自动冲压装置的PLC控制毕业设计

论述自动冲压装置的PLC控制系统，包括机械手控制和冲压装置控制设计，阐述了设计思路和工作原理，列出了硬件接线图、梯形图和控制示意图。通过PLC的改造，可以提升生产效率和减少劳动力。关键词：自动冲压；PLC；机械手目录TOC\o"1-5"\h\z摘要 2\o"CurrentDocument"引言 4第一章冲压装置的概述及运动分析 5\o"CurrentDocument"1.1冲压装置的简介 5\o"CurrentDocument"1.2机械手运动分析 5\o"CurrentDocument"1.3冲压装置的运动分析 6\o"CurrentDocument"1.4整体运动分析 6第二章PLC及控制硬件 8PLC的简介 8\o"CurrentDocument"2 PLC的发展历史 8\o"CurrentDocument"PLC的工作原理 9PLC的分类 9\o"CurrentDocument"PLC在控制领域的应用 9\o"CurrentDocument"2.6控制硬件 10第三章PLC控制系统 13I/O分配表 13\o"CurrentDocument"3.2硬件接线图 143 程序流程图 153.4功能流程图 16梯形图 17总结 36致谢 37参考文献 38附录 39引言冲压工艺是现代工业化生产中一种典型，常见的工艺过程。传统的冲压方式一般是人工控制工作方式，工作效率低下，安全系数小。随着现代生产的要求逐步提高，这种落后生产方式已不适应于高效率生产。后来改变成接触器控制的半自动冲压方式。虽然它减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率但易受环境干扰，故障率高和维修困难。可编程控制器简称PC或PLC,是一种新型的通用自动控制装置，它将传统的继电器控制技术，计算机技术和通讯技术融为一体，专门为工业控制而设计，具有体积小、功能全、可靠性高、抗干扰能力强、功耗低、编程简单、调试和维护方便等诸多优点，因而在工业上得到了越来越广泛的应用。湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）第一章冲压装置的概述及运动分析1.1冲压装置的简介在生产中，冲压工艺相对于传统机械加工来说，具有节约材料和能源、效率高、对操作者技术要求不高、通过各种模具应用可以做出机械加工所无法达到的产品这些优点。冲压机广泛应用精密电子、通讯、电脑、家用电器、汽车零部件、马达定转子等小型精密零件的冲压加工。适合于大量生产的精密电子、五金零件。在持续严峻的经济环境中，无切削成形是冲床厂企业与对手拉开距离和竞争中胜出的有力手段，而且环保是21世纪的主题，作为环保的加工方法将是主要的发展方向。气压传动是在机械、电气、液压传动之后，近几十年才被广泛应用的一种传动方式，它是以压缩空气为工作介质来进行能量和信号的传递，以实现生产自动化。1.2机械手运动分析此次设计有左右两个机械手，运动方式略有不同，旋转电机为步进电机。冲压系统中物件的传送采用了机械手，是由于机械手能够准确的将物件传送到预定的位置，能够满足冲压系统的精度要求。本自动冲压系统中机械手的运动过程由本身自带的控制程序控制，其工作过程是：当机械手得到一个脉冲信号时机械手便按预先设定的路径运动，通过控制其吸盘，抓取和释放物件，将物件传送到目标位置，完成传送工作后自动返回原位置，等待下一次脉冲信号（如图1所示）。1.3冲压装置的运动分析在冲床中当物体感应器感应到机械手己经把金属板放置到冲压区时，冲压机床获得一个脉冲信号，冲压头下降，当达到下行程开关SQ2时，冲头上升，当达到上行程开关SQ1时冲头停止（如图2所示）。图2冲压装置1.4整体运动分析毛坯件由传送带传送过来到达指定位置时，感应器发出脉冲信号，机械手1顺时针转90度，下降夹紧毛坯，延时Is上升后逆时针转180度后放下工件，然后机械手顺时针旋转90度回到初始位置，冲压装置光电感应器检测到有物体时，冲压头下降，到达下行程开关时，冲头上升，到达上行程开关时停止。机械手1、2顺时针转，下降后夹紧工件，延时Is上升后逆时针转180度后放下工件，然后顺时针旋转回到初始位置，下降放下工件到传送带，自动冲压一个工件过程完成。机器可自动循环冲压多个工件。（机械手1和机械手2同步动作）旋转90度为步进电机完成。（如图第6页共50页3所示）图3整体运动图湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）

