基于PLC控制的运料小车设计【实用文档】doc

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基于PLC控制的运料小车设计【实用文档】doc文档可直接使用可编辑，欢迎下载常州机电职业技术学院毕业设计(论文）作者：学号:系部:专业：题目：基于PLC控制的运料小车设计指导者：ＸＸX评阅者：２0１2年5月毕业设计（论文）中文摘要可编程序控制器(Pｒogramｍabｌecontroller)简称PLC，由于PＬC的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以PLＣ的应用领域在迅速扩大.对早期的ＰLＣ,凡是有继电器的地方，都可采用.而对当今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC。尤其是近几年来，PLＣ的成本下降，功能又不段增强，所以,目前PLＣ在国内外已被广泛应用于各个行业.本设计是为了实现运料小车的手动和自动化的转化,改变以往小车的单纯手动运料，减少了劳动力，提高了生产效率，实现了自动化生产！而且本运料小车的设计是由于工作环境恶劣，不允许人进入工作环境的情况下孕育而成的。本文从第一二章运料小车的系统方案的确定为切入点,介绍了为什么选用PＬC控制小车;第三章介绍了运料小车的应达到的控制要求；第四章根据控制要求进行了小车系统的具体设计,包括端子接线图、梯形图（分段设计说明和系统总梯形图）和程序指令设计；最后得出结论。关键词：PLC，运料小车，控制，程序设计目录TOＣ\ｏ”1－3"\ｈ\z\u引言PAGEREＦ_Toc32４４6９54２\h1第１章可编程控制器（PLＣ）概况ＰAＧEREF＿Toｃ3244695４3\h２1．1PLC的定义ＰAGＥREＦ_Tｏｃ324４69544\ｈ2HＹPERLINK\l＂_Toc3244６95４５”１．2ＰLC的发展PＡＧEＲEＦ＿Toc３24469545\h2HＹPERLINK\l"＿Ｔoc3２446９54６"1．3PLC的特点ＰAGＥREＦ＿Toc32４4６９5４6\h３ＨYPＥRＬINK\l”＿Toc3２4４6９５47＂1。４PLC的基本组成及各部分作用ＰAGＥRＥF_Toｃ32４469547\h3ＨYPERLINK\l"_Toｃ３244６9５４8＂1。5ＰＬＣ的应用领域６95４８\ｈ6第2章控制系统介绍和控制过程要求ＰＡＧEREＦ＿Toｃ3２4４6９54９＼ｈ82.１控制系统的作用与地位PAGEREF_Ｔoc32４469550＼h８２。2控制系统介绍９551\h8第3章运料小车系统方案的选择PAGEＲEF_Ｔoc32446９552\h10ＨYPERLIＮK\l＂_Toc324469553”3。１可编程控制器PLC的优点PＡGERＥF＿Toc３２４4６9553＼h１0HYＰERLIＮK\l"_Toｃ3２4４６9554＂3.２小车运料系统方案的选择PAGEREF_Tｏc32４４69554\ｈ11ＨYPERＬINＫ\l＂_Toc3244695５5”第4章硬件介绍PAＧＥREF_Toc324４69５55＼h1２第5章基于PLC的运料小车接线图及梯形图ＰAGEREＦ_Ｔoc324469５５6＼ｈ145。1运料小车ＰLC的I/O分配表PAGEREＦ_Ｔｏｃ3244６９557\ｈ14HYPERLIＮK\l"_Toｃ３24４6９558”5.２ＰLC端子接线图PＡGEREＦ_Tｏc3２4４６9５58\ｈ145.3梯形图分段设计PAＧEREF_Toc3２44６９559\h1６5。４程序运行原理说明调试与完善PAＧEREF＿Toc324469560＼h20HYＰEＲLINK\l”_Ｔoc3２４46９５61”５。５系统总梯形图设计ＰAＧEREF_Toｃ32446９5６１\ｈ21ＨYPＥRLINＫ\l"_Toc3２4469562"结论PAGERＥF_Toc3２44６９５6２＼h２６HYPＥRLINK\l”_Ｔoｃ32４469５6３”致谢PAＧEREF_Ｔoc324４6９56３＼ｈ27HYＰＥＲLIＮK\l"＿Toc３2４４695６4＂参考文献PAGEREＦ_Tｏｃ３2４４6956４\ｈ28引言随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷.控制系统的发展已经很成熟，应用范围涉及各个领域,例如：机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等.PLＣ专为工业环境应用而设计,其显著的特点之一就是可靠性高,抗干扰能力强。PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力,而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用.运料小车控制系统采用了ＰLC控制。从运料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此,此运料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式.我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系,从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响,使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。在设计该PLＣ运料小车设计程序的同时总结了以往PLC运料小车设计程序的一般方法、步骤,并且把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中来,更加深入的了解了更多的PLC知识.第1章可编程控制器（ＰLC）概况1。１PLC的定义国际电工委员会(InteｒｎａtionａlＥlectｒicａlComｍittee—IＥC），1９87年的第三版对PLC作了如下的定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计算和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异.可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)存储器（RAM和EPROM)，输入/输出模块（简称为Ｉ/O模块)、编程器和电源五大部分组成。近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置.它按照成熟而有效的继电器控制概念和设计思想,利用不断发展的新技术、新电子器件，逐步形成了具有特色的各种系列产品。１．2ＰＬC的发展1９68年美国GM(通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求,并公开招标提出十项标准：(1）编程方便，现场可修改程序；(2）维修方便，采用模块化结构；(３）可靠性高于继电器控制装置；（4)体积小于继电器控制装置;（5）数据可直接送入管理计算机;（6)成本可与继电器控制装置竞争;（7)输入可以是交流11５V；(8)输出为交流１15V,2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；（９)在扩展时，原系统只要很小变更;(10)用户程序存储器容量至少能扩展到4K.196９年，美国数字公司(DEC）研制出了第一台可编程序控制器,满足了GM公司装配线的要求.这种新型的工业控制装置简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长，很快在美国其它工业领域推广使用。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有了第五代PLＣ产品。1。