冲压机的PLC控制设计说明

1、毕业设计(论文)报告冲床的PLC控制摘要:本设计采用西门子的小型PLC LOGO为核心来控制冲压。随着自动控制技术的快速发展，PLC在冲压控制技术中得到广泛应用。本文采用PLC控制冲压。通过合理的设计，提高冲压控制水平，进而提高冲压运行的稳定性，使其更加精确。主要介绍了冲压PLC控制系统的总体方案设计、设计过程、组成及梯形图，给出了系统组成框图，分析了冲压逻辑关系，提出了PLC编程方法。给初学者一些建议，大致了解冲压的基本原理和基本编程思路。关键词:冲压，PLC，控制目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963131 摘要1 HYPER

2、LINK l _RefHeading_Toc322963132 Abstract1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963133 1 课题的提出4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963134 1.1 选题背景4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963135 1.2 方案论证5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963136 2 系统的理论分析与控制方案确定5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963137 2.1控制方案的比较和确定5 HYPERLINK l

3、 _RefHeading_Toc322963138 2.2 冲压控制系统的组成与原理图5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963139 2.3冲压系统控制流程6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963140 3 系统的硬件设计8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963141 3.1 系统主要设备的介绍8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963142 3.1.1 PLC LOGO的介绍9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963143 3.1.2气缸的介绍9

4、HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963144 3.1.3电磁阀的介绍10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963143 3.1.4压力开关的介绍1一个 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963145 3.1.5电容式传感器的介绍12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963150 3.1.6电磁式传感器的介绍13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963146 3.2 系统电气设计14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963142 3

5、.2.1 设计原则1四 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963143 3.2.2电路图纸1四 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963144 3.2.3气路图纸1五 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963145 3.2.4系统布局图15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963148 4 系统的软件设计与运行和调试1六 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963149 4.1 PLC程序设计16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc3229631

6、51 4.1.1I/O分配表17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963152 4.1.2程序图18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963153 4.2 系统运行和调试2一个 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963154 4.2.1 调试步骤.2一个 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963157 5 结束语22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963158 参考文献23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc322963159 致241课

7、题的提出1.1选题背景本次毕业设计来源于10级期中考试。目的是利用PLC标志实现冲压控制。目前，PLC的应用范围已经从代替继电器的简单控制扩展到更复杂的自动控制。应用领域极其广泛，涵盖了所有与自动检测和自动控制相关的工业和民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环保设备等等。LOGO通过模拟I/O模块实现模拟量和数字量的A/D转换，控制模拟气缸的冲压。1.2方案论证本次毕业设计的原理是利用扩展单元DM8 24R采集数据，然后用程序将采集到的数据转换成工程量，转换成给定量和输出量，并发送给执行机构，从而形成冲压控制。LOGO有以下优点:(1)易操作。(2)简单、可靠、通用、灵活。(3)

8、体积小，使用寿命长。系统的理论分析和控制方案的确定2.1控制方案的比较和确定冲压控制系统主要由两位五通电磁阀、气缸、机械单元和传感器组成。该系统的主要任务是利用LOGO程序驱动气缸和机械单元进行冲压，实现冲压恒定性，并传输和监控运行数据。根据系统的设计任务要求，有以下两种方案可供选择:(1)通用气缸+单片机(包括变速控制和压力开关控制)+电容传感器这种方法具有控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便、性价比高等优点，但开发周期长。程序一旦固化，修改起来很麻烦，所以现场调试的灵活性差。同时，气缸运行时会产生冲击，产生较大的干扰，因此必须采取相应的抗干扰措施，以保证系统的可靠性。该系统不适合当前的冲

9、压控制。(2)通用气缸+PLC(包括变速控制和压力开关控制)+电容传感器这种控制方式灵活方便。良好的通信接口，方便与其他系统的数据交换，通用性强；由于PLC产品的系列化和模块化，用户可以灵活地组成不同规模和要求的控制系统。至于硬件设计，只需要确定PLC的硬件配置和I/O的外部连接即可。当控制要求改变时，可以通过PC机方便地改变存储器中的控制程序，便于现场调试。同时，由于PLC抗干扰能力强、可靠性高，大大提高了系统的可靠性。该系统可应用于当前的冲压控制。通过对以上两种方案的比较分析，可以看出第二种控制方案更适合本系统。该控制方案不仅具有扩展功能灵活方便、数据传输方便的优点，而且满足系统稳定性和控

