1、精選優質文檔-傾情為你奉上精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業機電工程學院課程設計說明書 設計題目: 三工位旋轉工作臺控制系統設計 學生姓名： 學 號： 專業班級： 機制F09 指導教師： 2012年 12 月 08 日內容摘要本課題中三工位旋轉工作臺是鉆孔加工中在工作臺三個不同工位分別同時完成上料、鉆孔、卸料等工藝過程的工藝技術，這大大提高了機械加工的效率、提高了生產率。但是新的問題接踵而至：三個工位同時動作就要要求操作工人完成上料、裝夾工件、鉆孔、卸工件。這樣高強度的工作工人是否能承受的了，怎樣降低工人的勞動強度呢？提高自動化

2、程度就成了我們面臨的首要課題。隨著科技的發展，繼電器控制已經逐步被可編程控制器(PLC)控制所代替。PLC是以計算機技術為核心的通用自動化控制裝置,它的功能性強,可靠性高,編程簡單,使用方便,體積小巧,近年來在工業生產中得到廣泛的應用,被譽為當代工業自動化主要支柱之一。在PLC的支持下，怎樣實現操作流程的自動化這個問題迎刃而解。于是在機加工過程中我們可以選擇各種控制機制去簡化工人操作以及降低工人勞動強度、提高效率等。關鍵詞：三工位旋轉工作臺；可編程控制器。 目 錄 TOC o 1-3 h z u 第1章 引 言隨著科學技術的不斷發展，機械加工的方法和手段也逐漸變得豐富起來，各種先進技術被人們引

3、入機械行業中來形成各種新興學科，機電一體化就是其中一門。機電一體化是以電子技術特別是微電子技術為主導、多種新興技術與機械技術交叉、融合而成的綜合性高技術，是機械與電子的有機結合產物。其目的是不斷提高勞動生產率，減輕人們的體力勞動，逐步代替部分腦力勞動。機械一體化的機械加工比傳統機械加工有很大的優越性。在本課題中，機電一體化的好處顯得尤為突出。三工位工作臺旋轉機床設備在機加工等自動化機床設備中得到廣泛引用，通過控制工作臺旋轉，可以實現在加工過程中同時完成上料和卸料工作，并能實現流水作業，大大提高了工作效率,降低工人勞動強度。若在上料和卸料工位設計合適的機械手，則可實現無人上料和卸料工作。 的處理

4、器速度和功能在不斷增加，已發展成具有邏輯控制功能過程控制功能運動控制功能、數據處理功能、聯網通信功能等的多功能控制器，加上它的價格低廉、操作簡便、改變功能靈活易用、維護工作量小等優勢，使PLC在工業生產過程自動化中獲得廣泛應用。 目前已經在工業生產過程中得到廣泛應用，它具有結構簡單易于編程、性能優越、可靠性能高、維修方便和使用方便的一系列優點。根據課程設計要求，以西門子S7-200系列PLC來實現控制鉆床三工位工作臺旋轉控制設計。鉆床加工三工位工作臺是由送料、鉆孔、卸載三部分組成。工作臺每旋轉120完成一個工位，循環運行。來實現工件的快速送料、鉆孔、卸載的流水作業系統。 第2章 整體設計方案論

5、證2.1總體方案說明整個方案包括以下幾個方面：分析設計要求，控制元件選擇，液壓控制系統設計，PLC系統設計。2.1.1 控制要求（1）用選擇開關來決定控制系統的全自動、半自動運行和手動調整方式。（2）手動調整采用按鈕點動的控制方式。包括上料進、退操作、工件夾緊、放松操作，鉆頭下降、上升操作，卸料進、退操作，工作臺旋轉操作。（3）系統處于半自動工作方式時，每執行完成一個工作循環，用一個啟動按鈕來控制進入下一次循環。（4）系統處于全自動運行方式時，可實現自動往復地循環執行。（5）上料器、夾緊裝置、卸料器、鉆頭上下運動由液壓缸驅動。夾緊力由壓力繼電器檢測控制。鉆頭旋轉、工作臺旋轉由電動機驅動。2.1