３PLC的特点PLC之所以越来越受到控制界人士的重视，是和它的优点分不开的：1）功能齐全,它的适用性极强，几乎所有的控制要求，它均能满足；2）应用灵活，其标准的积木式硬件结构，以及模块化的软件设计，使得它不仅可以适应大小不同、功能繁复的控制要求，而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合；3）操作方便，维修容易，稳定可靠。尽管PLC有各种型号，但都可以适应恶劣的工业应用环境,耐热、防潮、抗震等性能也很好,一般平均无故障率可达几万小时.１．4PＬＣ的基本组成及各部分作用PＬC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的不同，ＰLC可分为整体式和组合式两类.整体式PLC是将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体,构成主机。另外还有独立的1/0扩展单元与主机配合使用。主机中，ＣPＵ是ＰLC的核心，1/0单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。组合式PLC将ＣPU单元、输入单元、输出单元、智能1/0单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系。装有CＰU单元的底板称为CPＵ底板,其它称为扩展底板。CPＵ底板与扩展底板之间通过电缆连接,距离一般不超过１0m。无论哪种结构类型的PLC，都可以根据需要进行配置与组合。1。中央处理单元(CPU)：CPU在PLC中的作用类似于人体的神经中枢，它是PＬC的运算、控制中心.它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务：(１)接收并存储从编程器输入的用户程序和数据;(２)诊断电源、ＰLＣ内部电路的工作状态和编程的语法错误;(３)用扫描的方式接收输入信号,送入PLＣ的数据寄存器保存起来；（4)PLC进入运行状态后,根据存放的先后顺序逐条读取用户程序,进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作;（5）将用户程序的执行结果送至输出端。现代PLC使用的ＣPＵ主要有以下几种:(1)通用微处理器，如8080,８088，Z80A,８085等。通用微处理器的价格便宜,通用性强,还可以借用微机成熟的实时操作系统、丰富的软硬件资源。（2）单片机，如8０51等。单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好,很适合在小型PLC上使用,也广泛地用于PLC的智能UO模块。（３）位片式微处理器,如AMD２900系列等。位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。它主要追求运算速度快，它以４位为一片。用几个位片级联，可以组成任意字长的微处理器。改变微程序存储器的内容,可以改变计算机的指令系统。位片式结构可以使用多个微处理器，将控制任务划分为若干个可以并行处理的部分，几个微处理器同时进行处理。这种高运算速度与可以适应用户需要的指令系统相结合,很适合于以顺序扫描方式工作的PLC使用.2。存储器根据存储器在系统中的作用，可以把它们分为以下3种：（1）系统程序存储器:和各种计算机一样，PＬC也有其固定的监控程序、解释程序，它们决定了PＬC的功能，称为系统程序,系统程序存储器就是用来存放这部分程序的。系统程序是不能由用户更改的,故所使用的存储器为只读存储器ROＭ或EPROM（2）用户程序存储器:用户根据控制功能要求而编制的应用程序称为用户程序，用户程序存放在用户程序存储器中。由于用户程序需要经常改动、调试，故用户程序存储器多为可随时读写的RAM。由于ＲAM掉电会丢失数据,因此使用RＡM作用户程序存储器的PＬC,都有后备电池(铿电池)保护RAM，以免电源掉电时，丢失用户程序.当用户程序调试修改完毕，不希望被随意改动时,可将用户程序写入ＥＰRＯM．目前较先进的PLＣ（如欧姆龙公司的CＰＭＩA型ＰＬC）采用快闪存储器作用户程序存储器，快闪存储器可随时读写，掉电时数据不会丢失,不需用后备电池保护。（3)工作数据存储器:工作数据是经常变化、经常存取的一些数据.这部分数据存储在RAＭ中，以适应随机存取的要求。在PＬC的工作数据存储区,开辟有元件映象寄存器和数据表.元件映象寄存器用来存储ＰLＣ的开关量输入／输出和定时器、计数器、辅助继电器等内部继电器的ON/OFF状态。数据表用来存放各种数据,它的标准格式是每一个数据占一个字。它存储用户程序执行时的某些可变参数值,如定时器和计数器的当前值和设定值。它还用来存放A/0转换得到的数字和数学运算的结果等。根据需要，部分数据在停电时用后备电池维持其当前值，在停电时可保持数据的存储器区域称为数据保持区。3．Ｉ/０单元I/0单元也称为I/0模块。PLＣ通过I/0单元与工业生产过程现场相联系。输入单元接收用户设备的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信号。通过接口电路将这些信号转换成中央处理器能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器.运行时CPU从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理,将处理结果放到输出映像寄存器。输出映像寄存器由输出点对应的触发器组成，输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、指示灯被控设备的执行元件．4。电源部分ＰLC一般使用220V的交流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供５Ｖ，+１2V,+２4V的直流电源，使PLC能正常工作。电源部件的位置形式可有多种，对于整体式结构的CPU,通常电源封装到机壳内部;对于模块式PＬC，有的采用单独电源模块，有的将电源与ＣPU封装到一个模块中。5．扩展接口扩展接口用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连,使PLC的配置更加灵活以满足不同控制系统的需要.6.通信接口为了实现“人一机”或“机一机”之间的对话，ＰLC配有多种通信接口。PLC通过这些通信接口可以与监视器、打印机和其他的PLC或计算机相连.当PLC与打印机相连时，可将过程信息、系统参数等输出打印;当与监视器相连时。可将过程图像显示出来；当与其他PLC相连时，可以组成多机系统或连成网路,实现更大规模的控制;当与计算机相连时，可以组成多级控制系统,实现控制与管理相结合的综合性控制.7。编程器编程器的作用是提供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后，才能输入.它一般由简易键盘和发光二级管或其他显示管件组成。智能型的编程器又称为图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，具有LCD或CＲＬ图形显示功能,可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。还可以利用PC作为编程器，PＬC生产厂家配有相应的编程软件，使用编程软件可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的互相转换。程序被下载到PＬC，也可以将PLＣ中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络,还可以实现远程编程和传送。现在很多PLC已不再提供编程器，而是提供微机编程软件了，并且配有相应的通信连接电缆。１。5PLC的应用领域PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合.