三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目: 三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)制F09 指導(dǎo)教師： 2012年 12 月 08 日內(nèi)容摘要本課題中三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)是鉆孔加工中在工作臺(tái)三個(gè)不同工位分別同時(shí)完成上料、鉆孔、卸料等工藝過程的工藝技術(shù)，這大大提高了機(jī)械加工的效率、提高了生產(chǎn)率。但是新的問題接踵而至：三個(gè)工位同時(shí)動(dòng)作就要要求操作工人完成上料、裝夾工件、鉆孔、卸工件。這樣高強(qiáng)度的工作工人是否能承受的了，怎樣降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度呢？提高自動(dòng)化

2、程度就成了我們面臨的首要課題。隨著科技的發(fā)展，繼電器控制已經(jīng)逐步被可編程控制器(PLC)控制所代替。PLC是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)化控制裝置,它的功能性強(qiáng),可靠性高,編程簡(jiǎn)單,使用方便,體積小巧,近年來在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化主要支柱之一。在PLC的支持下，怎樣實(shí)現(xiàn)操作流程的自動(dòng)化這個(gè)問題迎刃而解。于是在機(jī)加工過程中我們可以選擇各種控制機(jī)制去簡(jiǎn)化工人操作以及降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高效率等。關(guān)鍵詞：三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)；可編程控制器。 目 錄 TOC o 1-3 h z u 第1章 引 言隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械加工的方法和手段也逐漸變得豐富起來，各種先進(jìn)技術(shù)被人們引

3、入機(jī)械行業(yè)中來形成各種新興學(xué)科，機(jī)電一體化就是其中一門。機(jī)電一體化是以電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)為主導(dǎo)、多種新興技術(shù)與機(jī)械技術(shù)交叉、融合而成的綜合性高技術(shù)，是機(jī)械與電子的有機(jī)結(jié)合產(chǎn)物。其目的是不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕人們的體力勞動(dòng)，逐步代替部分腦力勞動(dòng)。機(jī)械一體化的機(jī)械加工比傳統(tǒng)機(jī)械加工有很大的優(yōu)越性。在本課題中，機(jī)電一體化的好處顯得尤為突出。三工位工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)床設(shè)備在機(jī)加工等自動(dòng)化機(jī)床設(shè)備中得到廣泛引用，通過控制工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)在加工過程中同時(shí)完成上料和卸料工作，并能實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，大大提高了工作效率,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。若在上料和卸料工位設(shè)計(jì)合適的機(jī)械手，則可實(shí)現(xiàn)無人上料和卸料工作。 的處理

4、器速度和功能在不斷增加，已發(fā)展成具有邏輯控制功能過程控制功能運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能等的多功能控制器，加上它的價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)便、改變功能靈活易用、維護(hù)工作量小等優(yōu)勢(shì)，使PLC在工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化中獲得廣泛應(yīng)用。 目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到廣泛應(yīng)用，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于編程、性能優(yōu)越、可靠性能高、維修方便和使用方便的一系列優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，以西門子S7-200系列PLC來實(shí)現(xiàn)控制鉆床三工位工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)控制設(shè)計(jì)。鉆床加工三工位工作臺(tái)是由送料、鉆孔、卸載三部分組成。工作臺(tái)每旋轉(zhuǎn)120完成一個(gè)工位，循環(huán)運(yùn)行。來實(shí)現(xiàn)工件的快速送料、鉆孔、卸載的流水作業(yè)系統(tǒng)。 第2章 整體設(shè)計(jì)方案論

5、證2.1總體方案說明整個(gè)方案包括以下幾個(gè)方面：分析設(shè)計(jì)要求，控制元件選擇，液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.1.1 控制要求（1）用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動(dòng)、半自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)調(diào)整方式。（2）手動(dòng)調(diào)整采用按鈕點(diǎn)動(dòng)的控制方式。包括上料進(jìn)、退操作、工件夾緊、放松操作，鉆頭下降、上升操作，卸料進(jìn)、退操作，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)操作。（3）系統(tǒng)處于半自動(dòng)工作方式時(shí)，每執(zhí)行完成一個(gè)工作循環(huán)，用一個(gè)啟動(dòng)按鈕來控制進(jìn)入下一次循環(huán)。（4）系統(tǒng)處于全自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行。（5）上料器、夾緊裝置、卸料器、鉆頭上下運(yùn)動(dòng)由液壓缸驅(qū)動(dòng)。夾緊力由壓力繼電器檢測(cè)控制。鉆頭旋轉(zhuǎn)、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。2.1

