PLC自動(dòng)沖壓控制

湖南大學(xué)衡陽分校畢業(yè)論文設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：自動(dòng)沖壓控制（可編程邏輯器PLC控制)起止時(shí)間：/4/25———-——/6/18學(xué)生姓名：楚瑞玉專業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化99電氣2班學(xué)號(hào)：99040220指導(dǎo)老師：雷軍老師教研室主任:陸秀令主任系主任:張忠賢主任四月二十二日九九級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)―――自動(dòng)沖壓控制一闡明：1自動(dòng)沖壓過程控制采用PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)。2設(shè)計(jì)完畢二此鋼質(zhì)板料的自動(dòng)沖壓過程.2系統(tǒng)簡圖以下：二編程規(guī)定：1進(jìn)料傳送帶將原料送到工位1停止.2機(jī)械手1進(jìn)料并退回。3沖床1進(jìn)行沖壓。4機(jī)械手2出料到工位35傳送帶2將工件送到工位46機(jī)械手3進(jìn)料及退回。7沖床2進(jìn)行沖壓.8機(jī)械手4出料到工位6.9計(jì)數(shù)及控制狀態(tài)監(jiān)視報(bào)警。三附加闡明1學(xué)生根據(jù)工廠中的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。2獨(dú)立完畢設(shè)計(jì)方案，并由老師審查通過。3獨(dú)立完畢其過程控制。4完畢機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì).PLC在自動(dòng)沖壓控制系統(tǒng)中的應(yīng)用湖南大學(xué)衡陽分校楚瑞玉摘要：本文具體論敘了某一典型自動(dòng)沖壓的PLC控制系統(tǒng)。根據(jù)沖壓工藝流程規(guī)定比較了幾個(gè)控制方案，擬定了PLC的控制方案，論述了實(shí)現(xiàn)該控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思路和工作原理,給出了實(shí)現(xiàn)該控制系統(tǒng)的重要梯形圖。通過PLC改造，減少了系統(tǒng)的能耗和故障率,提高了工作效率，實(shí)際運(yùn)用中獲得了良好的效果。核心詞：自動(dòng)沖壓PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控Abstract:Thearticleaccountthesystemcontrollingautomatic—punchwithProgrammableControllerindetails.Accordingwiththedemandoftheproduction，Idraftaplantocontrolthesystem.Theplanincludesthetheoryofthework，thewayofthedesign，Ladder.UsingPLCcanimproveworkefficiency，reducethemalfunction。Ithasagoodeffectintheapplication.Keyword:Automatic-punchProgrammableControllerLocale—scout目錄前言—-—-—-—-—-----——---—-——-—--——-—--—-—--—----—-——--—----——-—————-—————--—-----—-———5第一章．自動(dòng)沖壓控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析第一節(jié)．綜述-——--—————-----———-——-—---—--———---—————--—-——-———----—-7第二節(jié)．各環(huán)節(jié)運(yùn)行分析-—-—---——-—--—--—----————----——-————————8一。沖壓機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析—----————————-———----——--—-———-—--——8二.傳送帶運(yùn)動(dòng)分析、控制分析—-——-———--—-——--——-—---———-9三。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)分析--——-——-—-—--——-——----——--——-——-—----—10第二章．重要元部件第一節(jié)．機(jī)械手吸盤-—-———-———-———-—---————-—--————-----—-———-——--—12第二節(jié)．檢測(cè)元件--—-—-——--——--——————-—------——--——-—--———----—————13一．光電開關(guān)--—-—--——-—--—-—--——-——-————--————--——-—--—-——-—-—13二．缺相檢測(cè)元件—-—-———-—---———--—--——--—---————-——-—-——----—15第三節(jié)．PLC一．輸入輸出點(diǎn)數(shù)-—————-—----—-——-—---—-—--—----———-—----—-—-—-17二．PLC機(jī)型——————--—-——---———----——-——-—-—---—--—--—---———-——-18第四節(jié)．顯示屏—---—-——-—-——-———-—-——-—---——--——--—--———--——---—---—18第三章．PLC控制硬件系統(tǒng)第一節(jié)．PLC控制系統(tǒng)硬件聯(lián)結(jié)-——-—--——----——-—--——————-----——--20第二節(jié)．