1、課程設計書課程名稱：現代電氣控制及PLC應用技術設計題目：PLC控制的自動往返工作臺所在學院：工學院專業班級：07機械制造與工藝教育學生姓名：葉兵學號：2 0 0 7 1 8 0 4 3 1指導老師：黃秀祥設計時間：2011年2月份自動往返工作臺PLC控制摘要：我國工業企業的自動化程度普遍較低，PLC產品有很大的應用空間，如機械行業80%以上的設備仍采用傳統的繼電器和接觸器進行控制。因此，PLC在我國的應用潛力遠沒有得到充分發揮。我國大中型企業普遍采用了先進的自動化系統對生產過程進行控制，但絕大部分小型企業尚未應用自動化系統和產品對生產過程進行控制。隨著競爭的日益加劇，越來越多的小型企業將采用

2、經濟、實用的自動化產品對生產過程進行控制，以提高企業的經濟效益和競爭實力。在自動化生產線上，有些生產機械的工作臺需要按一定的順序實現自動往返運動，并且有的還要求在某些位置有一定的時間停留，以滿足生產工藝要求。用PLC程序實現運料工作臺自動往返順序控制，不僅具有程序設計簡易、方便、可靠性高等特點，而且程序設計方法多樣，便于不同層次設計人員的理解和掌握。關鍵字：PLC 自動化 順序控制 一、 總體要求1 使用PLC可編程序控制器實現工作臺往返循環工作的控制。2 工作臺前進及后退由步進電動機通過絲杠拖動。3 點動控制：能分別實現工作臺前進和后退的點動控制。4 自動循環控制：重復循環運行，工作臺前進及

3、后退1次1個循環，每碰到換向行程開關時停止3秒后再反向運行。5 采用光柵尺實現工作臺位置檢測。6 自動循環控制線路：為了使步進電動機的正反轉控制與工作臺的左右運動相配合,在控制線路中設置了四個位置開關SQ1、SQ2、SQ3和SQ4,并把它們安裝在工作臺需限位的地方。其中SQ1、SQ2被用來自動換接電動機正反轉控制電路,實現工作臺的自動往返行程控制;SQ3、SQ4被用來作終端保護,以防止SQ1、SQ2失靈,工作臺越過限定位置而造成事故。在工作臺的T形槽中裝有兩塊擋鐵,擋鐵1只能和SQ1、SQ3相碰撞,擋鐵2只能和SQ2、SQ4相碰撞。當工作臺運動到所限位置時,擋鐵碰撞位置開關,使其觸頭動作,自動

4、換接電動機正反轉控制電路,通過機械傳動機構使工作臺自動往返運動。工作臺行程可通過移動擋鐵位置來調節,拉開兩塊擋鐵間的距離,行程就短,反之則短。自動循環控制線路如工作示意圖所示。二、操作要求1點動控制的時候，按下SB4 按鈕，工作臺前進，松開 SB4按鈕，工作臺停止前進，按下 SB5 按鈕，工作臺后退，松開SB5 按鈕，工作臺停止后退。2 單循環運行：當按下SB1時，是正轉啟動，當工作臺壓下 SQ1 時，將 I0.5常閉斷開，I0.5常開閉合，延時3秒鐘執行單循環操作；按下SB2，效果一樣，只是開始的方向不同。三、整體方案工作示意圖1機械部分：由步進電動機經過傳動鏈將動力源傳遞至絲桿，絲桿與固定

5、在工作臺上的螺母配合，完成工作臺的直線運動，當工作臺運動至極限位置時，觸動限位開關，限制工作臺在一定的行程內工作，起到保護工作臺的作用。2 電氣部分：PLC初始值，將初始值傳遞至步進電動機驅動控制器，從而對步進電動機進行速度和方向的控制，工作臺在運動后，主副光柵傳感器的相對位移經過光電轉換器產生微弱的模擬信號量，再經過放大整形電路，將其變成數字信號量，便于PLC高速計數模塊的處理，經高速計數模塊處理后的信號PLC相匹配，從而便于進行比較處理。工作方框圖四、設計內容A、機械部分各參數選擇工作臺和運載物的重量：w=2000N工作臺與絲桿的摩擦系數：µ=0.06工作臺速度：v=絲桿導程：