10、制精度的要求。2.2控制系统的组成及原理图基于PLC的冲压控制系统主要包括二位五通电磁阀、气缸、机械单元、传感器和可编程控制器的调节系统。该系统的控制流程图如图2.1所示:图2.1冲压控制系统流程图从图中可以看出，该系统可以分为三个部分:执行机构、信号检测机构和控制机构，具体为:(1)执行机构:由两个节流阀、电磁阀和气缸组成，其工作原理如下:在手动模式下工作时，电磁阀M2通电，气缸活塞杆伸出，伸出速度由-1V4控制；当电磁阀M1通电时，气缸的活塞杆缩回，缩回速度由-1V5控制。冲床冲压一次，即气缸活塞杆分别伸出和缩回一次；工作在自动模式时，电磁阀M2通电，气缸活塞杆伸出，伸出速度由-1V4控制

11、；当电磁阀M1通电时，气缸的活塞杆缩回，缩回速度由-1V5控制。冲床冲压两次，即气缸活塞杆分别伸出和缩回两次。(2)信号检测机构:由两个电磁接近开关和电容传感器组成。冲床工作时有物料飞溅，冲床外有塑料盖。电容传感器1B3检测塑料盖是否关闭；当电磁接近开关-1B1通电，电容传感器1B3检测到塑料盖，按下启动按钮，气缸活塞杆伸出；电磁接近开关-1B2通电，电容传感器1B3检测到塑料盖。当按下启动按钮时，气缸活塞杆缩回。(3)控制机构:本系统的控制机构由PLC标志组成，是整个流程控制系统的核心。控制器直接采集系统中的冲压信号，对来自人机界面和通讯接口的数据信息进行分析和控制，获得对执行机构的控制方案

12、，通过接触器控制执行机构(即气缸)。冲压控制系统的原理图如图2.2所示:图3.1系统电气控制总框图冲压控制系统通过传感器1B3检测塑料盖的关闭；当电磁接近开关-1B1通电时，电磁阀M2通过LOGO的输出通电，气缸活塞杆伸出；当电磁接近开关-1B2通电时，电磁阀M1通过LOGO的输出通电，气缸活塞杆缩回；从而达到烫印的效果。2.3冲压系统控制流程系统控制流程如下:系统开机时，按下电源开关S0和1B3，检测塑料盖关闭，压力开关气压达到设定值，P1指示灯亮。当选择开关S1设置为手动模式时，P1总是打开；当电磁接近开关-1B1通电时，按下冲压按钮S2，电磁阀M2通电，气缸活塞杆伸出；电磁接近开关-1B

13、2通电，电磁阀M1通电，气缸活塞杆缩回，冲头压下一次，即气缸活塞杆伸出缩回一次；当选择开关S1置于自动工作模式时，P1闪烁，闪烁时间为1s；电磁接近开关-1B1通电。按下冲压按钮S3，电磁阀M2通电，气缸活塞杆伸出，电磁阀M1通电。当电磁接近开关-1B2通电时，气缸活塞杆缩回，冲头压两下，即气缸活塞杆伸出和缩回两次；在任何工作模式下，再次按下打孔按钮，打孔将重复上述动作。3系统的硬件设计3.1系统主要设备介绍根据基于PLC的冲压控制系统的原理，系统的总体电气控制框图如图3.1所示。图3.1系统电气控制总框图从上面的系统总电气框图可以看出，系统的主要硬件设备应该包括以下几个部分:(1) PLC标

14、志，(2)传感器-1B1，-1B2，-1B3，(3)电磁阀，(4)压力开关，(5)气缸。PLC标志！介绍LOGO！它是西门子公司开发的新型可编程通用逻辑模块，填补了继电器与PLC之间的技术空白，已发展成为模块化的标准组件产品。它是集成编程器和主机的微型可编程控制器。LOGO！-通用逻辑控制模块有8个基本功能和26个特殊功能。它取代了许多由定时器、继电器、时钟和接触器实现的功能，以及成千上万的继电器装置。LOGO！模块不需要太多的配件和空间，使得控制柜的体积更小，可以随时扩展功能。所以，LOGO！该模块不仅降低了成本，还节省了高达70%的时间。LOGO！易于安装，几乎不需要任何布线。而且编程非常