輸入輸出點(diǎn)分派-——--————----——————-----—-——-—--—-—--—--—-20第四章．PLC控制軟件第一節(jié)．程序流程圖——-—-----—--——---—-----—--————--—--—--——---—-—-22一．主程序流程---———-——--———--—————-—----—-—————---—-—---———-—22二．沖壓子程序流程———--—---—-—-—-—-—----———-----———-----—---23三．記數(shù)子程序流程--—————-—-—-—-—-———---—————-———-———-—---—-24四．監(jiān)控子程序流程—---—---—--——-—-—--——---—————--—-----—-———24第二節(jié)．系統(tǒng)程序-——--—---------—--—--—-——-——--——--—----—————-—---—-25主程序---—-—--—————-—--—-—----—-———-—-—-—--——-—-——--——----25沖壓子程序——-—---—------——--————————--——-—-—--—-—————---26記數(shù)子程序—-----—————--——--————--—-—-------—-—-———-—-——-28監(jiān)控子程序—--——-—---—----———--——-——--———-———-———--——-—-—29第五章．控制臺(tái)設(shè)計(jì)--—--—--——-—--—------—-—-——-----—-—---————-—---——---——-——-30第六章．系統(tǒng)安裝調(diào)試程序調(diào)試-—-—-——-—---—-—----—-—---—-———-—-—---—-—--——--———31系統(tǒng)硬件安裝、調(diào)試--—----——-—-—-—--———-——--—---—-——-31結(jié)束語---——————-—-———-——--—————-—--——-—————--—-—————-————-—--—————-—------—-—-----32附錄:1.參考文獻(xiàn)—------—-—-——-———--—————-—-——--———----—--——---——————--——--—332．元器件清單———-—--———---—-—————--—-—--——-—-——--——-————-————-———-----343.PLC自動(dòng)沖壓系統(tǒng)硬件原理圖前言沖壓工藝是當(dāng)代工業(yè)化生產(chǎn)中一種典型，常見的工藝過程.傳統(tǒng)的沖壓方式普通是人工控制工作方式,工作效率低下，安全系數(shù)小。隨著當(dāng)代生產(chǎn)的規(guī)定逐步提高，這種落后生產(chǎn)方式已不適應(yīng)于高效率生產(chǎn).后來變化成繼電器，接觸器控制的半自動(dòng)沖壓方式。即使它減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作效率但易受環(huán)境干擾，故障率高和維修困難。后又改為單片機(jī)控制，即使造價(jià)低，但由于環(huán)境的惡劣和電磁干擾，使其可靠性和穩(wěn)定性都不抱負(fù)?？删幊炭刂破鳎≒rogrammableController）簡稱PC或PLC，是一種新型的通用自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，含有體積小、功效全、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、編程簡樸、調(diào)試和維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn),因而在工業(yè)上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際控制規(guī)定選用了三菱公司FX2N－64MR的PLC替代原繼電器—接觸器的控制,運(yùn)用PLC軟觸點(diǎn)的特性，提高了系統(tǒng)的可靠性，并能實(shí)時(shí)監(jiān)控。第一章．自動(dòng)沖壓控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析綜述為了避免受材質(zhì)和被加工產(chǎn)品成型形狀的影響而出現(xiàn)的被加工材料的破損,減少廢品比例，實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)，工廠的沖壓成型工藝普通采用多次沖壓成型工藝。現(xiàn)以圓形不銹鋼質(zhì)茶碟加工系統(tǒng)為例,進(jìn)行PLC自動(dòng)沖壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),該自動(dòng)沖壓系統(tǒng)為二次沖壓系統(tǒng)．該系統(tǒng)模擬實(shí)物圖如圖1所示：圖1該不銹鋼質(zhì)茶碟二次沖壓成型系統(tǒng)重要由兩臺(tái)沖壓機(jī)床（C、G），四臺(tái)機(jī)械手（B、D、F、H)，三條傳送帶（A、E、I）構(gòu)成。其中A、B、C、D構(gòu)成一次沖壓成型系統(tǒng)，E、F、G、H構(gòu)成二次沖壓成型系統(tǒng).正常工作狀況下一次沖壓成型系統(tǒng)和二次沖壓成型系統(tǒng)互不影響，分別單獨(dú)完畢工作，這樣有助于充足運(yùn)用時(shí)間，提高工作效率；當(dāng)其中任意一系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，兩系統(tǒng)都停止工作，以確保整個(gè)系統(tǒng)的安全。