6、.2 制定控制方案 （1）用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動(dòng)、半自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)調(diào)整方式。 （2）手動(dòng)調(diào)整采用按鈕點(diǎn)動(dòng)的控制方式。 （3）系統(tǒng)處于半自動(dòng)工作方式時(shí)，每執(zhí)行完成一個(gè)工作循環(huán)，用一個(gè)啟動(dòng)按鈕來控制進(jìn)入下一次循環(huán)。 （4）系統(tǒng)處于全自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)地循環(huán)執(zhí)行。 （5）系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)不很復(fù)雜，采用三臺(tái)電動(dòng)機(jī)：主動(dòng)電動(dòng)機(jī)、液壓電動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。除了主軸轉(zhuǎn)動(dòng)和工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)外，其他所有所有運(yùn)動(dòng)都可以采用液壓傳動(dòng)。 （6）對(duì)于部分與順序控制和工作循環(huán)過程無關(guān)的主零部件和控制部件，采用進(jìn)入PLC的控制方式以達(dá)到方便控制。2.2控制方式選擇三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)主

7、要由兩大部分，其中最主要的就是PLC梯形圖設(shè)計(jì)，也就是程序設(shè)計(jì)；其次是液壓控制原理圖的設(shè)計(jì)。第3章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1動(dòng)作特性三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制動(dòng)作特性如下：其工作示意如圖3-1所示。三個(gè)工位分別完成上料、鉆孔和卸料。圖3-1 三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)示意圖工位1：工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到工位1后上料器推進(jìn)，料到位后退回等待。工位2：工工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到工位2后，夾緊裝置將料加緊，鉆頭向下進(jìn)給鉆孔，下鉆到位后退回，退回到位后工件松開，放松完成后等待。工位3：工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到工位3后，卸料器向前將加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。3.2液壓控制部分的設(shè)計(jì)根據(jù)三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的動(dòng)作要求，控制部分大多采用

8、液壓電磁閥控制。當(dāng)送料器送料到位后碰到送料到位行程開關(guān)時(shí)碰到送料退回電磁閥，使液壓閥供油方向發(fā)生改變，活塞桿退回?；钊麠U退回到位后碰到退回到位行程開關(guān)，使液壓閥動(dòng)作處于中間位置，工位1處于等待狀態(tài)。工位2動(dòng)作順序是工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到位后液壓閥動(dòng)作夾緊，夾緊后壓力繼電器動(dòng)作使活塞缸處于保壓狀態(tài)，同時(shí)使鉆頭旋轉(zhuǎn)以及下降。等鉆頭下降達(dá)到行程開關(guān)位置處鉆頭停止下降，上升繼電器得電轉(zhuǎn)而鉆頭上升。鉆頭上升到位碰到行程開關(guān)使鉆頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)和上升，并且活塞桿放松工件。放松完成碰到行程開關(guān)使工位2處于等待狀態(tài)。工位3的動(dòng)作順序是工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)結(jié)束后活塞缸推動(dòng)工件開始卸料，到行程開關(guān)后活塞桿反行程電磁閥得電退回，退回到位碰到

9、行程開關(guān)處于等待狀態(tài)。等三個(gè)工位都停止動(dòng)作后，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)電磁閥的電，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。根據(jù)要求做出合理的液壓原理圖如圖3-2示。 圖3-2 液壓原理圖3.3 控制流程圖 根據(jù)三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的控制要求，在不同的工位能同時(shí)進(jìn)行加料、鉆孔加工和卸料。根據(jù)課程設(shè)計(jì)的具體要求，分析并設(shè)計(jì)如下流程圖3-3： 圖3-3 控制流程圖三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制系統(tǒng)在很大程度上是利用繼電器實(shí)現(xiàn)的，而最初的PLC就已經(jīng)有很完善的繼電器控制功能了。在這里選用PLC控制完全是對(duì)癥下藥，根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容我們不難發(fā)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)有24個(gè)輸入信號(hào)和10個(gè)輸出信號(hào)。而CPU226擁有24個(gè)輸入端16個(gè)輸出端，所以在此選用CPU22

10、6就能滿足要求。3.4 I/O地址分配表分配表如下表1所示：表1：輸入輸出信號(hào)對(duì)照表輸入信號(hào)名稱外部元件內(nèi)部地址輸出信號(hào)名稱外部元件內(nèi)部地址手動(dòng)運(yùn)行選擇SA4-1I0.0送料器推進(jìn)電磁閥YA1Q0.0半自動(dòng)運(yùn)行選擇SA4-2I0.1送料退回電磁閥YA2Q0.1全自動(dòng)運(yùn)行選擇SA4-3I0.2工件夾緊電磁閥YA3Q0.2上料器推進(jìn)按鈕SB1I0.3工件放松電磁閥YA4Q0.3上料器退回按鈕SB2I0.4鉆頭下降電磁閥YA5Q0.4工件夾緊按鈕SB3I0.5鉆頭上升電磁閥YA6Q0.5工件放松按鈕SB4I0.6卸料推進(jìn)電磁閥YA7Q0.6鉆頭下降按鈕SB5I0.7卸料退回電磁閥YA8Q0.7鉆頭上

