基于PLC的精密滚柱直径筛选控制系统设计

1、兰州交通大学毕业设计答辩,2012年6月,精密滚柱直径筛选控制系统设计,姓名：xxx学号：200808549指导老师：xxx专业：自动化,论文内容,1.课题的研究背景、意义及目标2.系统设计、硬件配置及程序3.系统运行调试4.结论,一、设计的研究背景、意义及目标,1.设计背景及意义在机械行业中，轴承是重要的标准零件之一，其质量好坏在一定程度上影响整个机械系统的性能。轴承产品精度的高低与性能的好坏是靠仪器、设备来检测和判断的。因此，轴承检测仪自身是否先进，将直接影响到轴承产品检测的准确性和可靠性。,2.设计的目标本设计是基于PLC的自动分选系统，其功能是对滚柱直径进行连续测量，将被测参数转变为电

2、信号，再经电路放大、逻辑运算处理后，控制相应的执行机构，完成滚柱的自动分选。,二、系统设计及硬件配置,1.精密滚柱直径筛选控制系统示意图,系统由1个落料管、1个推料气缸、1个误差测量机构、1个限位挡板、7个料斗及料斗电磁翻板组成。在落料管的低端装有缺料传感器B0，有料时为0，无料时为1；推料气缸为双作用气缸，由电控阀TA和TB控制，当TB得电时，气缸缩回，TA得电时气缸伸出，在气缸的两端各装1个位置传感器（常开），气缸缩回到位时B8-1为动作，气缸伸出到位时B8-2动作；测量机构的钨钢测头，在弹簧的作用下能自然接触被测滚柱，不需要驱动装置，测量机构可根据滚柱直径误差大小输出-10+10V的电压

3、信号；限位挡板装有位置传感器B9（常开），挡板伸出到位时B9动作，缩回到位时B9复位；在7个料斗入口处均装有1个光电传感器(B1B7，常开)及1个电磁翻板(Y1Y7)，每落下一个滚柱，光电传感器就产生一个脉冲信号以便对落下的滚柱进行计数,2.系统控制要求,(1)在初始状态下（限位挡板处于伸出位置、推料气缸处于伸出位置、各料斗的电磁翻板均处于关闭位置），按启动按钮，系统首先检查落料管有无滚柱，如果无滚柱，则发出报警信号（按消警按钮可以消除警报），补充滚柱后需再按启动按钮；如果有滚柱，则推料气缸缩回，被测滚柱由落料管落下，然后推料气缸伸出将滚柱推到钨钢测头下方，完成送料过程。,(2)当滚柱被推到钨

4、钢测头下方时，即限位挡板的位置，钨钢测头开始测试滚柱直径的误差，并将测量值送相敏检波放大器处理，再送电压放大器放大，最后将与直径误差值成正比的电压值(10V)送PLC的模拟量输入模块进行处理，根据误差的大小来决定打开哪一个翻板(Y1Y7)，再由电磁机构将限位挡板抽离，滚柱在推料气缸的作用下落入对应料斗并计数；如果料斗计数满，则发出报警信号（按消警按钮可消除警报），更换料斗后可再按启动按钮继续进行滚柱测量；如果料斗计数器未满，则直接进入下一个滚柱的测量，并如此循环。(3)按下停止按钮，系统停机并复位；限位挡板伸出，推料气缸伸出，各电磁翻板关闭。,3.PLC系统硬件配置,根据控制要求，系统有7个电

5、磁翻板驱动器Y1Y7；1个电磁挡板驱动器Y9；2个双作用气缸的电磁阀驱动(TA和TB)；7个料斗满指示灯H1H7；1个落料管缺料指示灯H0；1个报警器HA；1个启动按钮；1个停止按钮；1个消警按钮；1个落料管缺料传感器B0；7个料斗落料传感器B1B7；2个推料气缸位置传感器；1个电磁挡板位置传感器；1个测量机构。所以至少需要19个数字量输出端子、14个输入端子和1个模拟量输入通道。,滚柱直径筛选系统输入端子接线图,滚柱直径筛选系统输出端子接线图,4.模拟量的设置,由于测量机构所产生的信号为10V的模拟量电压信号，所以需要通过模拟量输入模块将误差信号送入PLC进行比较处理。可以将模拟量输入模块转

6、换后的数字-32768+32768用整数规范化功能子程序进一步转换为0100的实型数字。如果误差值15，则将滚柱送入料斗1；如果30误差值15，则将滚柱送入料斗2；如果45误差值30，则将滚柱送入料斗3；如果55误差值45，则将滚柱送入料斗4；如果70误差值55，则将滚柱送入料斗5；如果85误差值70，则将滚柱送入料斗6；如果误差值85，则将滚柱送入料斗7。,以料斗3和料斗4为例，程序下图所示。,测量结果的规格化处理：调用规格化处理功能子程序FC105直接读取PIW288模拟量输入通道测量值(-32768+32768)，并进行0100的规格化处理，处理结果送入MD80。程序如图4.9所示。程序

7、中使用M20.0的常开触点与常闭触点并联控制BIPOLAR端子状态为1，以实现对双极性数据进行规格化处理。,三、系统运行调试,1.启动组织模块为了保证系统上电时退料缸Y8处于伸出位置、电磁挡板Y9处于伸出位置，所以在启动组织块OB100中设置了系统初始化程序。程序如下图所示，将SB1的常开触点和常闭触点并联可以保证初始化操作被执行。,2.主循环组织块OB1除了启动组织块OB100以外，功能子程序FC1FC3必须通过OB1的调用才能被执行并实现相应的控制或处理功能。程序如图4.12所示。,3.系统运行调试调试步骤：(1)手动设置筛选直径范围在45MD8030，按启动按钮SB1进入工序1，推料缸Y

8、8缩回，等待滚柱从落料管落下；(2)滚柱落下后，推料缸Y8伸出，将被测滚柱推到钨钢测头下方即限位挡板的位置；(3)钨钢测头开始对滚柱进行测试；(4)料斗3的电磁翻板，然后电磁挡板Y9缩回；(5)进入工序5，被测滚柱落入料斗3，料斗计数器C3计数，然后电磁翻板Y3关闭，电磁挡板Y9伸出；(6)进入工序1，准备开始下一个滚柱的筛选。,仿真结果如下图所示,四、总结,本文针对精密滚柱直径筛选系统进行了分析和设计，简述了轴承直径分选系统的工作原理，建立了轴承直径检测分选的PLC控制，通过轴承检测系统中的PLC控制，减轻了工人劳动强度，提高了轴承检测精度和分选效率，提升了轴承检测的自动化程度。,取得的主要研究成果如下：,设计的供料系统把待加工的滚柱从落料管中分离出来，按照控制要求，定量、定时、定向地送到加工位置，为下一步的测量做好准备工作。(2)运用传感器技术和PLC模拟量输入功能，对滚柱的直径进行筛选，通过压电传感器将直径误差转换为电信号输入PLC模拟量输入模块进行处理，判断误差范围，从而为分料系统做好准备。(3)使用PLC的计数功能，对筛选后落入料斗的滚柱数目进行计数，并通过声光报警器及时将料斗内是否缺料或者料满的信号输入PLC进行处理，实现了滚柱直径检测分选过程的自动化。,需进一步研究的问题：,(1)本文所用