plc自动换刀控制设计解析.doc
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1、摘要随着社会进步和科学技术的发展,工业生产逐步变成了自动化、智能化的生产方式。为了适应生产的需要,基于PLC的自动换刀系统应运而生。本设计根据加工中心自动换刀装置的动作要求,分析其换刀系统通过气压传动来传动动力,利用三菱FX2N可编程控制器(PLC)对自动换刀系统的控制系统进行设计。在硬件电路设计中,完成PLC的最佳选型及外部辅助设备的选用,提出接线要求,使之具有控制和保护作用。在软件设计中,给出了程序语句,并设计出自动换刀梯形图。关键词:PLC控制,自动换刀,气动系统AbstractAlong with the social progress and the development of s
2、cience and technology, automation and intelligence of industrial production gradually turned into a mode of production. In order to meet the needs of the production, based on PLC in the automatic tool change system arises at the historic moment.This design according to the requirement of processing
3、center automatic tool change device action, analyzing the tool change system by pneumatic drive to drive power, the use of Mitsubishi FX2N programmable controller (PLC) control system of automatic tool change system design. In the hardware circuit design, complete PLC best selection and the selectio
4、n of auxiliary equipment, external connection request, with control and protection. In software design, program statements are given, and the design from the explorers knife ladder diagram.Key words:PLC control,Automatic tool changer,Pneumatic system 目录第一章 PLC控制的硬件设计1第一节PLC简介1第二节PLC控制系统的硬件选择和资源配置4第二
5、章PLC控制系统程序设计8第一节系统流程图的设计8第二节PLC程序设计8结束语12谢 辞13参考文献14第一章 PLC控制的硬件设计第一节PLC简介PLC即可编程控制器(Programmable Logic Controller PLC), 它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算与算术操作等面向用户操作的指令, 并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。一、PLC的分类1.根据1/0点数分类PLC的输入、输出点数表明PLC可以从外部接收多少个输入量和向外部输出 多少个输出量。实际上也就是PLC的输入、输出端子数。一般米说,点数多的PLC
6、,功能也相应较强。1/0点数 (总数) 在256点以下的称为小型机, 一般只有逻辑运算、定时、计数、移位等功能,适用于开关量的控制, 可用它实现条件控制、定时计数控制、顺序控制等。有些小型机,如OMRO的P型机、三菱的Fl系列PLC、西门子的S7系列PLC等增加了一些算术运算和模拟量处理功能, 以适应更广泛的需要。110点数在256点至1024点之问的, 称力中型机, 它除了具备逻辑运算 功能, 还增加了模拟量处理、算术运算、数据传送、数据通讯等功能, 可完成既有开关量、又有模拟量的复杂控制。110点数在1024点以上的称为大型机, 其功能更加完善, 具有数据处理、 模拟调节、联网通讯、监视、
7、记录、打印等功能, 可以进行中断控制、智能控 制、远程控制等, 可用于大规模的过程控制, 构成分布式控制系统或整个工厂的集成系统。2.根据结构、形状分类 从结构和形状上看,PLC可分为整体式和模块式两种。一般的小型机多为整体式结构。这种结构的PLC,其电源、CPU。I/O部件等都集中配置在一起,有的甚至全部装在一块印刷电路板上,结构紧凑、体积小、重量轻、价格低、容易装配在工业控制设备的内部,比较适合于生产设备的单机控制。整体/LPLC的缺点是主机的I/O点数固定,使用不够灵活,维修也不方便。模块式结构的PLC各部分以单独的模块分开设置,如电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块及其它高机能模块
