冲压机控制系统

目录

前言 (2)

1课程设计的任务和要求 (3)

1.1 课程设计的任务 (3)

1.2 课程设计的基本要求 (3)

2冲压机的总体设计 (4)

2.1 PLC选型 (4)

2.2 PLC端子接线 (6)

3 PLC程序设计 (7)

3.1 设计思想 (7)

3.2 顺序功能图 (10)

3.3 PLC梯形图 (12)

4程序调试说明 (24)

结束语 (25)

参考文献 (26)

前言

可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。

由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小，组装灵活，编程简单，抗干扰能力强及可靠性高等特点，非常适合于在恶劣的工业环境下使用。故自60年代末第一台PLC问世以来，已很快被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化进程。进入80年代，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使得可编程控制器有了突飞猛进的发展，功能日益增强，已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，具备模数转换、数模转换、高速计数、速度控制、位置控制、轴定位控制、温度控制、PID控制、远程通讯、高级语言

编辑以及各种物理量转换等功能。特别是远程通讯功能的实现，易于实现时柔性加工和制造系统（FMS），使得PLC如虎添翼，被人们称为现代工业控制三大支柱之一。

1课程设计的任务和要求

1.1 课程设计的任务

1.设计题目：冲压机控制系统设计

2.设计内容：

1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。

2）按停止按钮，完成当前循环后再停。

3）按复位按钮，机械手和冲压机均回原位。

4）要求可以实现手动、回原点、单周期、连续控制。

5）连续时，循环5次结束，声光间断报警5秒。

1.2 课程设计的基本要求

1）画出端子分配图和顺序功能图。

2）设计并调试PLC控制梯形图。

3）设计说明书。

2冲压机的总体设计

2.1 PLC选型

PLC主机：选择S7-200 PLC作为冲压机控制系统的控制主机。

选择CPU226，因为其具有以下特点：

1）24输入/16输出共40个数字量I/O点。

2）可连接7个扩展模版单元，最大可扩展248个数字量I/O点或35路模拟量I/O。本题所设计的传动需扩展１７点输入和７点输出，设计见图２.1。

3）13KB的程序和数据存储区空间。

4）6个独立的30KHz的高速计数器，2路独立的20KHz的高速脉冲输出。

5）具有PID控制器。

6）2个RS-485通信/编程口。

7）具有多点接口MPI通信协议。

8）具有点对点接口PPI 通信协议。

9）具有自由通信口。

图2.1 CPU及其扩展示意图

2.2 PLC端子接线

图2.2 外部接线图

3 PLC程序设计

3.1 设计思想

控制过程如下：

1）按下启动键后，把工件放在传送带1上，启动传送带1将工件送到工位1；

2）进料机械手下降到工位1，打开进料机械手吸盘控制阀，使吸盘吸住工件；

3）进料机械手上升，随后右行将工件送入冲压机加工台的工位2，断开吸盘并退回；

4）冲压模具下降，冲压完工件后上升；

5）出料机械手进入冲压机加工台；

6）出料机械手吸盘吸住工件；

7）将工件放到工位3，松开出料吸盘，出料机械手退回原位。

8）启动传送带2将工件从工位3送走。

同时还有三种工作方式：手动、回原点、单周期、连续。连续时，循环５次结束，声光报警５次。设计见图3.1。

图3.1冲压控制系统示意图

为了更加方便快捷的操作冲压机，在工作台上集成一个控制面板，见图3.2。

工作方式选择开关的四个位置分别对应了四种工作方式，操作面板下部的20个按钮手动按钮，通过这些按钮可以手动操作进料机械手、出料机械手、传送带1、传送带2、模具的相关动作。为了保证在紧急情况下（包括PLC发生故障时）能可靠地切断PLC的负载电源，设置了交流接触器KM。在PLC开始运行时，按下“负载电源”，使KM线圈得电并自锁，KM的主触点接通，给外部负载提供交流电源，出现紧急情况时“紧急停车”按钮按下可以断开负载电源。

图3.2 操作面板示意图

3.2 顺序功能图

图3.3顺序功能图

图3.3是处理单周期、连续工作方式的顺序功能图。在连续工作方式下，I4.2状态为1。在初始条件M0.5为一时按下启动按钮I0.0，M2.0变为1状态，传送带1开始传送。同时控制连续工作的M0.7的线圈“得电”并保持。

当出料机械手在M4.1断开吸盘定时时间到时，进入一个并行序列。传送带2开始传送，与此同时出料机械手上升。传送带2传送到工位4时，计数器加1，同时出料机械手在步M4.2到达I1.1限位后，加入一个等待步，两个动作都完成后，一起跳出并行序列。当M0.7为1时且C1计数器未计满时，返回M2.0开始下一个循环,计满了则返回到初始步M0.0。而以单周期工作方式时M0.7的状态为0，出并行序列后也返回到初始步M0.0。

按下停止按钮I0.1后，M0.7变为0状态，当冲压机不会停止工作，在当前工作周期的全部操作后，出料机械手、进料机械手、模具均回到原位后，系统返回并停留在初始步。

图3.4回原点和复位程序的顺序功能图。回原点工作方式下，I4.0为ON。按下启动按钮I0.0，M5.0为ON，复位模具下降，再模具上升，在连续、单周期的自动程序中，按下复位按钮也能达到这个效果。升到上限位，I0.6为ON。进入到一个并行序列，复位进料机械手下降，再进料机械手上升。同时也复位出料机械手下降，在上升。随后复位进机械手右行，再左行到限位；复位出料机械手左行后右行，右行到右限位，在M5.2和M5.5后面分别加入M5.3和M5.6，都完成后跳出并行序列。这时原点条件M0.5条件满足，M0.5为ON，在公用程序中，初始步M0.0被置位，为进入单周期、连续工作方式做好准备，因此认为M0.0是并行序列的后续步。