目前,ＰLＣ在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况主要分为如下几类:（1)开关量逻辑控制取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于控制单台设备，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等.（2)工业过程控制在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法.过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。(3)运动控制PLＣ可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块,如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合.(4）数据处理ＰＬＣ具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（５)通信及联网PLC通信包括ＰLC间的通信及ＰLＣ与其它智能设备间的通信.随着工厂自动化网络的发展,现在的PLＣ都具有通信接口,通信非常方便。但是,可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。第2章控制系统介绍和控制过程要求２.1控制系统的作用与地位在现代化工业生产中,为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统.控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用.一旦控制系统出现故障,轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人身安全事故,这样将给企业造成重大损失。运料小车是基于PLＣ控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于运料小车的运行，因此，运料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。运料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分.2．2控制系统介绍推车机两油缸推动推车机两油缸推动图2-1运料小车控制图本控制系统主要是用于控制运料小车的自动运料。它既能减轻人的劳动强度又能自动准确到达人不能达到或很难到达的预定位置。(如图２—1运料小车控制图），推车机可以沿轨道上下移动，到达预定位置。推车机上是一个小型泵站,通过控制电磁阀换向，使两油缸伸出、缩回,顶出运料小车，再由各个仓位控制要料.用PLC对运料小车实现控制,其具体要求如下:(1）运料小车1动作要求:运料小车负责向四个料仓运料，运料路上从左向右共有4个料仓(位置开关SQ1，SＱ2,SQ3,SQ4）分别受PＬＣ的I0．0,I0．1,I0．2，I0．3检测,当信号状态为1是,说明运料小车到达该位置.小车行走受两个信号的驱动，Q0．４驱动小车左行，Ｑ０.5驱动小车右行。料仓要料由4个手动按钮(SB1，SB2，SB3，SＢ4）发出（对应于ＰLC为I0。４,I0。5，I0.６,I0.7)按钮发出信号其相应指示灯就亮(HL１—HL４)，指示灯受PLC的Q0．０—Ｑ0.3控制。运料小车2动作要求:运料小车负责向四个料仓运料,运料路上从左向右共有4个料仓（位置开关ＳQ11，SQ12,SＱ13，SQ14）分别受ＰＬC的I1。0,I1．1，I1.2,I1。３检测，当信号状态为1是,说明运料小车到达该位置。小车行走受两个信号的驱动，Q1。5驱动小车左行，Q１.4驱动小车右行。料仓要料由4个手动按钮（ＳB１1,SB12，SB１3，SB１4)发出(对应于PＬC为Ｉ1.4，I1。5，Ｉ1．6,I１.7）按钮发出信号其相应指示灯就亮(HL1１—HL14),指示灯受PＬC的Q1．０-Q１．3控制.(2）运料小车行走条件:运料小车右行条件：小车在1，２，3号仓位,4号仓要料；小车在1,2号仓位，3号仓要料；小车在１号仓位，2号仓要料。运料小车左行条件：小车在４，3，2，0号仓位,1号仓要料；小车在4，3,0号仓位，２号仓要料;小车在4,0号仓位,3号仓要料；小车在0位,4号仓位要料。运料小车停止条件:要料仓位与小车的车位相同时,应该是小车的停止条件。运料小车的互锁条件:小车右行时不允许左行启动，同样小车左行时也不允许右行启动.第3章运料小车系统方案的选择3.1可编程控制器PLC的优点可编程控制器ＰLC对用户来说,是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺.目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具,得到了广泛的推广应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。1.可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PＬC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如西门子公司生产的Ｓ7系列PLＣ平均无故障时间高达３0万小时.一些使用冗余CＰU的ＰLC的平均无故障工作时间则更长。从PＬＣ的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2。配套齐全，功能完善,适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品.可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、ＣＮC等各种工业控制中。加上PLＣ通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLＣ组成各种控制系统变得非常容易.３．易学易用，深受工程技术人员欢迎ＰLＣ作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备.它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4。系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来.更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5.体积小,重量轻，能耗低以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于1０0ｍm，重量小于150ｇ，功耗仅数瓦。由于体积小，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备.3.2小车运料系统方案的选择实现小车运料系统控制有很多方法来实现，可以用单片机、可编程控制器PLC等元器件来实现。但在单片机控制系统电路中需要加入A/Ｄ,D/Ａ转换器,线路复杂,还要分配大量的中断口地址.而且单片机控制电路易受外界环境的干扰，也具有不稳定性。另外控制程序需要具有一定编程能力的人才能编译出，在维修时也需要高技术的人员才能修复，所以在此也不易用单片机来实现。而从上述第一节对PLC的特点了解可知,PLC具有很多优点，因此我们归纳出:可编程控制器PLC具有很高的可靠性,通常的平均无故障时间都在30万小时以上;安装，操作和维护也较容易;编程简单，PLC的基本指令不多,编程器使用比较方便，程序设计和产品调试周期短，具有很好的经济效益。此外PLＣ内部定时、计数资源丰富,可以方便地实现对运料小车的控制.因此,最终我选择了用可编程控制器PLC来实现运料小车系统的控制,完成本次的设计题目.第4章硬件介绍图4－1为运料小车的模拟图图４-1运料小车的模拟图运料小车是工业运料的主要设备之一。广泛应用于自动生产线冶金、有色盒属、煤矿、港口、码头等行业，各工序之间的物品常用有轨小车来转运。