机电控制与PLC课程设计.docx

机电控制与可编程序控制器课程设计泡沫塑料自动切片机设计学校名称：学生姓名：学生学号：班 级：11春机械木时，常开触点00006得电闭合；RESET 01005落刀复位；当外部限位开关ST2闭合时，常开 触点00007的电闭合，RESET 01006抬刀复位；当按下外部硬件电路图中的按钮SB4,常开 触点00110得电闭合，RESET 01005落刀以及RESET 01006台刀同步复位。按下外部硬件电 路图中的I按钮SB2, 00108常开触点得电闭合，SET 01003台面向前置位。按下外部硬件电 路图中的按钮SB3, 00109常开触点得电闭合，SET 01004台面向后置位。按下外部硬件电 路图中的按钮SB5, 00111常开触点得电闭合，RESET 01003台面向前以及RESET 01004台 面向后复位。当外部限位开关ST3闭合时，常开触点00008得电闭合，RESET 010003台面 向前复位。当外部限位开关ST4闭合时,常开触点00009得电闭合，RESET 01004台面向后 复位。当按下外部硬件电路图中的按钮SB8时' 常开触点00004得电闭合，RESET 01005落 刀、RESET 01006抬刀、RESET 01003台面向前、RESET 01004台面向后都复位。JME (05) 00为跳转结束指令，阐明了手动程序执行已完毕。3自动程序设计当20232为“1”时，切片机进入自动控制状态，在自动程序里，选用2300023005这6个内部辅助继电器作为工作的步标志，控制循环动作，其功能表如图5-3所示。普 通计数器对外部事件的计数频率受到扫描周期(一般数十ms)及输入滤波器时间常数（180ms）限制，而高速计数器的计数频率不受这两者的影响，从而可以获得较高的计 数频率（CPM2A高速计数器的最大响应频率为20kHz ）oCTBL指令比较表登记指令CTBL （63）,用来登记一种高速计数器日勺比较表。（1） 格式：P是定义符，取000。C是控制数据，取值范围是：000、001、002、003oTB是比较表开始通道，其范围是：IR、SR、HR、AR、LR、DM、* DM。（2）功能：当执行条件为ON时，根据控制数据C的J值，完毕表9所示的4种功能之一。 当0000或002时，TB的内容是比较次数（BCD）, TB+1日勺内容是目的值1日勺低4位（BCD）, TB+2 H勺内容是目口勺值1的高4位（BCD）, TB+3 H勺内容是比较1 H勺中断子程序号；TB+4的内 容是目的I值2%（低4位（BCD）, TB+5的J内容是目日勺值2%I高4位（BCD）, TB+6时内容是比 较2区J中断子程序号；，依次类推。当0001或003时，TB欢J内容是下限值1的J低4位 （BCD）, TB+1区J内容是下限值1区J高4位（BCD）, TB+2的J内容是上限值1 H勺低4位（BCD）, TB+3 H勺内容是上限值1的高4位（BCD）, TB+4日勺内容是比较1日勺中断子程序号；TB+5的内 容是下限值2日勺低4位（BCD）, TB+6的内容是下限值2/、J高4位（BCD）, TB+7的内容是上 限值2的低4位（BCD）, TB+8廿勺内容是上限值2的高4位（BCD）, TB+9的内容是比较2时 中断子程序号；，依次类推。表5-1 CTBL指令控制数据日勺定义C功能000登记一种目的值比较表,并启动比较001登记一种区域比较表，并启动比较002登记一种目的值比较表，用INI指令启动比较003登记一种区域比较表，用INI指令启动比较程序如图5-4所示,初始步日勺产生及中间步日勺转换不是采用一般的启保停电路的构造形 式，而是用SET/RESET (置位/复位)指令来实现启保停电路功能日勺。按下外部硬件电路图 中口勺按钮SB6, 00001常开触点得电闭合，带锯电机01000线圈得电电机运行工作并自锁， 01000辅助常开触点闭合,01000辅助常闭触点断开：选择开关S1打到自动时，JMP (04) 00跳转指令执行,执行自动控制程序。