11、升按鈕SB6I1.0工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)接觸器KM1Q1.0卸料器退出按鈕SB7I1.1鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)接觸器KM2Q1.1卸料器退回按鈕SB8I1.2工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)按鈕SB9I1.3上料到位行程開關(guān)SQ1I1.4上料退回到位行程開關(guān)SQ2I1.5鉆頭下降到位行程開關(guān)SQ3I1.6鉆頭上升到位行程開關(guān)SQ4I1.7卸料器推進(jìn)到位行程開關(guān)SQ5I2.0卸料器退回到位行程開關(guān)SQ6I2.1工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位行程開關(guān)SQ7I2.2放松到位行程開關(guān)SQ8I2.3壓力繼電器觸點(diǎn)SP1I2.4物件感應(yīng)器開關(guān)SQ9I2.5物件感應(yīng)器開關(guān)SQ10I2.6物件感應(yīng)器開關(guān)SQ11I2.73.5 I/O接線圖PLC輸入輸出I

12、/O接線圖如圖3-4所示：圖3-4 I/O接線圖3.6梯形圖根據(jù)課題要求，在軟件setp7-Micro/WIN上具體做出控制系統(tǒng)梯形圖并且自動(dòng)生成語句表。三工位旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制梯形圖如下：3.7語句表3.8 程序的調(diào)試根據(jù)梯形圖，選用S7-200仿真軟件進(jìn)行調(diào)試。先將cpu配置為226，數(shù)量選擇1，再載入程序進(jìn)行模擬。自動(dòng)控制條件下，完成上料全過程自動(dòng)控制條件下，完成物料夾緊，鉆孔，放松過程。自動(dòng)控制條件下，完成物料卸下全過程。自動(dòng)控制條件下，當(dāng)三個(gè)工位全部完成時(shí)，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，從而進(jìn)入下一次循環(huán)。結(jié) 論此次課程設(shè)計(jì)主要其實(shí)是對(duì)PLC的控制功能進(jìn)行練習(xí)了解掌握，而在三工位工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)中跟

13、多要求的是我們對(duì)PLC經(jīng)典控制模塊繼電器控制部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)之初面臨著兩個(gè)不同的選擇方案一：在工作循環(huán)時(shí)只對(duì)一個(gè)工件進(jìn)行加工；二、在工作時(shí)對(duì)三個(gè)工件同時(shí)加工。在王宗才指導(dǎo)老師的提醒下，我發(fā)現(xiàn)第一種方案效率低簡(jiǎn)單。第二種方案加工效率高但是中間各個(gè)工序的加工時(shí)間對(duì)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)間有影響。經(jīng)過多方面論證，最后我選擇了第二種方案提高了生產(chǎn)效率。通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識(shí)，于是圖書館和網(wǎng)絡(luò)成了我們很好的助手。

14、在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。設(shè)計(jì)總結(jié) 兩周的課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了，期間遇見了很多麻煩。在老師和同學(xué)的幫助下設(shè)計(jì)了一個(gè)比較合理的解決方案。雖然課程設(shè)計(jì)還不算完美，也許還有很多瑕疵。但是這次課程設(shè)計(jì)的目的基本上已經(jīng)達(dá)到了，在這兩周內(nèi)我們對(duì)PLC控制有了比較

15、熟悉的了解。 通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對(duì)PLC的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。 通過合作，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計(jì)的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個(gè)人互責(zé)一定的部分，同時(shí)在一定的階段共同討論，以解

16、決分工中個(gè)人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時(shí)我們還向別的同學(xué)請(qǐng)教。在此過程中，每個(gè)人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。通過此次課設(shè)我了解了關(guān)于PLC的基本工作方法和原理，從中我學(xué)到了很多。雖然本次課程設(shè)計(jì)是要求自己獨(dú)立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問題和同學(xué)互相討論交流。多和同學(xué)討論。我們?cè)谧稣n程設(shè)計(jì)的過程中要不停的討論問題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會(huì)使自己在做的過程中沒有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計(jì)和在一起。討論不僅是一些思想的問題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問

17、題，這樣可以使自己的處理問題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便自己解決問題。在設(shè)計(jì)的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個(gè)問題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法，不是有句話叫做思而不學(xué)者殆，做事要學(xué)思結(jié)合。相信在以后投入工作以后我們還是要跟同事合作，不斷學(xué)習(xí)、不斷進(jìn)步。謝 辭 首先我要感謝學(xué)校給我們制定了合理的學(xué)習(xí)培養(yǎng)計(jì)劃，讓我們?cè)诖髮W(xué)四年的學(xué)習(xí)有跡可循，不至于走過多彎路！其次要特別感謝指導(dǎo)我們課程設(shè)計(jì)的王宗才老師。在這次課程設(shè)計(jì)中，老師每天堅(jiān)持到教室指導(dǎo)學(xué)生們做課程設(shè)計(jì)。這讓我們能早第一時(shí)間把自己發(fā)現(xiàn)的問題解決掉，大大提高了我們做設(shè)計(jì)的信心。老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。在此還要感謝和我一起討論各位同學(xué)，在大家的共同努力下我們的課程設(shè)計(jì)最終順利完成。這次課程設(shè)計(jì)意義重大，因?yàn)檫@是我們畢業(yè)