15、简单，你所要做的就是按几个按钮。LOGO！它还具有抗振动，强电磁兼容性(EMC)，完全符合各种工业标准，可适用于各种气候条件。LOGO！满足B级噪声抑制的要求，并具有所有必要的国家认证。LOGO！它非常适用于小型自动化系统或装置，受到了世界各国的重视。目前，日本三菱、法国施耐德和国内一些PLC厂商都开发了具有自主品牌的小型化可编程控制器。这种新型的可编程控制器因其简单、可靠、易操作、灵活多样、体积小、寿命长而在世界各地得到广泛应用。3.1.2气缸介绍圆筒型在气动传动中将压缩气体的压力能转化为机械能的气动执行机构。圆柱体有一条往复直线。有运动和往复摆动两种。往复式气缸可分为四种类型:单作用式、双

16、作用式、隔膜式和冲压式气缸。单作用气缸:只有一端设有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，依靠弹簧或自复位。双作用气缸:从活塞两侧交替供气，单向或双向输出力。隔膜式气缸:用隔膜代替活塞，只向一个方向输出力，由弹簧复位。其密封性能好，但行程短。冲击气缸:这是一种新型部件。它将压缩气体的压力能转化为活塞高速(10 20 m/s)运动做功的动能。冲击筒上增设了带喷嘴和出料口的中盖。中盖和活塞将气缸分成三个腔室:储气室、头部腔室和尾部腔室。广泛用于落料、冲孔、粉碎、成型等作业。来回摆动的圆柱体称为摆动圆柱体。该室被叶片分成两部分，并且这两个室被交替地供应空气。输出轴摆动，摆动角

17、度小于280。此外，还有旋转缸、气液阻尼缸和步进缸。气缸动作压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机构作直线往复运动、摆动运动和旋转运动。气缸分类直线往复气缸、摆动气缸、气爪等。圆柱体结构气缸由缸筒、端盖、活塞、活塞杆、密封件等组成。操作原理活塞杆上的推力和张力根据所需的力来确定。所以在选择气缸时，气缸的输出力要有微小的余量。如果气缸直径小，输出力不够，气缸不能正常工作；然而，大的气缸直径不仅使设备体积大、成本高，而且增加了气体消耗，造成能量浪费。在夹具的设计中，应尽量使用增力机构来减小气缸的尺寸。以下是气缸理论输出的计算公式:F:气缸理论输出力(KGF)F:85%效率时的输出力(KGF)-(F=

18、 F85%)D:气缸缸径(mm) P:工作压力(kgf/cm2)电磁阀的介绍电磁阀内部是一个封闭的腔体，在不同的位置有通孔，每个通孔通向不同的油管。空腔中间有一个阀门，两侧有两个电磁铁。电磁线圈的哪一侧通电，阀体就会被吸引到哪一侧。通过控制阀体的运动，不同的排油孔将被堵塞或泄漏。进油孔是常开的，液压油会进入不同的排油管，然后油压推动油缸的活塞，进而带动活塞杆，活塞杆带动机械装置运动。这样，通过控制电磁体的电流来控制机械运动。分类电磁阀原则上分为三类:直接电磁阀:原理:通电时， HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1437

19、546.htm 电磁线圈产生电磁力将关闭件从阀座提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧将关闭件压在阀座上，阀门关闭。特点:可在真空、负压、零压下正常工作，但直径一般小于25mm。步进式直动电磁阀:原理:它是直接作用和先导作用的结合。当进出口没有压差时，通电后电磁力直接将先导小阀和主阀关闭件依次向上抬起，阀门开启。当进出口达到启动压差时，通电后，电磁力将先导小阀，降低主阀腔。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/3827691.htm 增压上腔压力下降，主阀被压差向上推；当电源切断时，先导阀通过弹簧力或介质压力推动关闭构