6、.2 制定控制方案 （1）用選擇開關來決定控制系統的全自動、半自動運行和手動調整方式。 （2）手動調整采用按鈕點動的控制方式。 （3）系統處于半自動工作方式時，每執行完成一個工作循環，用一個啟動按鈕來控制進入下一次循環。 （4）系統處于全自動運行方式時，可實現自動往復地循環執行。 （5）系統運動不很復雜，采用三臺電動機：主動電動機、液壓電動機和工作臺旋轉電動機。除了主軸轉動和工作臺旋轉用電動機拖動外，其他所有所有運動都可以采用液壓傳動。 （6）對于部分與順序控制和工作循環過程無關的主零部件和控制部件，采用進入PLC的控制方式以達到方便控制。2.2控制方式選擇三工位旋轉工作臺控制系統的設計任務主

7、要由兩大部分，其中最主要的就是PLC梯形圖設計，也就是程序設計；其次是液壓控制原理圖的設計。第3章 控制系統設計3.1動作特性三工位旋轉工作臺控制動作特性如下：其工作示意如圖3-1所示。三個工位分別完成上料、鉆孔和卸料。圖3-1 三工位旋轉工作臺系統示意圖工位1：工作臺旋轉到工位1后上料器推進，料到位后退回等待。工位2：工工作臺旋轉到工位2后，夾緊裝置將料加緊，鉆頭向下進給鉆孔，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：工作臺旋轉到工位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液壓控制部分的設計根據三工位旋轉工作臺的動作要求，控制部分大多采用

8、液壓電磁閥控制。當送料器送料到位后碰到送料到位行程開關時碰到送料退回電磁閥，使液壓閥供油方向發生改變，活塞桿退回。活塞桿退回到位后碰到退回到位行程開關，使液壓閥動作處于中間位置，工位1處于等待狀態。工位2動作順序是工作臺轉動到位后液壓閥動作夾緊，夾緊后壓力繼電器動作使活塞缸處于保壓狀態，同時使鉆頭旋轉以及下降。等鉆頭下降達到行程開關位置處鉆頭停止下降，上升繼電器得電轉而鉆頭上升。鉆頭上升到位碰到行程開關使鉆頭停止轉動和上升，并且活塞桿放松工件。放松完成碰到行程開關使工位2處于等待狀態。工位3的動作順序是工作臺旋轉結束后活塞缸推動工件開始卸料，到行程開關后活塞桿反行程電磁閥得電退回，退回到位碰到

9、行程開關處于等待狀態。等三個工位都停止動作后，工作臺旋轉電磁閥的電，工作臺旋轉進入下一個循環。根據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 根據三工位旋轉工作臺的控制要求，在不同的工位能同時進行加料、鉆孔加工和卸料。根據課程設計的具體要求，分析并設計如下流程圖3-3： 圖3-3 控制流程圖三工位旋轉工作臺控制系統在很大程度上是利用繼電器實現的，而最初的PLC就已經有很完善的繼電器控制功能了。在這里選用PLC控制完全是對癥下藥，根據設計內容我們不難發現這個系統有24個輸入信號和10個輸出信號。而CPU226擁有24個輸入端16個輸出端，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：輸入輸出信號對照表輸入信號名稱外部元件內部地址輸出信號名稱外部元件內部地址手動運行選擇SA4-1I0.0送料器推進電磁閥YA1Q0.0半自動運行選擇SA4-2I0.1送料退回電磁閥YA2Q0.1全自動運行選擇SA4-3I0.2工件夾緊電磁閥YA3Q0.2上料器推進按鈕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工作臺轉動電動機轉動接觸器KM1Q1.0卸料器退出按鈕SB7I1.1鉆頭轉動電動機接觸器KM2Q1.1卸料器退回按鈕SB8I1.2工作臺旋轉按鈕SB9I1.3上料到位行程開關SQ1I1.4上料退回到位行程開關SQ2I1.5鉆頭下降到位行程開關SQ3I1.6鉆頭上升到位行程開關SQ4I1.7卸料器推進到位行程開關SQ5I2.0卸料器退回到位行程開關SQ6I2.1工作臺旋轉到位行程開關SQ7I2.2放松到位行程開關SQ8I2.3壓力繼電器觸點SP1I2.4物件感應器開關SQ9I2.5物件感應器開關SQ10I2.6物件感應器開關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梯形圖根據課題要求，在軟件setp7-Micro/WIN上具體做出控制系統梯形圖并且自動生成語句表。三工位旋轉工作臺控制梯形圖如下：3.7語句表3.8 程序的調試根據梯形圖，選用S7-200仿真軟件進行調試。先將cpu配置為226，數量選擇1，再載入程序進行模擬。自動控制條件下，完成上料全過程自動控制條件下，完成物料夾緊，鉆孔，放松過程。自動控制條件下，完成物料卸下全過程。自動控制條件下，當三個工位全部完成時，工作臺旋轉，從而進入下一次循環。結 論此次課程設計主要其實是對PLC的控制功能進行練習了解掌握，而在三工位工作臺旋轉工作臺的設計中跟

