOV步进但机歙劫器用S7-200 PLC控制步进电机正转与反转。把步进电机驱动器的D2设置为OFF即PU为步进脉冲信号，DR为方向控制信号。PLC的Q0.0输出高速脉冲至 步进电机驱动器的PU端，Q0.1控制步进电机反转。3) I/O地址分配表输入点输出点止转启动按钮SB1I0.0

13、止转接触器QA1Q0.0反转启动按钮SB2I0.1反转接触器QA2Q0.1停止按钮SB3I0.2止转点动按钮SB4I0.3反转点动按钮SB5I0.4左换向限位开关SQ1I0.5右换向限位开关SQ2I0.6左限位保护开关SQ3I0.7右限位保护开关SQ4I1.04）自动往返工作台梯形图N1|正转总动10.010.5MO.O1 I1 / IC MO.ON etworK 2|应转启动IO.TIO.&MO.1II1，IC )MOTN etwork. 3I10 3MO4IIC )Network 4I反转点动10.4MO 5IIC )N etivwork 5I正转到反转延研r施pIO 5T371|pNTON-FT1 口N etworK G|正转至反转连续运行一T37MO.2IIC)MO.2IINetwork 7反转到正转延时逊H0.6T381|pN TON30-PT 100 msNetwork 8反转到正转连续运行10.7Network 9I正转输出和停止QO.O< )Network 1 0反转轴i出和停止11.0Q0.