小车通常采用电动机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退。本系统的结构工作原理图如图4－1，包括带导轨的运行工作台,ＤＣ24V电机，行程开关，起停按钮，Tｗido可编程控制器，DC24V继电器，DC12V直流电源等。图4—1是一个运料小车工作示意图，每个工作台设有一个到位开关（SQ）和一个呼叫按钮（SB）.系统的设计要求为:（1）按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；（２）当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时,小车向右运行，运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止;(3）当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时,小车向左行，运行到呼叫按钮HJ所对应的停靠站时停止；(4)当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮的编码时，小车保持不动；(５)呼叫按钮开关应具有互锁功能,先按下者优先。图4-2为PLC输出的电压转换电路图4-2中采用２个ＤＣ2４V继电器和1个１2V直流电源来实现直流电机的正反转，2个继电器线圈直接接到可编程控制器的输出端。当继电器线圈１得电时.继电器１的触点由ｋ1转换到k2，而继电器线圈2的触点状态不变,电流流向如I１所示，驱使DCI2V电机按一定方向运转：当继电器线圈2得电时，继电器线圈I触点状态不变，而继电器线圈２的触点由k3转换到k4,电流流向如I2所示。驱使ＤC12V电机按相反的方向运转.图4—2PLC输出的电压转换电路第５章基于PＬC的运料小车接线图及梯形图５．1运料小车PLＣ的I/O分配表根据控制要求，ＰLC控制运料小车的输入＼输出(I\0）地址编排如下表所示,其中SB５为启动开关,为SB6停止开关,SA６、SA7为手动＼连续选择开关，ＳA1、SA2为上下、左右转换开关，SA3、SA4、SA5为油缸单动联动转换开关。Q0.0-Q0．３和Q1.0—Q1.3控制8个要料指示灯,Q0。4—Ｑ0。５和Q1．4-Q1.5控制小车１、２左行右行，Q0。6-Ｑ0。7和Q1。６－Q1.7.如表５—１所示：输入点分配输出点分配输入接点输入开关名称输出接口驱动设备Ｉ０．0－Ｉ0.3小车1行程开关(SQ1—SＱ4)Ｑ0。0-Q0.3小车１要料指示灯(HL1-ＨL4）I０。4—I0。７小车1控制按钮（ＳB1—SB4）Q0。4-Q0．５小车1左右行线圈I1.0－I1。3小车2行程开关（SＱ1１—ＳQ１4)Ｑ0。6—Q０．７油缸1伸出缩回线圈I１。4-１．7小车2控制按钮（ＳB1１-SB14）Q1。0-Q1.0小车２要料指示灯（HL１1-HL１4）Ｉ２．0—I２。5推车机行程开关（SＱ5-ＳQ10）Q1.4-Ｑ1.5小车２左右行线圈I2.6-I2。7起动，停止按钮(ＳＢ5，SＢ6)Q1．6-Q１.7油缸２伸出缩回线圈I3。0-Ｉ３．1手动，连续转换开关(ＳA6，ＳA7)Ｑ2.0—Q2.１推车机上下行线圈I3.2-I３。3推车机上下，左右转换开关(ＳA１，ＳA2）I3．４—Ｉ３。6油缸单动联动转换开关(SA3－SA5)5—1I/O分配表5.2PLC端子接线图PLC型号的选择：由于该系统是在原来CPＵ2２6的基础上改进的设备,而现在共用了31个输入，用直流2４V；18个输出，用交流电2２0V，所以我选择用S７—2０0系列ＣPU２２6,加一个EM223的扩展模块。CＰU226的主要的技术参数:输入24VDC，2４点;输出220VAC，16点；电源电压为AC10０-24０Ｖ5０/6０Hz.EM22３的主要技术参数：输入24VDC，8点；输出220VＡC，8点；电源电压为AC100-２4０V5０/60Ｈz。如图５—2所示：图5－２端子接线图５．3梯形图分段设计本次设计的自动运料小车梯形图，是分开来画的。由总程序结构图、自动操作程序图、手动操作程序图、小车1左右自动运料运行程序图、小车2左右自动运料运行程序图组成。()M10()M9()M10()M9()M10()M9图5—3总系统结构图（1）程序的总结构图如图５－3所示：因为在手动操作方式下，各种动作都是用按钮控制来实现的,其程序可独立于自动操作程序而另行设计。因此,总程序可分为两段独立的部分：手动操作程序和自动操作程序.当选择手动操作时，则输入点Ｉ３。0接通，其常闭触点断开,执行手动程序，并由于I3．1的常闭触点为闭合，则跳过自动程序。若选择自动操作方式，将跳过手动程序段而执行自动程序。（2)自动程序设计,自动操作控制主要是由行程开关来控制推车机的上行、下行，两缸的伸出、缩回。通过行程开关的上限、下限、左限、右限准确的控制推车机到达预定位置。自动程序时,手动自动转换开关拨到连续档SA7，按下启动按钮SB６,推车机上行，碰到上位行车开关SＱ6，上行停止；同时两个油缸动作，推动两小车向左移动,小车1、2碰到左位行程开关SＱ10、SQ5,说明两小车到位,这时各个仓位可向小车要料;而且两油缸缩回，碰到行程右位开关ＳQ8、SＱ9停止收缩,推车机下行到行程开关位SQ7时停止。如图５－４所示:图５－４自动操作程序图（3)手动操作程序的设计,手动操作控制简单，可按照一般继电器控制系统的逻辑设计法来设计。手动程序时，手动自动转换开关拨到手动档ＳA6,上下、左右转换开关拨到上/下行档时,按启动按钮SＢ5推车机上行，按停止按钮SB6推车机下行；上下、左右转换开关拨到左/右档时,拨动单动联动转换开关SＡ３（缸1动作），按启动按钮ＳB5，缸1伸出推动小车１左行;按停止按钮SB６,缸1缩回；拨动转换开关到SA5（缸2动作)，按启动按钮ＳB5,缸2伸出推动小车２左行，按停止按钮SB６，缸2缩回；拨动单动联动转换开关到ＳＡ4(两缸同时动作）按启动按钮SB5,两缸伸出推动两小车左行;按停止按钮ＳB6，两缸缩回.如图5-5所示:图5－5手动操作程序图(４）小车１自动运料运行程序,把小车1送到指定位置后,四个仓位就可以向小车要料了,M0．0-Ｍ0.3分别代表小车1的1号料仓到4号料仓的要料状态，运料小车1当前所处位置由I０.０－Ｉ０。3，运料小车1的右行，左行，停止控制由Q０.４、Q０.５。小车到位后，用上微分操作（P)来清除料仓要料状态信号及控制小车停车.（上微分操作的注意事项，上微分脉冲只存在在一个扫描周期，接受这一脉冲控制的元件应写在这一脉冲出现的语句之后).小车1自动运料图如下图５—6所示：图５—６小车１左右自动运料运行程序图(5)小车２自动运料运行程序,把小车2送到指定位置后,四个仓位就可以向小车要料了,Ｍ1。０-M1．3分别代表小车2的1号料仓到4号料仓的要料状态。运料小车2当前所处位置由I1。0—I1。3，运料小车２的右行,左行,停止控制由Q1．4、Q1．5.小车到位后，用上微分操作（P）来清除料仓要料状态信号及控制小车停车。小车2自动运料图5－７所示:图5-7小车2左右自动运料运行程序图５．4程序运行原理说明调试与完善本程序是用梯形图所写的。在运行前,先选择工作方式,手动/自动。选择手动SＡ6时，把上/下、左/右转换开关旋转到上／下档SA1，按下SB5起动点动按钮,推车机上行，按下SＢ6停止点动按钮，推车机下行；把上/下、左／右转换开关旋转到左/右档SA2，再选择小车的单动、联动控制，小车1单动时把单动/联动转换开关旋转到单动档SA3,两小车联动时旋转到联动档SA4,小车2单动时旋转到单动档ＳA5，这时按下起动按钮SＢ５，油缸推动小车左行，按下停止按钮SB6,油缸缩回.选择自动SA7时，按下起动按钮ＳB5,推车机开始上行，碰到上限行程开关SQ６时停车，两缸自动推出小车,小车碰到左限行程开关SQ５、ＳＱ１0时,说明小车到位，各个仓位可以向小车要料,这时两缸自动缩回，碰到右限行程开关ＳQ8、SQ９时,推车机自动下行,下行到位后（碰到SQ７)停车。只有再次按下起动按钮ＳB５,才能再次运行。手动程序中设置了联锁和保护电路。如推车机的上行、下行常闭触点的联锁，推车机上下行行程有行程开关ＳQ６、SQ7控制保护.