PLC控制的自动往返工作台 现代电气控制及PLC应用技术课程设计

PLC控制的自动往返工作台现代电气控制及PLC应用技术课程设计

课程设计书

课程名称：现代电气控制及PLC应用技术设计题目：P L C控制的自动往返工作台所在学院：工学院

专业班级：07机械制造与工艺教育

学生姓名：叶兵

学号：2 0 0 7 1 8 0 4 3 1

指导老师：黄秀祥

设计时间：2011年2月份

自动往返工作台——PLC控制

摘要：

我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。因此，PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。我国大中型企业普遍采用了先进的自动化系统对生产过程进行控制，但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。随着竞争的日益加剧，越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制，以提高企业的经济效益和竞争实力。

在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。用PLC程序实现运料工作台自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。

关键字：PLC 自动化顺序控制

一、总体要求

1使用PLC可编程序控制器实现工作台往返循环工作的控制。

2工作台前进及后退由步进电动机通过丝杠拖动。

3点动控制：能分别实现工作台前进和后退的点动控制。

4自动循环控制：重复循环运行，工作台前进及后退1次1个循环，每碰到换向行程开关时停止3秒后再反向运行。

5采用光栅尺实现工作台位置检测。

6自动循环控制线路：为了使步进电动机的正反转控制与工作台的左右运动相配合,在控制线路中设置了四个位置开关SQ1、SQ2、SQ3和SQ4,并把它们安装在工作台需限位的地方。其中SQ1、SQ2被用来自动换接电动机正反转控制电路,实现工作台的自动往返行程控制;SQ3、SQ4被用来作终端保护,以防止SQ1、SQ2失灵,工作台越过限定位置而造成事故。在工作台的T形槽中装有两块挡铁,挡铁1只能和SQ1、SQ3相碰撞,挡铁2只能和SQ2、SQ4相碰撞。当工作台运动到所限位置时,挡铁碰撞位置开关,使其触头动作,自动换接电动机正反转控制电路,通过机械传动机构使工作台自动往返运动。工作台行程可通过移动挡铁位置来调节,拉开两块挡铁间的距离,行程就短,反之则短。自动循环控制线路如工作示意图所示。

二、操作要求

1 点动控制的时候，按下SB4 按钮，工作台前进，松开SB4按钮，工作

台停止前进，按下SB5 按钮，工作台后退，松开SB5 按钮，工作台

停止后退。

2 单循环运行：当按下SB1时，是正转启动，当工作台压下SQ1 时，将

I0.5常闭断开，I0.5常开闭合，延时3秒钟执行单循环操作；按下SB2，

效果一样，只是开始的方向不同。

三、整体方案

工作示意图

1 机械部分：由步进电动机经过传动链将动力源传递至丝杆，丝杆与固定在

工作台上的螺母配合，完成工作台的直线运动，当工作台运动至极限位置时，触动限位开关，限制工作台在一定的行程内工作，起到保护工作台的作用。

2电气部分：PLC初始值，将初始值传递至步进电动机驱动控制器，从而对步

进电动机进行速度和方向的控制，工作台在运动后，主副光栅传感器的相对位移经过光电转换器产生微弱的模拟信号量，再经过放大整形电路，将其变成数字信号量，便于PLC 高速计数模块的处理，经高速计数模块处理

后的信

号PLC 相匹配，从而便于进行比较处理。

工作方框图

四、设计内容

A 、机械部分各参数选择

工作台和运载物的重量：w=2000N 工作台与丝杆的摩擦系数：µ=0.06 工作台速度：v=min

mm 500

丝杆导程： L=6㎜ 丝杠直径：d=30㎜ 丝杆总长度：L1=1000㎜

定位精度：0.02㎜ B 、确定步进电机的型号 1、脉冲当量的选择

A 脉冲当量：一个指令脉冲使步进电动机驱动拖动的移动距离0.01p mm 初选之相步进电动机的步距角5

.175

.00

，当三相六拍运行时，步距角75.00

，其每转的脉冲数75.03600

=S =480r p

步进电动机与丝杆间的传动比i

25.1480

01.06s i =⨯=⨯=

σL 在步进电动机与丝杆之间加201=Z ,252=Z 模数m=2.5的一对齿轮。

2、等效负载转矩的计算

[]

[]m

422.125.18.01415926.32006.0150006.01400i

2w u L

N L

S

Z

F

T

=⨯⨯⨯⨯⨯+=

∏⨯+=η

ηs

--丝杆传动效率

3、等效转动惯量计算 3.1丝杆转动惯量J S

()

m

1010

032.0d 2

4

3

4

4

g 1.832

85.711415.332

lp

•⨯=⨯⨯⨯⨯

=

=

-K J

S

π

3.2 工作台的运动惯量

m

10006.0l 2

4

2

2kg 2.18.91400g w •⨯===-⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛ππ

J W