冲床PLC课程设计

前言

可编程逻辑控制器（PLC）是应用最广的以计算机为核心的自动控制装置。本设计以S7-200为编程器设计冲床系统的控制。本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养我们综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使我们得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。

第1章简述了冲床控制系统的要求，第2章通过比较了继电器控制、单片机控制、PLC控制优缺点，选择适合本课程设计的控制方法，第3章给出了控制系统的硬件电路和元件清单以及控制面板模型图，第4章为软件设计，包括顺序功能图和梯形图，第5章为系统的调试及后续工作,附录为对应的梯形图语句表清单。

本设计由赖指南老师指导，陈俊凯同学在课程的设计中给了很大的帮助，谨在此表示衷心的感谢。

由于作者水平有限，课程难免有不足错漏之处，恳请老师批评指正。

付小任

湖南工程学院 2012/6/8

目录

第1章绪论 (1)

第2章控制方法论证 (2)

第3章控制系统硬件设计 (3)

3.1元件清单 (3)

3.2 控制面板 (3)

3.3 硬件电路 (4)

第4章控制系统软件设计 (5)

4.1 主程序梯形图 (5)

4.2 公用程序梯形图 (5)

4.3 自动程序顺序功能图及梯形图 (6)

4.4 手动程序梯形图 (9)

4.5 自动回原点顺序功能图及梯形图 (9)

第5章控制系统调试 (11)

结束语 (12)

参考文献 (13)

致谢 (14)

附录程序清单 (15)

第1章绪论

1.1用途

本冲床控制系统用于工厂以所需的不同方式加工工件，系统具有手动、单周期、回原点、和连续循环四种工作方式。

1.2工艺过程

冲床运动过程示意图如图1所示。初始状态时机械手在最左边，左限位开关SQ4接通，冲头在最上面，上限位开关SQ3接通；机械手松开(YV1断开)。其运动过程如下：

①夹紧:YV1置位

⑥松开:YV1复位

②右行:YV2

⑤左行:YV3

③下行④上行

YV4YV5

SQ4SQ1

SQ3

SQ2

图1-1 冲床运动过程示意图

1.按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。

2.1S后YV2接通，机械手右行。

3.机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行(YV4接通)，加工工件。

4.工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行(YV5接通)。上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。

5.机械手左行(YV2接通)。

6.机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开 (YV1断开)，机械手回到初始状态。

第2章控制方法论证

2.1 单片机方案

采用单片机作为控制芯片来控制脉冲，还需要另外设计I/O电路印制电路板、人机界面等，而且程序编写复杂，最终导致设计和周期过长。

2.2 继电器控制

采用继电器方案，将用到较多的继电器，会造成设备的体积变大，重量增加，更重要的是采用继电器方案接线复杂，容易出故障的点多，维修不方便，工作不可靠。

2.3 PLC方案

PLC编程方法简单，功能强，硬件配套齐全，用户使用方便，系统的设计、安装、调试工作量少、大大缩短研发周期。冲床采用PLC控制可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，体积小，能耗低，但是价格略高。

2.4 结论

冲床是在工业生产中起着主导作用，要求在工作中稳定不容易出现故障，而且易于控制和维修，用PLC方案设计，虽然价格高了些，但其控制性能和抗干扰性较强易于控制，体积小出现故障易于维修，大大减小了因机器故障二降低生产。用其他方案设计很难达到这些要求。综上所述，冲床应该选用PLC控制方案。

第3章硬件控制设计3.1元件清单

图3-1 元器件清单3.2操作面板

图3-2 控制面板

3.3 硬件原理图

图3-3PLC与外部电路I/O接线图

第4章控制系统软件设计4.1 主程序梯形图

图4-1 主程序梯形图

4.2 公用程序梯形图

图4-2 公用程序梯形图

4.3自动程序顺序功能图及梯形图

4.3.1 顺序功能图

图4-3 自动程序顺序功能图

4.3.2 梯形图

图4-4 自动程序梯形图

4.4 手动程序梯形图

图4-5 手动程序梯形图4.5 自动回原点顺序功能图及梯形图4.5.1顺序功能图

M1.0

M1.2 M1.3

Q0.5

Q0.3

R Q0.1T40

I2.0

I0.4

I0.6

1S

上行

左行

松开上限位

左限位

M1.1S Q0.1T39

1S T40夹紧

T39

图4-6 自动回原点程序顺序功能图

4.5.2梯形图

图4-7 自动回原点程序梯形图

第5章控制系统调试

5.1 自动程序

5.1.1 单周

初始状态，SQ1(I0.4) ON,SQ2(I0.6) ON,万能转换开关打到单周，即I0.1 ON,按下启动按钮SB7(I2.0 ON),程序依次执行夹紧、右行、下行、上行、左行、松开一周后停止。

5.1.2 连续

初始状态同上，万能转换开关打到连续，即I0.2 ON, 按下启动按钮SB7(I2.0 ON),程序依次执行夹紧、右行、下行、上行、左行、松开，完成一个周期，计数器计数加1，如果没有按下预停或急停按钮，计数器一直计数，直计满100后加工停止。

5.2 回原点程序

在程序的任何状态，万能转换开关打到回原点（I0.3），按下启动按钮，冲头上行，碰到上限位开关后，机械手夹紧1s后左行，碰到左限位开关后延时1s松开。

5.3 手动程序

万能转换开关打到手动（I0.0），按下SB1，机械手右行；按下SB2，机械手左行；按下SB3,冲头下行；按下SB4，冲头上行；按下SB5，机械手夹紧，按下SB6，机械手松开。

5.4 预停与急停

在加工过程中，按下预停按钮SB8（I2.1），加工继续进行，到初始状态时停止。按下急停按钮SB9(i2.2),加工立即停止。