自动程序是根据推车机的位置、油缸的位置来控制电路执行下一条指令的。油缸把小车推到位后,小车处于准备运料的初始位置,这时１－4号仓位都可以向小车要料。本设计中要料时刻不同时,先要料者优先,但是要料时刻相同时，却不知道小车向哪个仓位运料，需要改进。5。5系统总梯形图设计由以上，我们画出运料小车系统的总梯形图,其中包括推车机的手动控制程序、自动控制程序、运料小车1控制程序、运料小车2控制程序。如下图5-８所示:M9M9M9M9M10M10M10M10图5－8运料小车系统总梯形图结论在做这个设计中，我学会了很多以前没学过的知识,也巩固了很多以前没学好的知识，使我的专业理论知识更加扎实，软件操作更加熟练了。做完这个设计后,我得出几个结论如下：１。送料小车在硬件设计中，加入了扩展模块，可以在触点不够的情况下方便地实现该小车的系统控制；然后软件设计中，运用了上微分指令，简化了程序,还运用了互锁和联锁，确保了系统的正常运行,减少了系统的故障点。在送料小车的系统中加入了手动操作程序,便于设备的维修，方便操作人员操作。２。该小车系统在实施的情况下，其成本价格比较高。3。该小车控制系统的研究方向：由于本小车系统并不完善，只做了送料，没有设计小车怎么装料和小车到料仓后送料的多少。这两方面是该系统设计的完善,是将来的研究方向。最后，经过这次毕业设计培养了我们的设计能力以及全面的考虑问题能力。学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的。相信通过这次毕业设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的影响。致谢在本次设计中,我要真诚的感谢徐老师给予我的指导，在设计过程中徐老师严格督促我的毕业设计,及时的帮我解决我在设计中遇到的各种问题和困难，在设计中一直对我严格要求，在整个毕业设计过程中都给我耐心的指导和讲解，在徐老师的帮助和指导下我顺利完成了本次毕业设计，也让我在这次毕业设计中受益匪浅，在此谨向徐老师致以深切的谢意！在此还要感谢机电学院的全体老师,感谢他们对我的培养.感谢家人的关心与支持!感谢评阅和阅读本文的老师为此付出的辛勤劳动!参考文献［1]廖常初.PLC基础及应用．北京：机械工业出版社，２003[2]储云峰.西门子电气可编程序控制器原理及应用．北京：机械工业出版社，２０06［3］常斗南,王健琪，李全力．可编程控制原理.应用及通信基础．北京：机械工业出版社,1997［4]王本轶．机电设备控制基础．北京：机械工业出版社，200５［5]王永华。现代电气控制及PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社，2003[6]陈立定。电器控制于可编程控制器。广州:华南理工大学出版社,20０１［７］张林国,王淑英.可编程控制器技术.北京：高等教育出版社,2００2[８］周万珍，高鸿宾.PLC分析与设计应用.北京：电子工业出版社，２004RevolvｉngplａtforｍdesiｇnbasｅdonPLＣ,sｅｒvｏｐosiｔｉｏningcontrol基于PLC伺服定位控制的周转台设计摘要选用三菱PLC对汇川伺服驱动器进行控制进而对伺服电机进行控制，实现机械定位、算法功能实现的控制目的。首先介绍的是周转台算法的实现:如何在工作台中进行９0度旋转,这就要用到伺服的定位脉冲控制，然后介绍伺服驱动器和伺服驱动器的工作原理、技术参数及结构性能.根据玻璃机械的电气控制工艺标准，进行软件的编程和硬件电路图以及电控柜设计，主要内容有：软件编程中手动调试程序与自动运行的可重复性，硬件的选型及其工作原理,主电路和控制电路的设计以及电控柜的排版与接线，原点信号与限位开关的位置选择,最终周转台的通过触摸屏传数值的整机调试。选用三菱FＸ3Ｕ－48MT/EＳ(-A）晶体管（漏型）pｌｃ为核心控制器,以汇川ＩS500ＡT3R51—212伺服驱动器和汇川IＳＭH3—85B15CD伺服电机为定位执行设备，根据机械工艺要求和工作原理设计流程图，完成控制算法、程序。电路的设计。设计完成后,整机进行试验调试，试验结果表明:所设计的程序与电气控制能准确的完成玻璃旋转的动作，符合周转台设计的要求。关键词PLC伺服定位控制AｂstracｔUｓemiｔsubｉshiPLＣｔoｃｏnｔroｌHuiＣhuansｅrvoｄｒivｅs，ｉntuｒn，tocontroｌservomotoｒ,rｅａlｉzeｍecｈanｉｃalposｉｔioｎing，implｅｍｅntationoftheconｔroｌａｌｇorithm。Fｉrstｉｓｒｅvolviｎgtｈereaｌizａtioｎoｆthｅaｌgoｒiｔｈmis：ｈowｔoroｔａtｅ90dｅgrｅesinthｅｗorkｂeｎｃh，tｈiｓisａboｕttｏusesｅｒvopoｓitioningpulseｃｏntrol，thｅnｉntｒoducｅｔheservｏdrivesａndｓervoｄrivestｈewoｒkinｇprｉnｃiple，ｔechｎｉｃalｐaｒaｍeｔｅrsaｎdstruｃturepｅrforｍanｃe.Aｃcordｉngtoｔheｇｌassmacｈiｎeryelectriｃａｌcontrｏltｅｃｈnolｏgystａndaｒd,ｓofｔwarｅｐrｏｇｒaｍmｉngaｎｄｈａrｄwareｃircuitｄiagramａｎdelectｒicａlcｏｎtｒoｌcabｉnetdesigｎ，maincontｅnｔinｃｌudes:softwaredeｂｕgpｒoｇrammiｎgmanualaｎdautomａtiｃoperatioｎofｒｅｐeatabilitｙ，ｈａｒdwarｅseleｃtiｏｎaｎｄitｓwoｒkingprinciｐｌe，mａincｉrcuｉtaｎdcｏntrolcirｃuｉtｄesiｇnaｎdelｅctricｃoｎtrolcabiｎetlayoutanｄwirｉng,thｅoriginａｎdthｅcｈｏiceoftheｌocａtｉonofｔhelimiｔｓwitcｈsｉgnal,eｖenｔｕallyflｏｗnｕｍericａlmacｈｉnedebｕggingｔｈrｏugｈtouｃhscreen。ChｏoｓemitsuｂｉshiFX３Ｕ—48mｔ/ES(-a）tranｓistor（leakage)PLＣasthecorｅｃontroller，ｗitｈHuiＣhｕanIS５0０ＡT３R51—2１２ｓerｖodrivesａnｄＨｕiChuａｎb１5cdISMH３—8５servｏmotｏrfoｒｔhｅpositｉoningｄevice，ａccｏrdiｎgtoｔｈewoｒｋingpｒｉncｉpｌeofmｅchanicalｐroｃｅssrequirementanddeｓｉｇｎｆｌoｗchart，comｐletｅcontrolalgoritｈｍａndｐｒoｇraｍ。Theｄesignoftheciｒcｕit．Testdesign，afteｒthecoｍｐｌetiｏnoftｈewholemａchineｃｏmmissiｏnｉng,testreｓuｌtssｈｏwｔｈaｔthｅdesignprogramanｄelectricalｃontrｏlｃanaccuratｅlycompleｔegｌaｓsroｔａrｙmovement，acｃordwitｈtheｒequｉreｍｅntofthetuｒnovermａcｈinedesiｇn.KｅywｏｒdｓPＬCｓervopｏsｉｔｉoningcoｎｔrｏl前言上个世纪80年代随着交通、建筑和旅游业的发展，对深加工个玻璃的需求越来越多，是玻璃深加工行业得到了快速的发展,玻璃深加工的产量较快的上升，为玻璃深加工的应用开辟了广阔的市场；就现在来说,世界上5０-６０ｃm的平板玻璃原片都会进过深加工后再上市，浮法玻璃原片己不再受玻璃企业推崇，进而向实用型、功能型、安全型、装饰型、环保型五大方向的深加工玻璃发展,成为２1世纪平板玻璃创新产品的追求目标。2003年12月4日,国家发改委,建设部,国家质检总局，国家工商总局等四部位委联合发布《建设安全玻璃管理规定》：200４年1月1日起实施,地市级以上含地市级城市的新建、扩建、改《建设安全玻璃管理规定》的实造、装修及维修工程等建筑物，应按该《规定》要求使用安全玻璃。