20、件，并向下移动以关闭阀门。特点:也可在零压差、真空或高压下运行，但功率大，必须水平安装。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/71882.htm 先导电磁阀：原理:通电时，电磁力打开先导孔，上腔压力迅速下降，在关闭件周围形成压差，流体压力推动关闭件向上运动，从而打开阀门；当切断电源时，弹簧力关闭先导孔，入口压力迅速通过旁通孔，并且腔室在截止阀构件周围形成从低到高的压力差。流体压力推动关断构件向下移动，关闭阀门。特点:流体压力上限高，可任意安装(定制)但必须满足流体压差的条件。2.从阀门结构和材料及原理的不同，电磁阀可分为

21、六大分支:直动膜片结构、步进直动膜片结构、先导膜片结构、直动活塞结构、步进直动活塞结构、先导活塞结构。电磁阀的主要特点(1)堵漏，易控制，使用安全。外部泄漏是危险和安全的关键因素。其他自控阀门通常延长阀杆，由电动、气动和液压操作。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/184331.htm 执行机构控制线轴的旋转或移动。必须解决长效阀杆动密封的外漏问题；只有电磁阀利用电磁力作用在密封上 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/9659.htm 调节阀隔磁

22、套的铁芯是完整的，没有动密封，泄漏很容易堵住。不易控制电动阀扭矩，容易造成泄漏，甚至折断阀杆头；电磁阀的结构易于控制泄漏，直到泄漏降至零。因此，电磁阀使用起来特别安全，尤其是对于腐蚀性、有毒或高低温介质。(2)系统简单，可与计算机连接，价格低廉。电磁阀本身结构简单，价格低廉，因此比调节阀等其他种类的执行机构更容易安装和维护。更值得注意的是，组成的自动控制系统更简单，价格更低。因为电磁阀由开关信号控制，并且 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1370606.htm 工业控制计算机连接非常方便。在当今电脑普及，价格大幅下降

23、的时代，电磁阀的优势更加明显。(3)表达动作，功率小，外观轻。电磁阀的响应时间可以短至几毫秒，甚至可以在几十毫秒内控制先导电磁阀。由于其本身的电路，它比其他自动控制阀更灵敏。设计合理的电磁阀线圈功耗低，是节能产品。还能只触发动作自动保持阀位，平时不耗电。电磁阀体积小，节省空间，轻巧美观。(4)调节精度有限，适用介质有限。通常电磁阀只有开/关两种状态，阀芯只能处于两个极限位置，不能连续调节。(现在有很多新的想法试图突破，但是还在尝试阶段)，所以调整精度还是受到一定的限制。电磁阀对介质的洁净度要求很高，含有颗粒的介质不能应用。如果是杂质，必须先过滤掉。另外，粘性介质不能用，适用于特定产品的介质粘度

24、范围比较窄。(5)模型多样，应用广泛。电磁阀虽然有固有的缺点，但优点依然突出，因此被设计成多种产品以满足各种需求，应用范围广泛。压力开关介绍压力开关采用高精度、高稳定性的压力传感器和传输电路，然后通过专用CPU的模块化信号处理技术，实现对介质压力信号的检测、显示、报警和控制信号输出。压力开关可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供水等领域，测量和控制各种气体和液体的表压和绝对压力。是工业领域理想的智能测控仪器。特性压力开关的主要类型是常开型和常闭型。主要特点如下:1 .采用英制管螺纹快速接头或铜管焊接安装结构，安装灵活，使用方便，无需特殊安装固定。2.用户可以任意选择插入式接线器。3.密封式 H

25、YPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/24779.htm 不锈钢传感器安全可靠。4.压力外壳可以根据用户选择的任何压力值制造。操作原理开关的工作原理:当系统压力高于或低于额定安全压力时，传感盘瞬间移动，开关接头被连接导杆推上或推下。当压力下降或上升到额定恢复值时，阀瓣会立即复位，开关会自动复位。或者简单地说，当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由端会发生位移，直接或比较后推动开关元件，改变开关元件的通断状态，从而达到控制被测压力的目的。压力开关中使用的弹性元件包括单螺旋弹簧管、膜片、波纹管和波纹管等。电容传感器介绍电容式传感