6、L=6 絲杠直徑：d=30絲桿總長度：L1=1000定位精度：0.02B、確定步進電機的型號 1、脈沖當量的選擇 A脈沖當量：一個指令脈沖使步進電動機驅動拖動的移動距離0.01初選之相步進電動機的步距角，當三相六拍運行時，步距角，其每轉的脈沖數=480步進電動機與絲桿間的傳動比i在步進電動機與絲桿之間加, 模數m=2.5的一對齒輪。2、等效負載轉矩的計算-絲桿傳動效率3、等效轉動慣量計算3.1絲桿轉動慣量3.2 工作臺的運動慣量 3.3 大齒輪的轉動慣量(大齒輪節圓直徑62.5，寬12) 3.4 小齒輪的轉動慣量（小齒輪節圓直徑50 寬12）換算系列電機軸上的總轉動慣量換算到電動機軸上的總轉動

7、慣量3.5 初選步進電動機型號根據負載轉矩和電動機總轉動慣量選電動機型號為110BF003步進電動機，轉子轉動慣量C、電氣部分1.光柵的參數選擇熱膨脹系數：精度等級：參考點：1個在測量長度的中點位置處增量信號：TTL柵距：8插補：5倍信號周期：0.8掃描頻率：250KHz邊緣間距a：0.175最高運動速度：60m/s位置檢測：零件和限位信號；TTL輸出信號（無線路驅動器）電源：5V5%、電氣連接：0.5m電纜，帶D-sub接頭，接口電子設備內置在接頭 中。最大電纜長度：增量信號：30m；零位限位10m振動55-2000Hz：200 （IES 60068-2-6）沖擊11ms：500 （IES

8、60068-2-6）工作溫度：0-50攝氏度掃描頭：9g(無連接電纜)接口電子設備：140g光柵尺：0.8g,0.08g/mm測量長度編碼器電纜：37g/m2.PLC控制部分 1）PLC的選擇PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。整體型PLC的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。Siemens在推

9、出新一代小型PLC產品S7200后其價格與日本產品相差不大，最近幾年其小型PLC的市場增長迅速，已經與日本主要產品（Mitsubishi和Omron）在小型PLC領域取得了類似的市場地位。近年來，由于具有明顯的價格優勢，中國臺灣的部分PLC廠商在小型PLC領域發展勢頭十分強勁，搶占了原來日本產品的一部分低端市場。本課程設計選用S7200 PLC型可編程控制器。S7200 PLC型可編程控制器是德國西門子公司生產的一種小型PLC，是整體式結構。它有以下幾個特征：1、定義掉電保護區2、立即讀寫I/Q3、設置停止模式下的輸出值4、對輸入信號增加濾波器5、捕捉窄脈沖6、模擬點位器7、高速I/Q2) P

10、LC及步進電機接線圖用S7-200 PLC控制步進電機正轉與反轉。把步進電機驅動器的D2設置為OFF，即PU為步進脈沖信號，DR為方向控制信號。PLC的Q0.0輸出高速脈沖至步進電機驅動器的PU端，Q0.1控制步進電機反轉。3) I/O地址分配表輸入點輸出點正轉啟動按鈕SB1I0.0正轉接觸器QA1Q0.0反轉啟動按鈕SB2I0.1反轉接觸器QA2Q0.1停止按鈕SB3I0.2正轉點動按鈕SB4I0.3反轉點動按鈕SB5I0.4左換向限位開關SQ1I0.5右換向限位開關SQ2I0.6左限位保護開關SQ3I0.7右限位保護開關SQ4I1.04) 自動往返工作臺梯形圖五、調試1硬件調試接通電源，檢查可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