意在有效地保障人身、财产的安全，规范安全玻璃的生产、使用和安装，受到社会各界的广泛关注。门窗使用具有节能作用的镀膜玻璃、镀膜钢化、镀膜中空、镀膜夹层、低辐射中空玻璃。这些玻璃的生产过程，要求玻璃的边部必须经过磨边处理。传统的砂布磨边己满足不了生产工艺和建筑市场的要求,存在生产效率低,生产成本高的弊端.因此，大型玻璃深加工企业必须采用自动化程度高的智能玻璃磨边机器。玻璃磨边机的作用是根据需要将玻璃边部磨削成特定的形状，比如磨直边、磨４5度边、磨任意角度的斜边等。周转台就是将四台玻璃磨边机组合成一条自动生产线,实现一个平面玻璃的四边磨，从而大大提高了机器的自动化程度，减少了人工的成本，提高了玻璃磨边的效率。本设计利用伺服定位控制旋转９0度的原理,根据玻璃磨边机器的特点，设计了一种进过三个周转台的旋转实现平面玻璃的四边磨的机器。此机器有较高精度的定位与旋转，实现机器自动打磨玻璃边生产线的高自动化生产,并且设计结构简单,成本低,具有很大的使用价值。第1章周转台机器的电器系统组成1.1周转台机器简介测长光电开关Y方向测长光电开关Y方向X方向一排测宽光电原点皮带10条，同步托盘旋转托盘横移X方向一排测宽光电原点皮带10条，同步托盘旋转托盘横移1。１.1周转台机器的用途在玻璃深加工行业，玻璃磨边机对于玻璃的边进行打磨会让玻璃边安全,并且是玻璃不容易碎。现有的机型只能实现单边打磨玻璃,需要人为的将一边打磨好的玻璃进行旋转边后实现玻璃的四边打磨。这样人工的增加和效率的降低是玻璃磨边机的缺点,为了尽量克服这个缺点,设计了周转台机器，使玻璃打磨完一边后进入速度同步的周转台皮带上，经过定位计算实现自动旋转90度，进入后面一台玻璃磨边机.这样的机器设计简单,成本低，提升了机器的自动化水平，降低了人工成本，增加了效率。周转台的产生使玻璃机械自动化大批量生产成为现实.1.1．2周转台用到的电器主要设备（1)三菱ＦX３U－48MT/ＥS（-A)晶体管(漏型)ｐlc(2）汇川IＳ500AＴ3R51－212伺服驱动器（３）汇川ＩSMH3—85Ｂ15CD伺服电机（4)汇川IＴ507０Ｔ触摸屏（5）２4ＶDＣ开关电源，光电开关PＺ－G4２B,接近开关（用作原点）ＬJ12A3-4－Z/EX，限位开关(行程开关）ME8１08，电磁阀等1。１．3周转台的工作原理皮带伺服电机一直运转处于等待状态,要是有玻璃贴工作台Y方向边进入周转台上后,会经过工作台Y方向测长光电开关，通过光电开关的上升沿和下降沿就能将玻璃的长度脉冲数值测量出来，通过伺服电机的脉冲当量的转换，就可以转换成玻璃的实际距离值，通过X方向一排光电开光将玻璃的宽度实际距离值测量出来.进过工作台的算法后，皮带电机会带动玻璃运行到工作台Ｙ方向中间停止,这是托盘开始寻找玻璃X方向中间位置,进行移动。找到玻璃中间位后托盘气缸电磁阀，负压风机电磁阀开始通电，这样使托盘顶着玻璃升起来，经过一定的延时后,开始向后移动到工作台横移的底端进行９0度的旋转,之后将旋转好的玻璃通过计算运送到工作台有测长光电的一边后下放玻璃,也就是气缸电磁阀、负压风机电磁阀断电，通过一定时间的延时,托盘开始回到原点位置,准备下一块的旋转。这是周转台后面的磨边机如果没有磨玻璃处于空闲状态，则会发出一个信号即光电开关Ｘ３，皮带电机开始启动,将玻璃送到后面的磨边机。后面的磨边机在玻璃进入时，会有一个光电开关,上升沿到来时接通1米行程的气缸电磁阀，将玻璃推入磨边机皮带上,确保能够打磨到玻璃;下降沿时,断开电磁阀的电,使1米行程气缸回到起始位置.如果下边一台磨边机正在打磨玻璃，则Ｘ３不会接通,玻璃只是处于等待状态。之后的逻辑以及信号控制会通过CAN-ＬINK总线进行控制跟完善.１。2周转台的设计要求玻璃前进至工作台中间定位吸盘上升放松，万向轮下降转位后玻璃距旋转台边距离定位后退工作台边转位90度完成设计要求X方向中间位定位结束托盘找玻璃X方向中间:玻璃前进至工作台中间定位吸盘上升放松，万向轮下降转位后玻璃距旋转台边距离定位后退工作台边转位90度完成X方向中间位定位结束托盘找玻璃X方向中间吸盘上升吸附同时方向轮上升吸盘上升吸附同时方向轮上升升玻璃向前运行玻璃向前运行结束、重复开始结束、重复开始周转台设计工艺要求：在玻璃放置在皮带上时，必须是贴边放置，在工作台装有测长光电开关的一侧,装有轮子，能够使玻璃顺利的随皮带前进;在旋转９0度后，玻璃随托盘回到装有测长光电开关的一侧时，玻璃的边必须与工作台的边紧靠,这样才能顺利进入下台玻璃磨边机进行磨边；周转台的重复性要高，就是第一块玻璃旋转完之后,第二块玻璃进入周转台必须顺利的按照一样的动作进行旋转，不能每放一块玻璃就重新设定一次。单边流水线控制方案：转台宽度约2。6米（中间0.4米,两边各1。1米），减去最大加工宽度再除以２为０.５5米（原设计最小加工尺寸为0．5５米,最大1.5米),加上磨边机的出料端0.45米，共1米：即目前尺寸只能连续加工1米的玻璃，超过１米时就要保证玻璃间距不低于某个值,也就是通过两块玻璃之间的间隔来保证前后玻璃之间不发生干涉:转台上料开始时与开始下料时的时间差乘以磨边机速度即为玻璃之间的间隔。目前连续加工时要保证玻璃不超过1米，间距在15cm~30cm即可：第一块玻璃一直往前运行（转台上下线端同时)，直到玻璃的中心到转台的中心处停下；经过延时（先开吸气,延时1～2秒后顶起气缸动作。当前一块玻璃在顶起后,后边玻璃就可继续往前运行,当转台上料端中间的检测传感器检测到后面玻璃立即停止.当前边玻璃落下后，再一起重新往前送料——此时转台下料端也运行。此时的逻辑是：当测宽玻璃检测到有玻璃,后面的玻璃就只能在转台上料端的中心停下才能保证前面玻璃落下时不会压到第二块玻璃，否则该玻璃将一直往前走直到中心停止点停下。前面玻璃开始下料时清除‘前边有玻璃'标志，然后上下线端一起往前传送。加工１~1.5米长的玻璃时，转台上料端前要加1米左右的缓冲带;转台下料端后也要加1米左右的缓冲带—-主要是起到将旋转后不正的玻璃推到加工侧靠齐和保证前后玻璃不发生干涉。在触摸屏端上采用速度配方：预设４组,里面包括磨边机加工速度、转台在不同时期的速度、气阀延时时间、加减速比、加减速时间、中断定长（可能用不到）等数据.触摸屏通过OPENCAN总线分别与各个磨边机的变频器和转台伺服驱动器相连接。转台往返小车有前后限位开关各１个,零点接近开关(靠近塑料导向轮组侧)一个；旋转头不设限位开关和原点开关,但升降气缸分别有１个行程开关或接近开关;在小车上加装1个凸轮行程开关,用于发生故障时临时自动测量宽度,保证连续运行。控制过程磨边机加工时速度约15~30Hｚ(0~40０cm/ｍiｎ）,因此在正在加工的玻璃的速度较慢,转台上料端速度应该与加工速度相同或稍慢；待玻璃已加工完(在磨边机出料端与转台上料端中间有检测传感器),转台速度再切换为8米/分钟左右速度工作;玻璃到达转台下料端且下台磨边机前的传感器（磨边机进料端与转台上料端中间有检测传感器,）检测到玻璃时，转台速度切换为磨边机相同的速度。磨边机出料传感器检测到磨边机玻璃已全部移出磨边机后，转台速度切换为高速；当转台上料端测长传感器检测到上升沿后开始计时,下降沿后结束，此时根据时间差和速度就可算出玻璃具体长度；玻璃的宽度通过检测第一台转台的上料端前面的1１个光电传感器检测闭合的个数就可大约算出－-—间距10cｍ，因通过转台中心旋转，故误差是５cm.由于宽度已知，转台提前移到宽度中间位置，玻璃通过转台移到转台下料端——此时下料端也以同样速度运行.长度算出后,就可算出需要后退到哪里开始旋转.当玻璃的中心点与旋转小车的中心重合后,转台上下线端停止,吸气阀打开，延时1～2秒后,气缸顶起动作，当顶起传感器(接近开关或行程开关）闭合后，再延时1～３秒后转台小车旋转９0度.完成后气缸放下，当落下传感器闭合后,转台上下线开始运行。在气缸升起且传感器闭合后,转台上料端就可单独运行,不过是以磨边机的加工速度,在转台上料端中心也有一个传感器，当上升沿检测到后停止——这种模式下玻璃尺寸较小,此时在转台上料端可以同时有2块玻璃，但必须是在中心传感器处及时停止,不然再测长就不准了-—不采用上升沿了直接开始计时,故此传感器即用于定位也用于测长;如果再增加１个,测长度与第二块玻璃定位传分开且位置可调时就更好了,目前是两个传感器.