兩系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過程同樣，現(xiàn)以一次沖壓成型系統(tǒng)為列對(duì)其進(jìn)行簡要運(yùn)動(dòng)分析：當(dāng)被加工的板料達(dá)成傳送帶A的位限時(shí),預(yù)先設(shè)立在位限處的機(jī)械手B得到一脈沖信號(hào)，啟動(dòng)機(jī)械手吸盤和傳送機(jī)構(gòu)，將板料吸住，并且按預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)將其送往沖壓機(jī)床C，當(dāng)設(shè)立在沖壓機(jī)床C內(nèi)的檢測(cè)器件檢測(cè)到板料時(shí)，機(jī)械手B吸盤松開板料，將板料置入沖壓模型內(nèi)，然后機(jī)械手B返回,當(dāng)檢測(cè)器件檢測(cè)到機(jī)械手B復(fù)位時(shí),給沖壓機(jī)床C一脈沖信號(hào)，沖壓機(jī)床C工作，完畢一次沖壓運(yùn)動(dòng)候復(fù)位，當(dāng)檢測(cè)器件檢測(cè)到?jīng)_壓機(jī)床C復(fù)位時(shí)，給機(jī)械手D一脈沖信號(hào)，啟動(dòng)機(jī)械手D傳送機(jī)構(gòu)，按預(yù)定的軌跡運(yùn)動(dòng)向沖壓機(jī)床C運(yùn)動(dòng)，當(dāng)沖壓機(jī)床C內(nèi)的檢測(cè)器件檢測(cè)到機(jī)械手D時(shí),啟動(dòng)機(jī)械手D的吸盤，將沖壓模型內(nèi)的被一次沖壓的半成產(chǎn)品吸住，并返回，當(dāng)機(jī)械手D運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，機(jī)械手D的吸盤將半成產(chǎn)品松開，半成產(chǎn)品便進(jìn)入第二次沖壓系統(tǒng)中。該不銹鋼質(zhì)茶碟二次沖壓成型系采用了完善的監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)工位進(jìn)程，系統(tǒng)內(nèi)部和外部的故障,涉及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的每一步運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的，精確的監(jiān)控，當(dāng)系統(tǒng)的任意一處運(yùn)動(dòng)發(fā)生故障或其它如欠壓，欠相等故障時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警聲訊和點(diǎn)亮批示燈告知工作人員，并停止整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過顯示模塊顯示出故障的位置；該監(jiān)控系統(tǒng)還能對(duì)加工產(chǎn)品數(shù)量進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)和顯示。當(dāng)統(tǒng)計(jì)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，能夠發(fā)出打包信號(hào)。系統(tǒng)采用PLC作為控制器，系統(tǒng)的基本工作框圖如圖2所示：圖2第二節(jié)．各環(huán)節(jié)運(yùn)行分析一.沖壓機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)中的沖壓機(jī)床的運(yùn)動(dòng)由其本身自動(dòng)帶的控制程序控制，其控制方式是當(dāng)沖壓機(jī)床得到一種脈沖信號(hào)時(shí),沖壓機(jī)床的沖頭便脫離電磁控制，由于重力向下完畢一次沖壓,然后沖頭由返回機(jī)構(gòu)拖動(dòng)返回，保持復(fù)位狀態(tài)，等待下一次沖壓信號(hào)。一次沖壓機(jī)床和二次沖壓機(jī)床的構(gòu)造相似，只是兩臺(tái)沖壓機(jī)床的沖壓模型不同，一次沖壓機(jī)床的沖壓模型用來成型半成型的茶碟，為完全成型作準(zhǔn)備；二次沖壓機(jī)床的沖壓模型用來完全成型茶碟。因此，只要變化兩臺(tái)沖壓機(jī)床的沖壓模型,便能把鋼質(zhì)板料加工成所需要的產(chǎn)品。自動(dòng)沖壓機(jī)床的平面圖如圖3示：壓力機(jī)型號(hào):JA58—160A重要技術(shù)參數(shù)以下：公稱力1600KN長久許用壓力2500KN最大冷擊力3200KN滑塊行程180mm滑塊行程次數(shù)40min-1最小裝模高度330mm主電機(jī)額定功率10KW圖3該壓力機(jī)為直接電動(dòng)螺旋壓力機(jī)，起傳動(dòng)效率為33％，沒分鐘行程40次左右,構(gòu)造簡樸,制動(dòng)容易，傳動(dòng)鏈短，打擊能量調(diào)節(jié)方便.沖壓動(dòng)作實(shí)現(xiàn)后，導(dǎo)軌上的行程開關(guān)發(fā)出指令，電機(jī)反轉(zhuǎn)，滑塊提高，回到預(yù)定高度,此后電機(jī)斷電，制動(dòng)器對(duì)飛輪進(jìn)行制動(dòng),滑塊停止.二。傳送帶運(yùn)動(dòng)分析、控制分析整個(gè)系統(tǒng)中采用了三條傳送帶，每條傳送帶分別由一臺(tái)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，通過控制各臺(tái)電機(jī)的起、停，拖動(dòng)傳送帶上的鋼質(zhì)材料。其中三相交流電機(jī)的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際負(fù)載計(jì)算,擬定其轉(zhuǎn)矩而選擇。由于實(shí)際傳送速度規(guī)定不高，電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)可采用帶傳動(dòng)，傳動(dòng)比較大，因此電機(jī)轉(zhuǎn)矩規(guī)定不高，可采用全壓控制電動(dòng)機(jī).三個(gè)傳動(dòng)帶機(jī)構(gòu)的主電路相似，因此，只畫出其中一種拖動(dòng)機(jī)構(gòu)的主電路圖，如圖4示。