第二章PLC及控制硬件PLC的简介PLC全称可编程控制器，是一种数字运算操作的电子系统，是在20世纪60年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。它采用可编程序的存储器，其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都是按易于与工业控制系统形成一体、易于扩充其功能的原则设计的。PLC自产生至今只有30多年的历史,却得到了迅速发展和广泛应用，成为当代工业自动化的主要支柱之一。长期以来，PLC在工业自动化控制而发挥着巨大作用，为各种各样的自动化控制设备提供了广泛、可靠的控制应用。这主要是源于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合当前自动化工业企业的需要。PLC的发展历史20世纪70年代大规模集成电路和微处理机出现后，正式生产出了现在模式的可编程序逻辑控制器PLC产品。这类产品具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、体积小、应用灵活方便、工程周期短、操作维护方便、应用领域广阔等优点。随着集成电路和计算机技术的发展，现在己诞生了第五代PLC产品。而从应用角度看，PLC大概经历了如下几个阶段：1、 单机就地控制，取代继电器柜，至今仍然是PLC应用的主流。2、 数台PLC与1台PC相连，PC完成编程和在运行中作为人机界面。3、 90午代，随着系统集成能力的提高，PLC提供系统通信的能力，构成可编程控制系统PCS,人机界面逐步完善，具有离散量和模拟量数据采集系统的监控能力。4、随着近代现场总线、网络、工业PC机（IPC）、软PLC技术的发展,以及系统开放性、电控仪控一体化、管控一体化、IT技术发展的需求，新第8页共50页湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）型的覆盖大、中、小系统的PCS正在形成。PLC的工作原理PLC采用循环（巡回）扫描工作方式，大、中型PLC增加了中断工作方式。循环扫描即可按固定顺序，也可按用户程序所规定一级顺序（高级和低级顺序）或可变顺序等进行。因为有的用户程序不需要每扫描一次执行一次，也为的是在控制系统需要处理的I/O点数较多时，通过不同的模块组合的安排，采用分时分批扫描执行的办法，可缩短循环扫描周期和控制的实时性。用户将用户程序设计、调试后，用编程器键入PLC的存储器中，并将现场的输入信号和被驱动的执行元件相应地接在输入模板的输入端和输出模板的输出端上,然后用PLC的控制开关使其处于运行工作方式,PLC就以循环扫描的工作方式进行工作。在输入信号、用户程序的控制上,产生相应的输出信号，完成预期的控制任务。PLC的分类目前，PLC可以按照结构形式的不同及功能的差异进行大致的分类。按照结构形式的不同，PLC可分为整体式和模块式两种。前者具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格低的优点，易于装在工业设备的内部，通常适于单机工作。后者配置灵活，装载和维修方便，功能易于扩展，其缺点是结构较复杂，造价也较高。按功能、点数分按功能、输入输出点数和存储器容量不同，PLC可分为小型、中型和大型三类。小型PLC又称为低档的PLC。这类PLC的规模较小，它的输入输出点数一般从20点到128点。中型PLC的I/O点数通常在120点至512点之间，用户程序存储器的容量为2KB-8KB-大型PLC又称为高档的PLC,I/O点数在512点以上，其中I/O点数大于8192点的又称为超大型PLC,用户程序存储器容量在8KB以上。PLC在控制领域的应用在发达的工业国家，PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、第9页共50页建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各行各业。随着PLC性能价格比的不断提高，一些过去使用专用计算机的场合，也转向使用PLCoPLC的应用范围在不断扩大，可归纳为以下几个方面。1、 开关量的逻辑控制：PLC取代继电器控制系统，实现逻辑控制。这是PLC最基本最广泛的应用领域。2、 运动控制：PLC可用于对直线运动或圆周运动的控制。早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器与执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。3、 闭环过程控制：过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量I/O模块实现模拟量与数字量之间的A/D、D/A转换,并对模拟量进行闭环PID控制，可用PID子程序来实现，也可使用专用的PID模块。4、 数据处理：现代的PLC具有数学运算、数据传递、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与存贮在存储器中的参考值比较,也可以用通讯功能传送到别的智能装置将其打印制表。5、 机器人控制：机器人作为工业过程自动生产线中的重要设备，H成为未来工业生产自动化的3大支柱之一o现在许多机器人制造公司，选用PLC作为机器人控制器来控制各种机械动作。6、 通讯联网：PLC的通讯包括PLC之间的通讯、PLC与上位计算机和其他智能设备之间的通讯。PLC和计算机具有接口，用双绞线、同轴电缆或光缆将其联成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统。2.6控制硬件光电传感器：光电传感器具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电式传感器在检第10页共50页测和控制中应用非常广泛。光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号转变成为电信号的器件。行程开关:位置开关（又称限位开关），是_种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程,使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。步进电机：是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角"，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。图4步进电机本设计选用型号为45BC005磁阻电动机，极数为三相六拍，转矩0.24NM,额定电压为27V（如图4所示）。工作原理：通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。结构：电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。（如图5所示）图5步进电机结构图湖南铁路科技职业技术学院毕业论文（设计）

第三章PLC控制系统3.1I/O分配表表1I/O分配表输入输出启动10.0机械手1反转Q0.0停止10.1机械手1正转Q0.1机械手1上限位10.2机械手1下降Q0.2机械手1下限位10.3机械手1上升Q0.3冲压物体检测10.4机械手1夹紧Q0.4冲压上限位10.5冲压下降1YAQ0.5冲压下限位10.6冲压上升2YAQ0.6机械手2上限位10.7机械手2反转Q0.7机械手2下限位11.0机械手2正转Q1.0机械手2下降Q1.1机械手2上升Q1.2机械手2夹紧Q1.33.2硬件接线图SB1SE23015023G33B5JQ7SB1SE23015023G33B5JQ7图6硬件接线图3.3程序流程图3.4功能流程图图8功能流程图3.5梯形图网结5T37 机手1TPt：Q0.2—I I―r—C，)1机手1反转:Q崩—CR)1S1.3 SCRT^)网络6网络7S1.3sSCR

网络8机手lWfe：IO.3机手1夷1:00.4—IF-n^：s)1机手1下降:如.2—(R)1T38IN TON10PT1[IIJ「「is网络9T38S0.1（SCRT）网络11S0.1SCR网络12机手1上限位：庭机手1上升:卯3网络13机手1上限位：1。2机手1正转:QMTO1T39 IlNTON60-PT100ms网络14T39T39机手1正转旧m1S0.2网络15——SCRE)网络16S0.2SCR网络17SM0.0机手1"FPt：Q0.21网络18机手1下限位川.3机手1WQ0.2T1

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