加工中心刀库捷径方向选择控制

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电气控制课程设计

专业:自动化

班级:动1502

*名:***

学号:*********

指导教师:***

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2018 年7月6日

加工中心刀库捷径方向选择控制

1 设计目的

本次PLC课程设计,强调实际应用技能训练,要求我们能够自主地设计一个综合系统,在此过程中培养从事设计工作的整体观念。其主要目的是将所学的基础知识运用到实际中,让我们能够灵活运用所学的知识。在本次课程设计中,用到的软件有step7(Simatic Manager)和它的仿真软件(S7-300PLCSIM),通过仿真来验证程序的正确性,可行性和可靠性。

2 课程设计的基本内容

2.1 设计内容

数控加工中心的刀库由步进电机或直流电机控制,回转式刀库加工中心刀库工作台上面设有8把刀具,分别在1,2,……,8个刀位,每个刀位设有霍尔开关一个。刀库由小型直流减速电机带动低速旋转,转动时,刀盘上的磁钢检测刀位信号,反映当前刀号的位置,同时换刀指示灯亮,反映当前的旋转方向。

2.2 设计要求

开机时,刀盘置于1号检测刀位,到位指示灯亮,此时操作者可以任意选择刀号。比如,现在选择3号刀位,程序判别最短路径,是正转还是反转,那这时,刀盘应该正转到3号刀位,到位后,到位信号灯亮,此时,表明已完成选刀。同理,如选择6、7、8号刀,情况相反。

3设计基本步骤

3.1 问题分析及解决方案

刀库捷径方向选择的原则是采用最近的方向选择,即选择时都要向距离换刀位置<180°的方向旋转,以减少换刀时间,提高加工中心的工作效率和经济效益。

按照设计要求,初始状态下PLC记录1号检测刀位,当刀位选择信号输送给PLC时,PLC记录该请求刀号,然后PLC通过控制继电器-接触器来控制电机,使其按照距请求刀号<180°方向旋转,同时旋转指示灯亮。在刀具旋转过程中,请求选择的刀位与当前检测到的刀位一致时,电机停转,到位指示灯亮,换刀结束。

在该设计中,输入设备是开关量,所以输入模块选择为直流数字量输入模块,电压等级为24V;输出设备指示灯和电机都是由直流供电的,所以输出模块选择

为直流数字量输出模块,电压等级为24V。

3.2 PLC选型及硬件配置

电源模块:PS 307 10A,占用1号槽。CPU模块:CPU315-2PN/DP,占用2号槽。数字量输入模块:DI16×DC24V,占用4号槽。数字量输出模块:DO16×DC24V/0.5A,占用5号槽。因为没有接口模块,将3号槽空置。

3.3 分配I/O口地址表

PLC的I/O地址分配表如表1所示。

表1 I/O地址分配表

3.4 硬件PLC外部电路接线图

PLC外部接线图如图1所示。

图1 PLC外部接线图

3.5主电路接线图

加工中心刀库捷径方向选择控制系统的主电路如图2所示。

图2 主电路

3.6控制流程图

控制流程图见附录1。

3.7梯形图程序设计

基于S7-300 PLC的加工中心刀库捷径方向选择控制系统的梯形图见附录2。

3.8系统运行调试及仿真

编写完梯形图程序之后,单击STEP7的SIMATIC管理器选项中的模块仿真,打开S7-PLCSIM仿真窗口,对程序进行仿真PLC调试。接通仿真PLC电源,令仿真PLC处于STOP状态下,将块对象下载到仿真PLC中,然后将方式开关置于RUN状态下,运行程序。

(1)初始状态:开机时,刀盘应置于1号检测刀位,到位指示灯亮,如图3所示,此时可以进行选刀。

(2)电机正转选刀实例:若选择刀位为3号,电机正转,正转指示灯亮,如图4所示。当检测刀位与3号选择刀位匹配时,电机停转,到位指示灯亮,如图5所示,此时选刀结束。

(3)电机反转选刀实例:若选择刀位为6号,电机反转,反转指示灯亮,如图6所示。当检测刀位与6号选择刀位匹配时,电机停转,到位指示灯亮,如图7所示,此时选刀结束。

图3 初始状态下的仿真图

图4 电机正转选刀时的仿真图

图5 电机正转选刀结束时的仿真图

图6 电机反转选刀时的仿真图

图7 电机反转选刀结束时的仿真图

4心得体会

通过本次课程设计使我对《电气控制与PLC应用项目教程》这门课程有了进一步的认识并且在一定程度上开阔了自己的思维。将书本上的理论知识和软件的实际使用结合起来,更好的巩固了书本上的理论知识。同时通过理论知识,对step7软件的学习起到了促进和推动的作用。

本设计利用PLC实现了加工中心刀库捷径方向自动选择的控制,通过合理的软件设计、仿真和程序调试,实现了它们的可靠运行。对于梯形图的编程,经历了由手稿到软件编程,再到仿真验证的过程。在设计的过程中,熟悉了更多PLC 的功能,很大程度提高了自己的动手实践能力,并学到了许多解决实际问题的宝贵经验,让自己对于知识的了解不再局限于理论,同时对控制设计产生了更大的兴趣。

参考文献

[1] 顾桂梅,王庆贤.电气控制与PLC应用项目教程[M].北京:机械工业出版社,2010.

[2] 张万忠.电器与PLC控制技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

[3] 廖长初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京: 机械工业出版社,2005.

[4] 华满香,刘小春.电气控制与PLC应用[M].北京:人民邮电出版社,2009.

附录1 1.1控制流程图

控制流程图如下图所示。

附录2

2.1系统的梯形图程序

基于S7-300 PLC的加工中心刀库捷径方向选择控制梯形图程序如下所示。

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