圖4FU1:熔斷器KM1:起動(dòng)交流繼電器GLJ1:電流繼電器1QXJ：缺相檢測(cè)器三.機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)分析沖壓系統(tǒng)中物件的傳送采用了機(jī)械手，是由于機(jī)械手能夠精確的將物件傳送到預(yù)定的位置，能夠滿足沖壓系統(tǒng)的精度規(guī)定。本自動(dòng)沖壓系統(tǒng)中機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過程由本身自帶的控制程序控制，其工作過程是：當(dāng)機(jī)械手得到一種脈沖信號(hào)時(shí)機(jī)械手便按預(yù)先設(shè)定的途徑運(yùn)動(dòng)，通過控制其吸盤,抓取和釋放物件,將物件傳送到目的位置,完畢傳送工作后自動(dòng)返回原位置，等待下一次脈沖信號(hào)。機(jī)械手是靠它的手臂、手腕及手指的多個(gè)動(dòng)作的配合來獲得夾取和運(yùn)輸工件的能力，以完畢一定的生產(chǎn)操作。根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際加工規(guī)定，機(jī)械手在X、Y、Z方向都應(yīng)當(dāng)有較大的工作范疇，動(dòng)作速度快，定位精度比較高，驅(qū)動(dòng)慣性較小?，F(xiàn)在機(jī)械手的種類按傳動(dòng)構(gòu)造分類普通有四種，分別是多關(guān)節(jié)式、極坐標(biāo)式、伸縮式、軌道移動(dòng)；按驅(qū)動(dòng)方式有氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓、和機(jī)械式四種。經(jīng)比較本沖壓系統(tǒng)選擇了伸縮式機(jī)械手，其驅(qū)動(dòng)方式采用液壓驅(qū)動(dòng)，能夠滿足實(shí)際規(guī)定。其示意圖如圖5示: 圖5=1\*GB3①:大臂=2\*GB3②：小臂=3\*GB3③：吸盤式手指=4\*GB3④：伸縮柱=5\＊GB3⑤:傳動(dòng)機(jī)構(gòu)箱=6\＊GB3⑥：機(jī)座在本沖壓系統(tǒng)中，機(jī)械手的動(dòng)作流程圖如圖7所示：圖7第二章．重要元部件第一節(jié)．機(jī)械手吸盤機(jī)械手抓取動(dòng)作是靠手指來完畢，根據(jù)被抓取工件的形狀、尺寸、重量、表面形態(tài)以及某些物理性能不同,機(jī)械手可設(shè)計(jì)成多個(gè)不同形式的手指。按抓取工件方式的不同，沖壓機(jī)床機(jī)械手的手指能夠分為夾鉗式和吸盤式兩類。在本沖壓生產(chǎn)系統(tǒng)中,被加工材料是平板式的工件，用夾鉗式手指是很難把它們夾起來的。由于被加工鋼板材料表面相稱光滑平整，采用真空吸盤能夠很方便的把板料吸起來,但真空吸盤對(duì)外部設(shè)備條件的規(guī)定比較高，必須有一套獲得真空的設(shè)備，且橡膠皮碗的使用壽命不長,容易出現(xiàn)故障；考慮到本系統(tǒng)中被加工鋼板材料的物理特性為磁性材料，因此采用電磁式吸盤比較實(shí)際,這樣減少了投資，也達(dá)成的手指在本系統(tǒng)的規(guī)定.電磁吸盤是依靠電磁鐵將磁性材料吸起來抓取工件的，其重要構(gòu)成部分是電磁部分，當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng),通過電磁鐵心的加強(qiáng)能夠獲得較大的磁吸力，從而將磁性材料工件吸起.加大通過電磁線圈的電流，便能加大電磁吸盤的吸引力。要注意的是電磁鐵心必須采用耐磁化的磁性材料，否則被磁化的鐵心會(huì)影響生產(chǎn)。為減小吸盤抓取物件時(shí)的噪音，可在吸盤面上加一層薄橡膠膜.圖8所示的是電磁吸盤的構(gòu)造.圖8第二節(jié)．檢測(cè)元件隨著當(dāng)代化工業(yè)的不停發(fā)展和自動(dòng)化程度的不停增高，檢測(cè)元件在控制系統(tǒng)的作用越來越重要，規(guī)定也越來越高。在本系統(tǒng)中采用的檢測(cè)元件重要涉及物件工位檢測(cè)元件、系統(tǒng)安全檢測(cè)元件。本系統(tǒng)中工位的檢測(cè)中采用的是光電開關(guān)，系統(tǒng)的安全檢測(cè)重要涉及缺相、欠壓、過電流的檢測(cè).本論文中著重介紹工位檢測(cè)光電開關(guān)和缺相檢測(cè)開關(guān)。光電開關(guān)多個(gè)工位檢測(cè)元件比較中,接觸式行程開關(guān)存在響應(yīng)速度低、精度差、接觸檢測(cè)容易損壞被檢測(cè)物及壽命短等缺點(diǎn)，而晶體管靠近開關(guān)的作用距離短，不便于用于遠(yuǎn)距離檢測(cè)。但是，光電開關(guān)則克服了它們的上述缺點(diǎn)，并且體積小、功效多、壽命長、精度高、響應(yīng)速度快、檢測(cè)距離遠(yuǎn)以及隨著制作工業(yè)發(fā)展,光電開關(guān)的抗光、電、磁干擾能力日益增強(qiáng)?，F(xiàn)在,光電開關(guān)已被用作物位檢測(cè)、液位控制、產(chǎn)品計(jì)數(shù)、寬度鑒別、速度檢測(cè)、定長剪切、孔洞識(shí)別、信號(hào)延時(shí)、自動(dòng)門傳感、色標(biāo)檢出、沖床和剪切機(jī)以及安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域.另外，運(yùn)用紅外線的隱蔽性，還可在銀行、倉庫、商店、辦公室以及其它需要的場(chǎng)合作為防盜警戒之用。光電開關(guān)的構(gòu)造重要涉及投光器和受光器兩部分，其工作原理圖如圖9所示,由投光器光源部分發(fā)出的光,通過聚光鏡形成束狀光源，當(dāng)圖91—光源2，3－聚光鏡4－光電管5－信號(hào)放大受光器部分光電管接受到束狀光源時(shí)，再通過聚光鏡的作用使光電管導(dǎo)通，通過信號(hào)放大，光電開關(guān)便能實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出。