8、等。这种PLC通常由机架底板联结各模块(也有的PLC为串行联接没有底板),底板上有苦干插座,使用时,各种模块直接插入机架底板即可。这种结构的PLC配黄灵活、装配方便、易于扩展,可根据控制要求灵活配胃符种模 块,构成功能不同的秤种控铡系统。一般大中型PLC均采用这种结构。模块式 PLC的缺点是结构较复杂,各种插什比较多,造价也比较高。二、PLC的特点及主要功能1.PLC的一般特点编制程序简单PLC一般采用易于理解和掌握的梯形语言及而向工业控制的简单指令编制 程序,非常形象直观。对于小型PLC而言,几乎不需要任何专门的计算机知识 特别适合现场工程技术人员使用。控制系统构成简单、通用性强虽然PLC种
9、类繁多,但由于其产品的系列化和模块化,且软件包齐全,用户 可灵活组成各种规模和要求不同的控制系统。用户在硬件设计方面,只需确定 PLC的硬件配置和1/0的外部接线,不需要诸如继电器之类的固体电子器件和大 量繁杂的硬接线电路。当控制要求改变,需要变更控制系统的功能时,只要改变存贮器中的控制程序即可。PLC的输入、输出可直接与交流220v、直流24v等 强电相连,并有较强的带载能力。抗干扰能力强、可靠性高PLC是专为工业控制设计的。能适应工业现场的恶劣环境。在PLC的设计和制造过程中,采取了多层次抗干扰及精选兀器件等措施,使PLC的平均无故障时 间通常在2000小时以一下,这是一般的其它电气设备做
10、不到的。绝人多数用户都将可靠性作为选取控制装罱的首要条件,因此PLC在硬件和软件方而均采取了一系列的抗干扰措施。在硬件方而,PLC采取的抗干扰措施主要是隔离和滤波技术。PLC的输入和输出电路一般都用光电祸合器传递信号,使CPU与外部电路完全切断电的联系,有效地抑制外部干扰源对CPU的影响。在PLC的电源电路和I/O接口中,还设黄了多种滤波电路,以抑制高频干扰信号。在软件方而,PLC设置了故障榆测及自诊断程序、用来检测系统硬件是否正常,用户程序是否正确,便于自动地做出相应的处理,如报警、封锁输出、保护数据等。易与操作及维护PLC的控制程序可通过其专用的编程器输入到PLC的用户程序存贮器中。编 程
11、器不仅能对PLC控制程序进行写入、读出、检测、修改等操作,还能对PLC的 工作进行监控。使得PLC的操作及维护都很方便。PLC还具有很强的自我诊断能力,能随时检查出自身的故障,并显示给操作人员,使操作人员能迅速检查、判断故障原因。由于PLC的故障率很低,并且有完善的诊断和显示能力,当PLC或外部的输入装置及执行机构发生故障时,如果是PLC本身的原因,在维修时只需要更换插入式模块及其它易损失即可,既方便又减少影响生产的时间。设计、技工、调试周期短用PLC完成一项工程时,由于其硬、软件齐全设计和施工可同时进行。由于用软件编程取代了继电器硬接线,实现控制功能使得控制柜的设计及安装接线工作量大为减少,
12、缩短了施工周期。同时,由于用户程序大都可以在实验室模拟调试,调好后再将PLC控制系统在生产现场进行联机调试,使得调试方便、快速、安全,因此大大缩短了设计和投运周期。2.PLC的主要功能 PLC是采用微电子技术米完成顺序控制功能的自动化设备,可以在现场的输入信号作用下,按照预先输入的程序。控制现场的执行机构按照一定规律进行动作。其主要功能如下:开关量控制这是PLC最基本最广泛的应用领域,用来取代继电器控制系 统、实现逻辑控制和顺序控制。它既可用于单机控制或多机控制,又可用于自动化生产线的控制。PLC可根据操作按钮、限位开关及其他现场给出的指令信号或检测信号,控制机械运动部件进行相应的动作。限时控
13、制PLC为用户提供了一定数量的定时器,并设置了计时指令,一 般可实现0.1-999. 9s及0.001-99. 99s的定时控制,也可按一定方式进行定时时间的扩展。PLC的限时控制精度高、定时时间设定方便、灵活,同时,PLC还提供了高精度的时钟脉冲,用于准确的实时控制。计数控制PLC为用户提供的计数器分为普通计数器、可逆计数器、高速计数器等、以完成不同用途的计数控制。当计数器的当前计数值变为0(或设定 值)或在某一数值范罔时,发出控制命令。计数器的计数值可以在运行中被读出,也可以在运行中进行修改。步进控制PLC能通过移位寄存器方便地完成步进控制功能。有些PLC专门 设有步进控制指令,使得编程更
14、为方便。此功能在进行顺序控制时非常有效。数据处理大部分PLC都具有不同程度的数据处理功能,如F2系列、C系列、S5系列等均能完成数据运算,如加、减、乘、除、乘方、开方等,逻辑运算如与、或、异或、求反等,以及数据的移位、比较、传递和数值的转挟等操作。模拟量处理,日前很多PLC甚至小型机(如P型机、F系列、NB系列、57系列等)都具有模拟量处理功能,而且编程和使用都很方便。这里,模拟量一般为4-20mA的电流,或l-5v的电胝;数字量为8位或12位二进制数。用PLC进行模拟量控制的优点是:在进行模拟量控制的同时,开关量也可以控制。达个优点是别的控制器所不具备的,或实现起来不如PLC方便。可编程控制
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