旋转到位后就要将玻璃往前送到前侧紧靠塑料导向轮排处，计划在中点处增加‘靠边到位’行程开关或光电开关和两个偏斜度测量开关，不使用定长中断,原因是：可能有小概率的玻璃可能因吸力不够、玻璃重量太轻或旋转过快等造成旋转过程中玻璃打滑造成旋转不到位，如果采用定长中断可能一边顶过，另一边仍不到边,此时若吸力较大玻璃顶到导向轮上还有可能过载。计划采用限位开关的方式,若因打滑造成旋转不到位,则应该是小于9０度，因此在计算的位移误差内没有碰到限位开关或只有1个偏斜度传感器闭合，说明玻璃偏斜,经过延时后——往前走一点；此时继续旋转直到另一个也闭合(偏斜度伸出5cm左右，中间的传感器是往前送玻璃到位传感器，位置偏后），再往前送固定距离距离范围—-理论计算值外加±2ｃｍ,若仍未碰到限位开关，那么放下玻璃,准备下一块玻璃的操作,此时要输出故障报警信号，若有指示用信号灯塔则要发出黄光-—表示旋转有故障需要检查。如果在加工过程中玻璃损坏，则首先需要将该玻璃拿下并及时在触摸屏上将该玻璃的数据清除为零.当下一台旋转台或磨光机发现传过来的数据为零且测长光电开关也没用检测到有玻璃通过,则不动作；如果数据为零但检测到了玻璃来到信号,则按照自动测长测宽程序来运行,待收到数据后再切换到数据联动方式.或存储２组数据的地址已填充数据——大于０，第三组数据来到，则自动消除第一组没有往下传送的数据，包括清掉‘前边有玻璃’.在触摸屏上共有3组玻璃的长宽数据,每组又含2份(因最多有２块玻璃等待操作）,每份又分别为“宽度(传感器)”、“宽度（计算）"、“长度(计算）”，下一转台若检测有2个不同宽度数据,优先选择计算的宽度值，若只有传感器排测得的宽度近似值，则使用该近似值。第一台转台:宽度近似值+准确长度值,运行测长子程序；第二台转台:准确宽度值+准确长度值，运行测宽子程序；;第三台转台：使用第二台转台传送的数据;数据传送由各转台的下料端传感器的上升沿来传送，并在传送完成将数据清零,最后将后面的数据提到前方-—完成后清零后方数据,触摸屏只起监视和将数据清零功能。8.有故障时需要拿掉玻璃并将数据清零时还要有暂停功能;如果不容易实现，则故障处之前要停机（正在磨边机里加工的要加工完成后在停机)，故障处之后可以继续工作直到加工完成.１.３周转台的电气系统组成1、三菱漏型24VDCＰLＣ2、三个汇川伺服驱动器+三个汇川伺服电机３、四个中间继电器+一个交流接触器4、接线端子板5、十三个光电开关+两个行程开关+一个接近开关1．4周转台的算法实现１.4.1玻璃长宽的测量方法玻璃长度的测量：在Y方向上放置一个光电开关，皮带在传送过程中，有玻璃就会使光电开关接通，利用光电开关的上升沿和下降沿，就能知道玻璃的长度脉冲值。玻璃宽度的测量:在Ｘ方向上安装一排光电开关，如果玻璃经过时,亮几个光电，玻璃宽度就定义为几个光电所代表的宽度值,这样测量存在一定误差，想要减少误差就的增加光电开光的数量。1.4.2定位算法的实现工作台的长度和宽度是固定不变的值，这里用Ｙ和X分别表示；在Ｙ方向安装好光电开光后，光电开关到工作台Y方向的中心的距离就是定值,可以实际测量出来，用Y１表示;原点开关的位置与托盘中心的距离在原点确定后也是个定值即托盘的一半，用Ｘ1表示；玻璃的长度用y表示，宽度用x表示；横移轨道的实际能运动的轨道长度也是机械决定的定值用X2表示.1、Y方向玻璃中心定位：Y１＋y/２2、X方向玻璃中心定位:ｘ／2－Ｘ１３、Ｘ方向托盘运动到另一边进行旋转应走距离的定位：X２－x／２—Ｘ14、托盘旋转90度定位齿轮1：1机械结构,所以伺服电机旋转1/4圈,就相当于托盘旋转了90度5、旋转完成后托盘送玻璃到一开始的工作台边的定位:y/26、托盘回原点的定位：y／２—X1以上所有算法和定位是基于伺服的绝对定位来设计的算法。第２章周转台软件设计２.１plc输入输出端口的分配序号输入名称位置PLC输入端口１原点开关横移边一侧X０2测长光电开关工作台Y边一侧Ｘ23下台磨边机空闲信号光电开关工作台Ｙ边一侧X34下台磨边机气缸动作光电开关下台磨边机前端X４5横移正转限位横移轨道一侧Ｘ10６横移反转限位横移轨道一侧X11序号输出名称PLC输出端口１皮带轴位置信号Y02皮带轴方向信号Ｙ40为正转,1为反转3横移轴位置信号Y１４横移轴方向信号Ｙ５0为正转,1为反转５旋转轴位置信号Y２６旋转轴方向信号Y6０为正转,1为反转7托盘气缸电磁阀输出信号Y1２８托盘负压电磁阀输出信号Y139下台磨边机气缸电磁阀输出信号Y１４2。２PLＣ程序设计2。2.1相关软元件介绍软元件编号名称Y00０Y00１Y002Y0０3＊１M802９指令执行结束标志位M8３29指令执行异常结束标志位Ｍ8３38*２加减速动作＊3M８３３6*4中断输入指定功能有效*3Ｍ8340M83５0M836０M8370脉冲输出中监控（BUSＹ/ＲＥAＤY）Ｍ8341M8351M８３61M8371清零信号输出功能有效*３Ｍ83４2M83５2M8362Ｍ８３72原点回归方向指定＊3M８34３M8３53M83６３Ｍ８373正转极限M8３44M８35４M83６4M8374反转极限M8３４5M8３55M836５M8375近点信号逻辑反转＊３M8346M8356M８３6６Ｍ83７6零点信号逻辑反转＊3Ｍ８347M835７M８367M837７中断信号逻辑反转＊3*5M８３48M835８M8368M８３７8定位指令驱动中M834９M8３59M8３6９M83７9脉冲停止指令*3M８４6０*２M8461*2M8462＊2M8４63*２用户中断输入指令＊3M846４＊2M８465*2M8466*2M846７*2清零信号软元件指定功能有效*3三菱ＦX３U系列的晶体管漏型输出PＬC支持四轴定位输出分别为Y0，Ｙ１，Y２，Y３，相对应的方向输出为Ｙ４，Y5，Y6。2.2.2ＤOG搜索功能的原点回归：(1)开始位置在通过ＤＯＧ前时通过执行原点回归指令,开始原点回归动作;以原点回归速度开始向原点回归方向移动;一旦检测出DOG的前端，开始减速到爬行速度；检测到ＤOG信号后端后,在检测出第一个零点信号时停止。(2)开始位置在ＤOＧ内通过执行原点回归指令，开始原点回归动作；以原点回归相反的方向开始开始移动；检测出ＤOG的前端后减速停止；以原点回归速度开始向原点回归方向移动;旦检测出ＤOG的前端，开始减速到爬行速度;检测到DOG信号后端后，在检测出第一个零点信号时停止.（３)原点回归的限位开关为ON的时候通过执行原点回归指令，开始原点回归动作；以原点回归相反的方向开始开始移动;检测出ＤOＧ的前端后减速停止；以原点回归速度开始向原点回归方向移动；旦检测出DOＧ的前端，开始减速到爬行速度；检测到DOG信号后端后,在检测出第一个零点信号时停止.2。2.3绝对定位及指令介绍绝对方式（绝对地址）以原点为基准指定位置(绝对地址)进行定位.起点在哪里都没有关系.绝对定位指令DRVA（单字节）、DＤRVＡ（双字节)设定数据操作数类别内容S1指定输出脉冲数（相对地址）.＊1S2指定输出脉冲频率。*2D1指定输出脉冲的输出编号。D2指定旋转方向信号的输出端编号。注意：＊1。设定范围：16位运算时，—32，７6８～+32,767（0除外)３2位运算时，—9９9,999~+999，９99（0除外）＊2。设定范围：１6位运算时，1０~３2，７67（Hz）32位运算时,如下表所示：脉冲输出端设定范围FX3u可编程控制器高速输出特殊适配器10~20０,0０0（Ｈz)FＸ3u·ＦX3ｕc可编程控制器基本单元（晶体管输出)10～10０,000（Hz)2.3．4伺服放大器(驱动单元)侧的设定１）.可编程控制器侧的脉冲输出形式基本单元(晶体管输出（漏型输出））基本单元(晶体管输出)时,脉冲输出信号（脉冲输出端,旋转方向)如下图所示:※１．OＮ、OFF表示可编程控制器的输出状态。H、L表示波形的HIＧＨ、LOW.2）三菱PＬＣ与伺服放大器的连接基本单元(晶体管输出(漏型输出）)可编程控制器和伺服放大器的连接FX3u系列可编程控制器(漏型输出）时，如下图所示：３）三菱ｐlc的输出波形２.3。