因此，光電開關(guān)能夠工作在信號(hào)狀態(tài)，也能夠工作在無信號(hào)狀態(tài),由兩種狀態(tài)的切換便能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)量控制。在本自動(dòng)沖壓系統(tǒng)中，工位重要是涉及物料位置，機(jī)械手動(dòng)作位置,以及沖壓頭的動(dòng)作位置，通過比較以及結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際，采用光電開關(guān)比較抱負(fù)。按檢測(cè)方式分，光電開關(guān)可分為反射式、對(duì)射式兩種種類型。對(duì)射式檢測(cè)距離遠(yuǎn)，可檢測(cè)半透明物體的密度（透光度).反射式的工作距離被限定在光束的交點(diǎn)附近，以避免背景影響。兩種光電開關(guān)的工作示意圖如圖10所示。本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際的狀況采用對(duì)射式光電開關(guān)。圖10通過選擇,系統(tǒng)采用了上海中滬電子儀器廠GK系列光電開關(guān)，GK系列光電開關(guān)是當(dāng)代微電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,是HGK系列紅外光電開關(guān)的升級(jí)換代產(chǎn)品。與以往的光電開關(guān)相比含有自己明顯的特點(diǎn)：●含有自診療穩(wěn)定工作區(qū)批示功效，可及時(shí)告知工作狀態(tài)與否可靠；●對(duì)射式、反射式、鏡面反射式光電開關(guān)都有避免互相干擾功效，安裝方便；●采用專用集成電路和先進(jìn)的SMT表面安裝工藝，含有很高的可靠性;●體積?。ㄗ钚H20×31×12mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡樸，并含有短路保護(hù)功效。在使用光電開關(guān)時(shí)，應(yīng)注意環(huán)境條件，以使光電開關(guān)能夠正?？煽康墓ぷ?應(yīng)盡量避開灰塵、戶外或太陽光等有強(qiáng)光直射、振動(dòng)、沖擊.二．缺相檢測(cè)元件自從交流發(fā)電機(jī)的發(fā)明以來，人類基本上都使用三相交流電。由于三相交流電彼此相位互差120°，因而在每一時(shí)刻三相電壓的瞬間值之和為零，因此交流輸出電及生產(chǎn)機(jī)械供電都采用三線制,但是若發(fā)生三相中一相斷線或接觸不良，便會(huì)產(chǎn)生缺相（又稱斷盯）的不正常狀態(tài)，三相交流缺相一長久，輕則造成系統(tǒng)工作不正常，重則燒毀用電設(shè)備(如變壓器，三相電動(dòng)機(jī)等），正由于此，三相交流電缺相錯(cuò)相的保護(hù)始終是電力系統(tǒng)、供電系統(tǒng)研究的重點(diǎn).在本系統(tǒng)中，傳送帶是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),為確保系統(tǒng)在發(fā)生缺相時(shí)能夠順?biāo)俚耐Ｖ?，確保系統(tǒng)安全，必須采用缺相檢測(cè).系統(tǒng)采用了陜西高科電力電子有限責(zé)任公司生產(chǎn)的TH221A三相缺相錯(cuò)相保護(hù)器集成電路,一改傳統(tǒng)的應(yīng)用電流互感器檢測(cè)三相缺相的辦法,從而把三相缺相的保護(hù)技術(shù)提高到了一種新的水平。交流三相電源相序保護(hù)器TH221A采用了先進(jìn)SMT工藝制成，該保護(hù)器性能優(yōu)良、使用方便可靠、體積小并含有防潮、防腐等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能自動(dòng)檢測(cè)和批示三相電源與否錯(cuò)相或缺相，而不需要三相零線,其輸出可直接驅(qū)動(dòng)直接繼電器.當(dāng)三相缺相或相序不正常時(shí),運(yùn)用TH221A可及時(shí)的切斷電源以達(dá)成保護(hù)電源裝置的目的.圖11所示是TH221A的引腳排列圖。它采用單列直插式原則17引腳封裝，各引腳的功效及使用方法闡明見表1所列。圖11

1．交流A相輸入使用時(shí)直接接三相降壓變壓器副邊18~30V的a相線電壓，或產(chǎn)電阻（750kΩ～1MΩ）接電網(wǎng)a相3．交流B相輸入使用時(shí)接三相降壓變壓器副邊18～30V的b相線電壓或通過電阻（750kΩ～1MΩ)接電網(wǎng)b相5．交流C相輸入使用時(shí)接三相降壓器副邊18～30V的c相線電壓，或通過一電阻（750kΩ～1MΩ）接電網(wǎng)c相7．GND工作直流電源參考地端與顧客提供的控制電源地相連12．直流繼電器電源端使用時(shí)隨顧客選用繼電壓等級(jí)（6V、9V、12V、24V）的不同而接不同的電源電壓（6V、9V、12V、24V)13．外接斷電器連接器當(dāng)外接繼電器與所接電源VDD同等級(jí)時(shí)，直接接繼電器一端,繼電器的另頭接13引腳。否則，應(yīng)串聯(lián)一電阻接繼電器一端14．相序正常發(fā)光二極管陰極連接端使用時(shí)接相序正常的綠色發(fā)光二極管的陰極15．相序錯(cuò)誤或錯(cuò)相發(fā)光二極管陽極連接端使用中該端接紅色發(fā)光二極管的陽極，該端與7腳之間應(yīng)接紅色發(fā)光極管16．電容連接端該端為相正常與事輸出端，通過一電容（47μF/25V）接地，相序正常時(shí)，輸出高電平，缺相或錯(cuò)相時(shí)輸出低電平17．