26、器简介将测量的机械量(如位移和压力)转换为电容变化的传感器。它的敏感部分是可变参数的电容器。最常用的形式是由两个平行电极组成的电容器，电极之间以空气为介质。如果忽略边缘效应，平板电容器的电容为A/，其中为极间介质的介电常数，A为两电极相互覆盖的有效面积，为两电极间的距离。、A、三个参数中任何一个参数的变化都会引起电容的变化，可以用来测量。因此，电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三种。极距变化型一般用于测量力、压力、振动等引起的微小线性位移或极距变化。面积变化型一般用于测量角位移或大线位移。可变介质类型通常用于液位测量以及各种介质的温度、密度和湿度测量。自20世纪70年代末以来

27、，随着集成电路技术的发展，出现了与微型测量仪器封装在一起的电容式传感器。这种新型传感器可以大大降低分布电容的影响，克服其固有的缺点。电容式传感器是一种应用广泛、发展潜力巨大的传感器。电容式传感器的工作原理电容式传感器也常被称为 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1052109.htm 电容式液位计电容性 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1985249.htm 物位计电容检测元件基于圆柱形电容器。 HYPERLINK ./%20%20%20%2

28、0:/baike.baidu%20%20%20%20/view/437790.htm 原理工作时，电容器由两个绝缘的同轴圆柱板电极和外电极组成。当两个圆柱体之间充满介电常数为E的电解质时，两个圆柱体之间的电容为C=2eL/lnD/d，其中L为两个圆柱体重叠部分的长度；d是外圆柱电极的直径；d是圆柱电极的直径；e是中间介质的介电常数。在实际测量中，D、D、E基本不变，所以通过测量C就可以知道液位的高低，这也是电容式传感器具有使用方便、结构简单、灵敏度高、价格低廉等特点的原因之一。电容式传感器的优缺点电容器 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%2

29、0%20/view/1465058.htm 优点具有结构简单、价格低廉、灵敏度高、零迟滞、真空兼容、过载能力强、动态响应特性好、对高温、辐射、强振动等恶劣条件适应性强等优点。缺点是输出是非线性的，寄生电容和分布电容对灵敏度和测量精度影响很大，以此来连接。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/134362.htm 电路更复杂等等。电磁接近开关在各种开关中，有一种位移传感器，它具有“感知”接近它的物体的能力。接近开关是利用位移传感器对接近物体的灵敏度来控制开关的开或关。当物体移动到接近开关并接近一定距离时，位移传感器会“感应

30、”到，开关会动作。这个距离通常被称为“探测距离”。不同的接近开关检测距离也不同。有时，被测物体以一定的时间间隔一个接一个地移动到接近开关，然后一个接一个地离开，如此反复。不同的接近开关对检测到的物体有不同的反应。这种响应特性称为“响应频率”。3.2电气设计设计原则1)最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求；2)注意布局的合理性。在满足要求的前提下，使控制系统简单、经济、合理、易于操作和维护、安全可靠；3)电气元件的选择合理正确，使系统能正常工作；4)为适应工艺改进，应预留设备能力；5)机组设计的同时，应考虑各部分的协调；6)根据实际工作环境进行设计；电路图电路图电路图设计原则气动图纸

31、系统布局4系统软件设计、运行和调试4.1 PLC编程输入/输出分配表投入输出名字地址名字地址开关S0I1M1电磁阀雌三醇环戊醚选择开关SB2I2M2电磁阀Q2冲压按钮S2I3P1指示灯Q3冲压按钮S3I4P2指示灯Q4压力开关1B4I5电磁传感器1B1I6电磁传感器1B2I7电容传感器1B3I8程序图4.2系统运行和调试4.2.1调试步骤序列号步骤名称一个组合机械零件。2机械调试，使连杆与气缸紧密贴合，运动平稳。三连接电气部分和气动部分。四检测24V电源五检查按钮接线是否正确。六检查电磁接近开关接线是否正确。七检查压力开关的接线是否正确。八检查电容传感器接线是否正确。九调整电容传感器使其工作。10调整电磁传感器，使1B1和1B2都工作。11调节压力开关使其工作。12通风并将气压调节至4巴。13手动调试电磁阀，查看气缸是否伸缩。14调节单向节流阀来控制油缸伸缩的速度。15按下开始按钮S0、选择按钮S1和选择按钮S2，打孔机按一次。16按下开始按钮S0，选择按钮S1，选择按钮S3，然后按两下。17按下停止按钮，查看系统是否停止。5结束语毕业是大专学习阶段非常难得的理论