13、多要求的是我們對PLC經典控制模塊繼電器控制部分進行設計。設計之初面臨著兩個不同的選擇方案一：在工作循環時只對一個工件進行加工；二、在工作時對三個工件同時加工。在王宗才指導老師的提醒下，我發現第一種方案效率低簡單。第二種方案加工效率高但是中間各個工序的加工時間對工作臺旋轉時間有影響。經過多方面論證，最后我選擇了第二種方案提高了生產效率。通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯系實際，與具體項目、課題相結合開發、設計產品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設計中，我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，于是圖書館和網絡成了我們很好的助手。

14、在查閱資料的過程中，我們要判斷優劣、取舍相關知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我們受益非淺。在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發現一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。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驗，增強了信心。設計總結 兩周的課程設計很快就結束了，期間遇見了很多麻煩。在老師和同學的幫助下設計了一個比較合理的解決方案。雖然課程設計還不算完美，也許還有很多瑕疵。但是這次課程設計的目的基本上已經達到了，在這兩周內我們對PLC控制有了比較

15、熟悉的了解。 通過這次設計實踐。我學會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質，在沒有做實踐設計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細節不加重視，當我們把自己想出來的程序與到PLC中的時候，問題出現了，不是不能運行，就是運行的結果和要求的結果不相符合。能過解決一個個在調試中出現的問題，我們對PLC的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。 通過合作，我們的合作意識得到加強。合作能力得到提高。上大學后，很多同學都沒有過深入的交流，在設計的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個人互責一定的部分，同時在一定的階段共同討論，以解

16、決分工中個人不能解決的問題，在交流中大家積極發言，和提出意見，同時我們還向別的同學請教。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實現，積極向同學說明自己的想法。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。通過此次課設我了解了關于PLC的基本工作方法和原理，從中我學到了很多。雖然本次課程設計是要求自己獨立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問題和同學互相討論交流。多和同學討論。我們在做課程設計的過程中要不停的討論問題，這樣，我們可以盡可能的統一思想，這樣就不會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計和在一起。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。多改變自己設計的方法，在設計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。在設計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學習的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學討論是一個很好的方法，不是有句話叫做思而不學者殆，做事要學思結合。相信在以后投入工作以后我們還是要跟同事合作，不斷學習、不斷進步。謝 辭 首先我要感謝學校給我們制定了合理的學習培養計劃，讓我們在大學四年的學習有跡可循，不至于走過多彎路！其次要特別感謝指導我們課程設計的王宗才老師。在這次課程設計中，老師每天堅持到教室指導學生們做課程設計。這讓我們能早第一時間把自己發現的問題解決掉，大大提高了我們做設計的信心。老師以其嚴謹求實的治學態度、兢兢業業、孜孜以求的工作作風和大膽創新的進取精神對我產生重要影響。在此還要感謝和我一起討論各位同學，在大家的共同努力下我們的課程設計最終順利完成。這次課程設計意義重大，因為這是我們畢業