TH221A工作正電源連接端使用中直接接顧客的控制電源（+15V或+12V)表1TH221A作為缺相保護(hù)元件，在發(fā)生缺相時(shí)，不僅停在電機(jī)，同時(shí)還要將信號(hào)送入PLC控制器內(nèi),以確保整個(gè)系統(tǒng)及時(shí)停止,根據(jù)TH221A各引腳的功效,能夠?qū)?5腳作為PLC的信號(hào)輸入端,這樣就能實(shí)現(xiàn)上敘功效了.TH221A重要電參數(shù)以下：●繼電器工作電壓：最大24V；●工作電源電壓范疇為：15~18V；●輸入交流線電壓:直接接入時(shí)為30V，若串入750kΩ～1MΩ電阻則可接入380V;●各引腳最大負(fù)載電流不大于10mA；●外形尺寸為：50mm×20mm×6mm。第三節(jié)．PLC一．輸入輸出點(diǎn)數(shù)根據(jù)如前所敘述的系統(tǒng)基本工作流程，以及硬件的介紹,能夠擬定該系統(tǒng)輸入和輸出設(shè)備的數(shù)量。1． 輸入設(shè)備的數(shù)量控制自動(dòng)沖壓系統(tǒng)的起動(dòng)和停止需要2個(gè)開關(guān)輸入點(diǎn).在傳送帶中物件工位位限的檢測(cè)需要3個(gè)光電檢測(cè)開關(guān)作為輸入控制點(diǎn)。（第三條傳送帶的物件位限實(shí)質(zhì)是作位產(chǎn)品計(jì)數(shù)器的開關(guān)量輸入點(diǎn))。系統(tǒng)中機(jī)械手的控制是在機(jī)械手上安裝了一種光電開關(guān)的受光器部分,在機(jī)械手的每一種工位處安裝了一種光電開關(guān)的投光器，運(yùn)用控制器的內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)機(jī)械手工位變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì),通過判斷計(jì)數(shù)器的值，便能夠?qū)C(jī)械手進(jìn)行控制，這樣只需要一種開關(guān)量，便能完畢一臺(tái)機(jī)械手不同動(dòng)作控制,由此系統(tǒng)有四臺(tái)機(jī)械手需要4個(gè)輸入點(diǎn)。沖壓機(jī)床與機(jī)械手的控制方式同樣，同樣只需在每臺(tái)機(jī)床的沖頭上安裝一種光電開關(guān)的受光器作為開關(guān)量輸入，因此兩臺(tái)機(jī)床的工位即需要2個(gè)輸入點(diǎn)。當(dāng)被加工產(chǎn)品進(jìn)入沖床是需要檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)，兩臺(tái)機(jī)床即需要2個(gè)，因此一共需4個(gè)輸入點(diǎn).在系統(tǒng)安全的檢測(cè)中，需要系統(tǒng)電源進(jìn)行檢測(cè)，涉及過電流、缺相、的檢測(cè)。同時(shí)在總電路中進(jìn)行欠壓檢測(cè)需1輸入點(diǎn)，由于系統(tǒng)中只有傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要考慮電源檢測(cè)，因此三臺(tái)電機(jī)需要7個(gè)檢測(cè)開關(guān).系統(tǒng)中尚有一打包小車需要檢測(cè)其與否復(fù)位，因此需要1個(gè)檢測(cè)開關(guān)作為輸入點(diǎn)。因此,總共需要開關(guān)量輸入21點(diǎn)。2．輸出設(shè)備的數(shù)量三臺(tái)傳送帶的電機(jī)控制需要3個(gè)交流接觸器.兩臺(tái)沖壓機(jī)床的啟動(dòng)信號(hào)需要2個(gè)輸出量來完畢.四臺(tái)機(jī)械手的傳動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng),以及機(jī)械手手指(吸盤)的控制一共需要8個(gè)輸出點(diǎn)。系統(tǒng)中的工作批示燈、報(bào)警批示燈、報(bào)警聲訊器以及打包小車一共需要4個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。七段顯示屏的控制需要9個(gè)輸出點(diǎn)，涉及7個(gè)七段譯碼輸出點(diǎn)和兩個(gè)七段數(shù)碼顯示屏的公共端（COM）占用的2個(gè)輸出點(diǎn)。因此,總共需開關(guān)量輸出26點(diǎn)。二．PLC機(jī)型考慮到輸入/輸出端口各留10％以上的余量，應(yīng)當(dāng)選用開關(guān)量輸入26點(diǎn)，開關(guān)量輸出30點(diǎn)的PLC。在考慮到上敘兩位七段數(shù)碼顯示屏的使用方式可能作調(diào)節(jié)，以及工藝控制方安可能變化,該P(yáng)LC系統(tǒng)仍能夠繼續(xù)使用，擬定采用三菱FX2-64M型PLC,總共有32各輸入，32各輸出，該P(yáng)LC能夠滿足上敘規(guī)定。第四節(jié)．顯示屏系統(tǒng)中采用了兩個(gè)七段數(shù)碼管構(gòu)成的顯示屏,作為產(chǎn)品的計(jì)數(shù)顯示，同時(shí)作為整個(gè)系統(tǒng)的故障顯示。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)作時(shí)，顯示屏顯示的是產(chǎn)品的數(shù)量；當(dāng)沖壓過程中出現(xiàn)了故障，如缺料、機(jī)械手失效、欠壓等故障時(shí)，顯示屏即從產(chǎn)品的計(jì)數(shù)顯示切換至故障類型的顯示。由于人眼睛的視覺停留,兩個(gè)數(shù)碼管可共用PLC的同一組輸出端子，采用分時(shí)循環(huán)顯示,同時(shí)顯示屏采用16進(jìn)制顯示方式，這樣為節(jié)省PLC的輸出點(diǎn)數(shù)。兩個(gè)七段數(shù)碼管的工作原理:通過PLC的內(nèi)部命令SEGD命令控制每段數(shù)碼管置“1”和復(fù)位為“0”，七段數(shù)碼管不同的狀態(tài)便能構(gòu)成對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制的數(shù)，兩個(gè)七段數(shù)碼管可構(gòu)成2位16進(jìn)制顯示屏，最多可顯示的數(shù)為FF,表達(dá)十進(jìn)制數(shù)的255。表2是七段數(shù)碼管的顯示譯碼表.