DIFU (13) 20231为上升沿微分指令，当20231的条 件由OFF变为ON (即上升沿)时，继电器20231维持一种扫描周期H勺0N状态；20231常开 触点闭合：ANDW(34)清输出;MOV (21) #000 IR230 所有步清零；MOV (21) #0001 DM000 为 DMOOO 置 1； MOV (21) #000 DM002 为 DM002 清 0；MOV (21) #000 DM003 为 DM003 置 000； RESET 20230 自动运行标志清零；SET 20232 置 自动工作标志；SET 23000步0置位,23000常开触点得电闭合；25315为初始化脉冲。按下 外部硬件电路图中H勺按钮SB9,00005常开触点得电闭合,SET 20230自动运行标志置1,20230 常开触点得电闭合；SET 23001步1置位，23001常开触点时电闭合、RESET 23000步0复 位；01004线圈得电台面后移；当外部限位开关ST4得电闭合时，00009常开触点得电闭合, 常闭触点断开，SET 23002步2置位，23002常开触点得电闭合；RESET 23001步1复位； MOV (21) IR001 DMOOOK MOVB (82) 1R000 #1210 DM0001 读拨盘开关设定值,将脉冲数送 至DM001 (DM002已置0)： 25200高速计数器复位：CTBL (63)登录比较表目的1值比较开始: SET23003步3置位；RESET 23002步2复位；23003常开触点得电闭合，01005线圈得电落 刀；限位开关ST1得电闭合：00006常开触点得电闭合，常闭触点断开SET 23005步5置位;RESET 23003步3复位。23005常开触点得电闭合，01006线圈的电抬刀至上限位：ST2限位 开关得电闭合，00007常开触点闭合，常闭触点断开，SET 23000步0置位；RESET 20230自 动运行标志清零；RESET 23005步5复位；JME (05) 01自动完毕，SBN (92) 000中断子程序，25313常ON开关， 使SET23004步值置位，RESET23003步3复位。RET (93)子程序返回。CPM2A小数位DO®U1GCDMD2oD3 -个位 _D0OL1OCDMD2D3a十位L0 D1 ©M GD2 OD3 ODC24VSW ,USBfe七SB7心必伸44-依用4444-44M-4444D3 DE COM DI DO输入输出4 厂 riM7 CD 1Vl ©000LJ1 31000 ra叩uu e>001ni4 A A4pL M1 AnnpJUUl ouuc g 1 nownp J Utz ©003 c i m1 nm c2U J 0004.c in/J UU J u1004 c2 J U一 ©005innsJ kJ 0 0061006 ac nn7u uu /©30TOOQe>308nnn q。109qOIO&310£>0-DillKM6KM5KM7KM3KM4KMG5-图3-2 LC外部接线图何勺地址符号地址SW00000KM101000SB600001KM201001SB700002KM701002S200003KM501003SB800004KM601004SB900005KM301005ST100006KM401006ST200007ST300008ST400009轴百位DO00010S100011输小数 位DO00100小数位D100101入小数位D200102出小数位D300103个位DO00104个位D100105SBO00106SB100107SB200108SB300109SB400110SB500111表3-3 I/O分派表图5-2手动程序图5-3自动程序的功能表图00005| 230现 20230c c 八八.CLCLrri C C八八八泡沫塑料切片机控制原理切片机的控制规定(1)原理图切片机控制系统原理,如图2T所示,切割厚度由4位拨盘开关设定输入,范围为000. 