５电子齿轮的设定以及脉冲当量的计算（１)三个伺服电机的电子齿轮比的设定:三菱FX3Ｕ晶体管漏型输出的PLＣ脉冲发送最高位１００00０HＺ,我们所选的汇川伺服电机为额定转速1５0０转，2500线的编码器，所以四倍频输出的话伺服电机的分辨率为10000pｌｓ／rev，要达到额定转速1５０0rpm，给伺服驱动器的脉冲信号(１50０／60)＊１０００0＝２5０００0脉冲/秒,三菱FＸ３U晶体管漏型输出的PＬC脉冲发送最高位１0００00ＨＺ，要达到额定转速电子齿轮应设置为５:2。(2）皮带电机脉冲当量的计算减速机为１5:１的减速比;转动轮的直径为１2７．４mｍ；脉冲当量=（１２7.４×３.14）／（15×４０００）=０。00６7（3）横移电机的脉冲当量的计算转动轮的直径为5１ｍｍ，1：1的转速比；脉冲当量＝(５1×3.１４)/4000=０。０４（4）旋转电机的脉冲当量的计算齿轮为１:1,所以伺服电机转一圈需要４0００个脉冲，则需要托盘旋转９0度，相当于伺服电机转1／４圈,就是需要pｌｃ输出１0００个脉冲即可。２.3．５程序的编写（在论文最后)程序流程图开始皮带轴处于待机运行状态开始皮带轴处于待机运行状态测长光电接测到玻璃，进行长度测量（脉冲值）测长光电接测到玻璃，进行长度测量（脉冲值）通过皮带脉冲当量转换成距离值，与当前轴应该运行距离比较，实际运行大于等于此值皮带轴停止通过皮带脉冲当量转换成距离值，与当前轴应该运行距离比较，实际运行大于等于此值皮带轴停止开始宽度的中间位计算并发脉冲使横移电机运行开始宽度的中间位计算并发脉冲使横移电机运行找中心完成后，接通气缸负压电磁阀，是托盘吸住玻璃上升找中心完成后，接通气缸负压电磁阀，是托盘吸住玻璃上升延时后，后退至横移另一边，定位准备开始旋转延时后，后退至横移另一边，定位准备开始旋转定位完成后，旋转电机开始90度的旋转定位完成后，旋转电机开始90度的旋转旋转完成后，拖动玻璃前行至横移开始一边定位旋转完成后，拖动玻璃前行至横移开始一边定位负压阀断电，气缸电磁阀断电，松开玻璃，下放负压阀断电，气缸电磁阀断电，松开玻璃，下放延时后，托盘回原点定位；下台磨边机是否空闲延时后，托盘回原点定位；下台磨边机是否空闲空闲则重复开始，不空闲则停止等待空闲信号空闲则重复开始，不空闲则停止等待空闲信号玻璃传到下台磨边机时，1米行程气缸动作玻璃传到下台磨边机时，1米行程气缸动作进入下台磨边机开始打磨玻璃边进入下台磨边机开始打磨玻璃边2.3.6触摸屏的界面设计总共有6个界面:初始界面,手动界面，自动界面，报警界面，I/Ｏ口显示界面，数据显示界面１）这样的是位状态设置按钮，选择为2)这样的是数值输入,选择为3)这样的是功能键,选择为４)这样的是位状态指示灯,选择为5）这样的是数值显示，选为第3章周转台硬件设计3。1伺服驱动器的电路连接介绍系统控制原理框图:3。1.１伺服驱动器CH1端子的内部电路图主要用到的是位置控制的７、８、1１、1２号端子,其中７、８号是位置控制的接线端子，１１、１2号是方向控制的接线端子；7，1１号端子集电极输出形式下，接24VDC串联2.4K电阻；8，１２号分别接PＬC的Y０、Ｙ４输出。还有就是伺服控制器必须是ON状态才能工作,将40号与50号短接起来，伺服驱动器一上电，伺服驱动器就处于运行状态，可以接受脉冲进行工作。汇川伺服驱动器内置24VＤC电源，由于电源电压不稳定，而且与外部接线的回路不容易接线，所以不采用内部24VＤC电源，使用外部24VＤC开关电源。3．1。2输入输出信号（CＮ1）的名称及其功能1、输入信号信号名默认功能针脚号功能通用DI1CMD1４６多段速度选择1ＤI2CMD２４5多段速度选择2DI3DIＲ－SEL4内部指令方向选择:默认方向或反方向DI4ALＭ—RST４4警报清除：解除伺服警报状态DI5S—OＮ40控制伺服电机ＯＮ/OFＦ(通电/不通电）的信号DＩ6ZＣLAMP41零位固定功能使能:使能零位固定功能DI7ＣMＤ342多段速度选择３DI8CMＤ4４3多段速度选择４DＩ9JOGＣＭD＋23正向点动DI１0JOGＣMＤ—24反向点动位置指令ＰULＳ+PＵＬＳ—SIGN+SＩGN－７８111２输入脉冲指令差分驱动器集电极开路输入模式方向＋脉冲Ｂ相正交脉冲CW/CCW脉冲CLＲ+CLR—15１４清除偏差计数：在位置控制时，清除偏差计数PL１PL２PL３３１３1８ＰＵＬS、ＳＩGN以及CLR指令为集电极开路输出信号时,供给+24V工作电源（伺服驱动器重内置2４V电源通过2.4K电阻供给）位置指令输入电路下面就用户接口连接器的指令脉冲输入、指令符号输入、偏差计数清除信号端子进行说明.当为集电极开路输出，使用用户准备的外部电源时：参考对工作电阻R1的值进行设定，使其满足电流在6mA~１0ｍＡ范围之间的条件。ＶCC电压Ｒ1阻值2４Ｖ2．4ＫΩ１2V1.５KΩ5V2０0Ω3。２电气原理图3。2。１主电路图及触摸屏电路图如上图所示:3．2.2三个伺服驱动器的电路原理图这是皮带轴电机的电路原理图，横移轴、旋转轴的只是将Ｙ0、Y４分别改为Y1、Y5,Y2、Y6，就可以.3.２.３PＬC输入电路图３．２．４PLC输出电路图电磁阀如果是24VDC的，则直接与中间继电器的辅助常开触点连接；如果是交流220V的电磁阀，需要将中间继电器的常开触点一边接220V火线，另一端接电磁阀的一端，电磁阀的另一端接零线上。所有的接线要通过接线端子板，为了之后查线方便和走线的规范。实际接线时要将plc的COM口并联起来接到24V开关电源的COM口上。电磁阀如果是24VDC的，则直接与中间继电器的辅助常开触点连接；如果是交流220V的电磁阀，需要将中间继电器的常开触点一边接220V火线，另一端接电磁阀的一端，电磁阀的另一端接零线上。所有的接线要通过接线端子板，为了之后查线方便和走线的规范。实际接线时要将plc的COM口并联起来接到24V开关电源的COM口上。3。３电控板的布局将三台伺服控制器放在板子的最左侧，依次排列；之后将三菱plｃ放在中间，再往右边是中间继电器、交流接触器.板子右下角是接线端子板;在板子四周放上走线槽,所有的导线都走走线槽,美观。示意图:第４章周转台伺服电机调试4．1伺服驱动器界面显示与按键操作4。1。1界面介绍伺服驱动器的操作界面由5只7段LED数码管和5只按键组成，可用于伺服驱动器的状态显示及参数设定.界面布局如下:４.1．2按键功能说明按键按键名称功能MODＥMＯDE按下该键可在功能码组间的依次切换，返回上一层菜单。▲UP按下该键可增加当前闪烁位设定值，长按可快速增加。▼DOＷN按下该键可减少当前闪烁位设定值，长按可快速减少.◀◀SHIFT按下该键可将所选闪烁位左移一位.长按功能：在需显示多于5位数码管的内容时，可用于翻页。SEＴSET按下该键可保存修改、进入到下一级菜单。注:当发生警报时,请首先排除警报原因,然后再进行警报复位操作。4。1.3伺服驱动器状态显示伺服驱动器的运行状态由5只七段LED数码管的显示字符显示，分别显示如下表:符号LED显示图形状态描述及字符含义说明“ｒEＳEt"上点初始化状态数码管显示该字符,表明为软件启动状态或复位状态.“nrd”启动或复位完成之后，伺服尚未准备好,如主电路未上电。“rdy”伺服系统自检正常，等待上位控制装置给出伺服使能信号。“rｕn”伺服正常运行状态，此时可以通过H0b组功能码查看伺服运行状态和各变量.“Ｅr．xｘx”伺服系统发生故障，“xxx"三位数字代表故障码。4。1.4伺服驱动器参数的浏览与修改操作方法切换到参数显示模式时，首先显示的是参数组号，以“Hxx.”三位显示，也称“0级菜单"。其中的一个显示位为闪烁显示状态，此时按UP键或ＤOＷN键，该闪烁位的数字会增1或减1；若按SHIFT键，闪烁位会移动,便于设置为所需的组号:当设定了所需的组号后,按下ＳET键，即可进入该组内的参数序号的设置状态,此时显示“Hxx.xx”,也称“I级菜单”，当设置为所需要的功能码序号后，按SET键，即可进入该功能码的参数设置状态，也称“IＩ级菜单”，若参数可以修改,其最低位会闪烁显示，此时按SHIFT/ＵP/ＤOWＮ等键进行修改。4．２电机带负载的实际调整4.2。1安全事项的调整(1）超程设定请进行超程设定。(2)扭矩限制的设定扭