源操作數(shù)七段數(shù)碼管目的操作數(shù)顯示HexBCDY7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0數(shù)據(jù)00000001111110100010000011012001001011011230011010011113401000110011045010101101101560110011111016701110000011178100001111111891001011011119A101001110111AB101101111100BC110000111001CD110101011110DE111001111001EF111101111001F表2顯示屏與PLC的通信電路圖如圖12示:(編程時(shí)輸出點(diǎn)不一定與圖同）圖12第三章．PLC控制硬件系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)硬件聯(lián)結(jié)PLC自動(dòng)沖壓系統(tǒng)的硬件原理圖如圖13示，在硬件控制原理圖中，各電機(jī)的控制以及機(jī)械手、沖壓機(jī)床，機(jī)械手吸盤的信號(hào)的給定均由PLC通過控制繼電器通斷實(shí)現(xiàn)第二節(jié)．輸入輸出點(diǎn)分派1．系統(tǒng)輸入設(shè)備地址分派表如表3示。外設(shè)名稱輸入地址外設(shè)名稱輸入地址起動(dòng)按鈕SB1X000沖床2復(fù)位檢測(cè)開關(guān)SPH10X013停止按扭SB2X001機(jī)手4復(fù)位檢測(cè)開關(guān)SPH11X014傳送帶1限位檢測(cè)開關(guān)SPH1X002傳送帶3位限檢測(cè)開關(guān)SPH12X015沖壓機(jī)床1上料開關(guān)SPH2X003欠壓檢測(cè)開關(guān)X016機(jī)手1復(fù)位檢測(cè)開關(guān)SPH3X004M1缺相檢測(cè)開關(guān)QXJ1X017沖床1復(fù)位檢測(cè)開關(guān)SPH4X005M2缺相檢測(cè)開關(guān)QXJ2X020計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)檢測(cè)開關(guān)SPH5X006M3缺相檢測(cè)開關(guān)QXJ3XO21機(jī)手2復(fù)位檢測(cè)開關(guān)SPH6X007M1過電流檢測(cè)開關(guān)GJJ1XO22傳送帶2位限檢測(cè)開關(guān)SPH7X010M2過電流檢測(cè)開關(guān)GLJ2X023沖床2上料檢測(cè)開關(guān)SPH8X011M3過電流檢測(cè)開關(guān)GLJ3X024機(jī)械手3復(fù)位檢測(cè)開關(guān)SPH9X012打包小車復(fù)位開關(guān)SPH12X025表32．系統(tǒng)的輸出設(shè)備地址分派表如表4所示外設(shè)名稱輸出地址外設(shè)名稱輸出地址傳送帶1KM1Y000機(jī)械手4傳動(dòng)系統(tǒng)KM13Y012機(jī)械手1傳動(dòng)系統(tǒng)KM5Y001送帶3KM3傳Y013機(jī)械手1吸盤KM6Y002機(jī)械手4吸盤KM14Y014沖壓機(jī)床1KM9Y003打包小車KM4Y015機(jī)械手2傳動(dòng)系統(tǒng)KM7Y004報(bào)警聲訊Y016機(jī)械手2吸盤KM8Y005工作批示燈Y017傳送帶2KM2Y006報(bào)警批示燈Y020機(jī)械手3傳動(dòng)系統(tǒng)KM10Y007低位七段數(shù)碼管COM端Y021機(jī)械手3吸盤KM11Y010高位七段數(shù)碼管COM端Y022沖壓機(jī)床2KM12Y011報(bào)警狀態(tài)顯示屏、計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)顯示屏Y023～~Y029表4第四章．PLC控制軟件第一節(jié)．程序流程圖一．主程序流程系統(tǒng)從主程序開始，主程序電路圖如圖14示.在主程序中,當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)立刻啟動(dòng)故障顯示、一次沖壓、二次沖壓和產(chǎn)品計(jì)數(shù)四個(gè)子程序。程序中主程序結(jié)束的前提是必須給定停止信號(hào),該給定信號(hào)能夠是正常停止給定信號(hào)，也能夠是發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)給定停止信號(hào)，這樣以確保整個(gè)系統(tǒng)的安全。圖14二．沖壓子程序流程系統(tǒng)各子程序的流程圖分別以下.由于一次沖壓和二次沖壓的工作過程程同樣，因此一次沖壓和二次沖壓能夠采用同一種流程圖.如圖15示：圖15在該子程序中,采用了計(jì)時(shí)監(jiān)控子程序，作為時(shí)監(jiān)控每一步系統(tǒng)動(dòng)作,如果執(zhí)行元件沒有在預(yù)定的時(shí)間完畢人物，即報(bào)告出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警，顯示出故障的位置，同時(shí)將整個(gè)系統(tǒng)停止,以確保整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和安全.計(jì)時(shí)監(jiān)控子程序流程圖如圖16所示。圖16三．記數(shù)子程序流程圖17所示是產(chǎn)品計(jì)數(shù)子程序。通過二次沖壓成型的產(chǎn)品，達(dá)成傳送帶3的位限時(shí),即計(jì)數(shù)一次，同時(shí)將計(jì)數(shù)器的值顯示在數(shù)碼管顯示屏上，當(dāng)達(dá)成預(yù)定的數(shù)量時(shí)，即發(fā)出打包信號(hào)，同時(shí)將計(jì)數(shù)器清零。圖17四．