0 199.9mm。在刀架电机的转轴上装有调速齿轮，沿圆周均匀开5个槽，使用二线制靠近开关, 电机转轴每转1圈，向PC发出5个计数脉冲，转两圈刀架高度变化1mm,靠近开关发出10 个脉冲，根据设定口勺切割厚度可以简朴的计算出PC应计时脉冲个数。电机轴转速为10转/秒，PC日勺计数频率应到达50IIZ,因此，采用CPM2A 的单相高速计数功能，它H勺计数频率可达5KHZo拨盘CP输M2A输带%交磨刀流台面调速齿轮230师010图10图2-1为切片机控制系统原理图(2)工作原理示意图泡沫塑料切片机把泡沫塑料切成一片片一定厚度的海绵，其工作原理如图2-2所示。泡 沫块置于台面上，切割开始时，使台面后移到限位，接着刀架下降一定位移量并锁住，然后 台面带动泡沫快一起前移至限位，旋转的刀片随之切割出一片一定厚度的I海绵，台面再后移 至限位，不停反复上述过程。台面的体积为长、宽、高分别为1米、0.5米0.005米的铁块。个上滑套一右丝杠台面图2-2切片机工作原理示意图2.2 PLC控制系统欧I功能如下:(1)两种工作状态：手动或自动。工作方式由选择开关S1确定，输入点00011接通时 为手动方式，断开时为自动方式。由手动进入自动时，先停止手动状态工作，按下自动启动按钮后，根据拨盘开关设定厚度值，进行自动切割。过程如图2-3所示。由自动进入手动时, 先停止自动状态开关，然后操作人员操作手动按钮，控制切片机的动作。（2） 面向前或向后移动时，带锯电动机先启动，一旦带锯电动机停转，台面前移或 后移就立即停止。（3）须在带锯电动机启动时（即刀片旋转）时才能进行磨刀控制。（4）无论在手动或自动方式下，当按下总停按钮后，除了带锯，磨刀外，刀架、台面 欧I动作立即停止。（5）电接通后，台面刹车交流接触器KM7立即接通。在自动方式下使用高速计数器，用编程器设置DM6642的内容为0114,表达使用高速计数日勺加模式、软复位，在DM0000DM0003中为高速计数器建立中断比较表：DM0000 比较的次数（在程序中置为1）DM0001目的I值1低4位（在程序中计算设置）DM0002目H勺值1高4位（在程序中置为0000）DM0003 比较1中断子程序号（在程序中下置为000）后到位 到位台面向后落刀台面向前图2-3自动方式下日勺工作流程硬件电路设计主电路图切片机控制系统的主电路如图3-1所示。它共有5个电机，带锯电机驱动刀片旋转；两 个磨刀电机带动砂轮对刀片研磨，使刀片锋利；台面电机为直流电机（直流电由晶闸管直流 调速装置供应），驱动台面前移或后移；刀架电机通过蜗轮/蜗杆传动机构驱动左、右丝杆正 转或反转，刀架随滑套上移或下移，刀架电机制动方式为电磁刹车，电磁刹车使用制动电磁 铁；QF1控制五台电机的通断状况；FU1FU3分别对四台电机起过载保护作用；当电路某 台电机出现故障时，空气开关QF会自动跳匝，使故障电机与电路分离，便于维修人员日勺检 修，又不影响系统日勺工作。KM1-KM7为交流接触器时常开主触头，通过程序对交流接触器 线圈通断日勺控制从而到达对电机的控制。FR1-FR2对各台电机起（过流、断相、短路、过 载）保护作用，保证电路H勺正常工作。晶闸管直流调速装置重要控制直流电机M5的J控制。图3-1切片机主电路PLC外部电路图本设计选用日本欧姆龙CPM2A系列可编程控制器控制电机的切片，切片机的工作方式有 两种；自动和手动。CPM2A是一台设有20点，30点，40点和60点I/。端子日勺PLC。它有两 种输出方式分别为：继电器输出型和晶体管输出型，并有二种电源可用。为使PLC的I/O 容量提高到最大日勺120点I/O,与CPU单元连接的扩展单元可多达三个。有三个扩展单元可 用：20点I/O单元有12点输入单元和8点输出单元。将3个20点I/O单元与60内装I/O 缎子的CPU单元连接就得到120点I/O的J最大I/O容量。本设计在两种方式下的输入点共有 30个（输入端子有24个，输出端子有6个），超过PLC自身24个输入点，由于手动和自动 只能以一种方式工作，故某些输入点可以分时复用，一点顶两点用，还考虑留有15%20% 余量，因此本系统选用60点I/O端子的PLCoPLC外部接线图如图3-2所示。其中，高速计数的输入点是00000； QF2是控制PLC的 电源通断,FU4对PLC以及其外部电路起过载保护作用；S1选择开关对工作方式进行选择(手 动或自动)，接通是为手动方式，断开时为自动方式；SB0为落刀按钮，控制落刀程序；SB1 为抬刀按钮，控制抬刀程序；SB2台面向前按钮；SB3为台面向后按钮；SB4为刀架停止按 钮；SB5为台面停止按钮；SB6为带锯启动按钮；SB7为带锯停止按钮；S2为磨刀开关，控 制磨刀程序；SB8为总停按钮；SB9自动启动按钮；ST1为落刀限位开关；ST2为抬刀限位开 关；ST3台面前到位开关；ST4台面后到位开关；拨盘开关用来输入一位十进制数的09, 或一位十六进制数日勺。F；四个拨盘开关分别用来设定百、十、个小数位数，运用每个拨 盘开关日勺拨码盘调整各拨码开关日勺值；二极管对PC输入点进行扩展防止形成寄生电路，导 致自动和手动输入互相干扰，导致混乱；FR1-FR2热继电器起到过载保护作用；KM1-KM7 交流接触器线圈，用来控制交流接器的闭合与断开；KM5、KM6分别为KM5、KM6接触器辅助 触头控制线圈KM5、KM6、KM7的先后工作的次序；KM3、KM4分别为KM3、KM4接触器的辅助 触头控制线圈KM3、KM4的先后工作次序。在自动方式下，SB0SB5按钮失去作用；在手动 方式下，拨盘开关输入无效。I/O分派表(1)输入单元拨盘开关4个分别为小数位、个位、十位、百位靠近开关SW1个选择开关S11个磨刀开关S22个按钮SB0SB910个限位开关ST1ST4 4个(2)输出单元交流接触器线圈KM1-KM7 7个输入点23个，输出点7个，为考虑到后来对系统的扩展，在PLC选型号时须留有15% 20加勺备用点，因此选用60点I/O端子的PLC。(I/O分派表 见表3-3)制程序设计控制程序分三部分来设计的分别：公用程序、手动程序、自动程序。其中公用程序完毕 对带锯电机、磨刀电机、台面刹车日勺控制。手动或自动日勺工作状态由20232表达，当20232 为“0”时表达手动状态，为“1”时表达自动状态。1公用程序设计程序图5-1所示为公用程序，重要完毕对带锯电机、磨刀电机、台面刹车日勺控制。按下外部 硬件电路图中的按钮SB6, 00001常开触点得电闭合，带锯电机0100000011线圈得电电机运行工作并自锁，01000辅助常开触点 闭合，同步台面刹车01002继电器得电运行；按下外 部硬件电路图中的S2磨刀开关，00003常开触点得电 闭合磨刀线圈01001得电电机运行工作；按下外部硬 件电路图中的选择开关S1,00011常开触点得电闭合,JMP (04) 00跳转指令执行，执行手动控制程序。2手动程序的设计.ANDW指令ANDW (34)为字逻辑与运算指令，H是输入数据1,其范围是：IR、SR、HR、AR、LR、 TC、DM、*DM、#o 12 是输入数据 2 其范围是：IR、SR、HR、AR、LR、TC、DM、*DM、#。R 是成果通道，其范围是：IR、SR、HR、AR、LR、DM、*DM。当执行条件为ON时，将输入数据 1和输入数据2按位进行逻辑与运算，并把成果存入通道R中。对标志位的I影响：当间接 寻址DM不存在25503为0N；当成果为0000时25506为0N。程序如图5-2所示，20232为“0”时进入手动工作状态，RESET 20232置手动工作标志。 按下外部硬件电路图中的按钮SB6, 00001常开触点得电闭合，带锯电机01000线圈得电电 机运行工作并自锁，01000辅助常开触点闭合，01000辅助常闭触点断开：按下外部硬件电 路图中的I按钮SBO, 00106常开触点得电闭合，SET 01005落刀置位。按下外部硬件电路图