監(jiān)控子程序流程圖18所示的是故障顯示程序流程圖，系統(tǒng)中發(fā)生故障是即將錯(cuò)誤位置顯示在顯示屏上.圖18第二節(jié)．系統(tǒng)程序PLC的程序控制采用的編程方式有多個(gè)，現(xiàn)在使用最為廣泛的編程方式是梯形圖編程方式,該編程方式的特點(diǎn)是其梯形圖與傳統(tǒng)繼電器控制電路圖相似;梯形圖與繼電器控制圖設(shè)計(jì)思路也基本一致;梯形圖很容易由電氣控制線路轉(zhuǎn)化而來.本自動(dòng)沖壓系統(tǒng)，根據(jù)上敘流程圖編寫了對(duì)應(yīng)的程序梯形圖。各部分梯形圖分別論述以下。主程序主程序梯形圖如圖19所示，X000為系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，X001為系統(tǒng)停止按鈕，當(dāng)按下X001時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng),啟動(dòng)一次、二次沖壓子程序P1、P2,監(jiān)控故障顯示子程序P4以及計(jì)數(shù)子程序P3。當(dāng)按下停止按鈕X001時(shí),則將內(nèi)部各輸出元件以及繼電器清0，使系統(tǒng)保持停止?fàn)顟B(tài)。梯形圖中Y016、Y020為報(bào)警器和報(bào)警燈，它們由兩計(jì)數(shù)器T11和T12構(gòu)成的脈沖電路進(jìn)行控制。圖19二．沖壓子程序一次沖壓子程序如圖20所示：M2為PLC內(nèi)部繼電器，為T1準(zhǔn)備，T1用來監(jiān)控與否有板料子程序初始化，啟動(dòng)傳送帶1M2為PLC內(nèi)部繼電器，為T1準(zhǔn)備，T1用來監(jiān)控與否有板料子程序初始化，啟動(dòng)傳送帶1光電開關(guān)斷開，啟動(dòng)機(jī)械手1的光電開關(guān)斷開，啟動(dòng)機(jī)械手1的傳送機(jī)構(gòu)Y001，和手指Y002,將監(jiān)控計(jì)時(shí)器清0M3為機(jī)械手送料計(jì)時(shí)作準(zhǔn)備監(jiān)控機(jī)械手1監(jiān)控機(jī)械手1C1和C2跟蹤機(jī)械手1的位置C1和C2跟蹤機(jī)械手1的位置機(jī)械手釋放板料，機(jī)械手釋放板料，機(jī)械手復(fù)位后，完畢一次沖壓機(jī)械手復(fù)位后，完畢一次沖壓T3用來監(jiān)視沖壓機(jī)床動(dòng)作T3用來監(jiān)視沖壓機(jī)床動(dòng)作機(jī)械手2起動(dòng)機(jī)械手2起動(dòng)機(jī)械手2抓取，沖壓半成產(chǎn)品機(jī)械手2抓取，沖壓半成產(chǎn)品機(jī)械手2釋放半成產(chǎn)品,進(jìn)入下一次沖壓機(jī)械手2釋放半成產(chǎn)品,進(jìn)入下一次沖壓圖20二次沖壓子程序梯形圖如圖21所示,該梯形圖與一次沖壓梯形圖工作原理一致.傳送帶3位限到,C9對(duì)產(chǎn)品計(jì)時(shí)一次傳送帶3位限到,C9對(duì)產(chǎn)品計(jì)時(shí)一次圖21三．記數(shù)子程序產(chǎn)品計(jì)數(shù)顯示子程序梯形圖如圖22所示，S0表達(dá)系統(tǒng)工作在正常工作狀態(tài)，此狀態(tài)下，產(chǎn)品計(jì)數(shù)器的值被賦給寄存器D0，由PLC的內(nèi)部SEGD命令將寄存器D0的數(shù)據(jù)顯示在七段數(shù)碼顯示屏上,其中C9為低位計(jì)數(shù)器,C10為高位計(jì)數(shù)器,根據(jù)七段數(shù)碼管的顯示原理，計(jì)數(shù)器的值最大為15，則數(shù)碼管上顯示為F，為了顯示的直觀性,可將數(shù)碼管采用10進(jìn)制，這樣高低位數(shù)碼管可顯示的計(jì)數(shù)數(shù)值最多為99，即可表達(dá)實(shí)際計(jì)數(shù)的100，為此計(jì)數(shù)器C9、C10的預(yù)設(shè)值應(yīng)當(dāng)為10。顯示屏的高低位的顯示，由計(jì)時(shí)器T201和T202的通斷,來控制高、低位七段數(shù)碼管的公共端子Y021和Y022，實(shí)現(xiàn)分時(shí)循環(huán)顯示。圖22監(jiān)控子程序故障顯示子程序梯形圖如圖23所示將多個(gè)故障類型代碼賦值給寄存器D0Z中，其中T1～T2表達(dá)的是沖壓系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的執(zhí)行元件的故障，涉及缺料，機(jī)械手失效、沖壓機(jī)床故障；X15~X23表達(dá)系統(tǒng)外部電源的故障，涉及欠壓、缺相、過電流故障.將多個(gè)故障類型代碼賦值給寄存器D0Z中，其中T1～T2表達(dá)的是沖壓系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的執(zhí)行元件的故障，涉及缺料，機(jī)械手失效、沖壓機(jī)床故障；X15~X23表達(dá)系統(tǒng)外部電源的故障，涉及欠壓、缺相、過電流故障. 將故障位置顯示在顯示屏上,將故障位置顯示在顯示屏上,其中T0告知主程序的報(bào)警，以及系統(tǒng)停止程序部分。圖23第五章．控制臺(tái)設(shè)計(jì)控制臺(tái)面是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的人與機(jī)器的交流界面,通過控制臺(tái)面的顯示屏，聲訊器,便可得知控制系統(tǒng)中機(jī)器的工作狀態(tài),根據(jù)機(jī)器工作狀態(tài)，能通過控制臺(tái)面的按鈕對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。在本PLC自動(dòng)沖壓控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)控制臺(tái)面時(shí)，認(rèn)真分析了控制流程,擬定了控制