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1、1自控成型机的 PLC 设计1. 设计内容及要求 1.1 控制要求当原料放入成型机时，各油缸为初始状态：Y1=Y2=Y4=OFF, Y3=ON, S1=S3=S5=OFF, S2=S6=ON。 当按下启动按钮，系统动作要求如下。（1） Y2=ON， 上面油缸的活塞向下运动，使 S4=OFF。（2） 当该油缸活塞下降到终点时，S3=ON，此时，启动左油缸，A 的活塞向右运动，右油缸 C 的活塞向左运动。Y1=Y4=ON 时，Y3=OFF,使S2=S6=OFF。（3） 当 A 缸活塞运行到终点 S1=ON，并且 C 缸活塞也到终点，S5=ON 时，原料已成型，各油缸活塞开始退回原位。首先，A 、C
2、 油缸返回，Y1=Y4=OFF，Y3=ON，使 S1=S5=OFF。（4） 当 A、C 油缸回到初始位置，S2=S6=ON 时，B 油缸返回，Y2=OFF，使 S3=OFF。（5） 当 B 油缸返回初始状态，S4=ON 时，系统回到初始状态，取出成品放入原料后，按动启动按钮，重新启动，开始下一工件的加工.1.2 控制对象及自控成型机实验板介绍自控成型机实验板各灯符号的说明和编号分配如下表：表 1-1 自控成型机实验板各灯符号的说明和编号符号 表示意义 符号 表示意义S1 灯 油缸 A 的关限位 Y1 灯控制 A 的电磁阀（A 是一个单向阀S2 灯 油缸 A 的开限位 Y2 灯控制 B 的电磁阀
3、（B 是一个单向阀S3 灯 油缸 B 的关限位 Y3 灯 控制 C 开电磁阀S4 灯 油缸 B 的开限位 Y4 灯 控制 C 关电磁阀S5 灯 油缸 C 的关限位2S6 灯 油缸 C 的开限位自控成型机简要图示图 1-1 自控成型机实验机32. 控制原理和控制思想与方法2.1 控制原理介绍（图示）运动框图：图 2-1 控制运动框图2.2 控制思想，控制方法自动成型系统是由工作台、油缸 A、B、C 以及相应的电磁阀和信号灯等几部分组成。该自动成型系统是利用油的压力来传递能量，以实现材料（如：钢筋）加工工艺的要求。该自动成型系统是利用 PLC 控制油缸 A、B、C 的三个电磁阀有序的打开和关闭，以
4、便使油进入或流出油缸，从而控制各油缸中活塞有序运动，活塞带动连杆运动，给相应的挡块一个压力，这样就可以使材料成型。43.硬件设计3.1 PLC 选择（ I/O 地址表）3.1.1 PLC 类型选择FX2 的基本指令执行时间为 0.74us，用户存储器容量可以扩展到 8K 步，其中 I/O 点数为 128 点，99 条功能指令。有近 1300 点的辅助继电器，100 点的状态继电器，256 点的顶时器，200 点的 16 位加计数器，35 点 32 位的加/减计数器，近 3000 点的 16 位数据记存器，64 点跳步指针，9 点中断指针。本设计选择的是FX2N-16MR 的 PLC 其有 8
5、点的输出和 4 点的输入，并且不可以扩展。3.1.2 I/O 地址表根据自动成型系统的控制要求，开关1、开关2为启动、停止开关，SQ1SQ6为6个行程开关，分别接PLC 的X0X7 八个输入，输出分别接电磁阀Y1Y4和指示灯。PLC 的输入、输出地址表如下图所示。表 3-1 外部信号与 PLC 的 I/O 地址编号对照表输入信号 输出信号名称 功能 编号 名称 功能 编号SB1 启动 X000 Y1 控制 A 的电磁阀 Y1SQ1 A 油缸的关限位 X001 Y2 控制 B 的电磁阀 Y2SQ2 A 油缸的开限位 X002 Y3 控制 C 的开电磁阀 Y3SQ3 B 油缸的关限位 X003 Y
6、4 控制 C 的关电磁阀 Y4SQ4 B 油缸的开限位 X004SQ5 C 油缸的关限位 X005SQ6 C 油缸的开限位 X006SB2 停止 X007注：A、B 都是单向阀。C 是双向阀3.2 元器件选择3.2.1 按钮的选择按钮是最常用的主令电器，在低压控制电路中用于手动发出控制信号。按用5途和结构的不同，分为启动按钮、停止按钮和复合按钮等。原理：启动按钮带有常开触头，手指按下钮帽，常开触头闭合；手指松开，常开触头复位。停止按钮带有常闭触头，手指按下按钮帽，常闭触头断开；手指松开，常闭触头复位。本设计选择的是启动按钮和停止按钮。表 3-2 按钮选择型号 触头组合 按钮颜色LA25-10
7、一常开 绿色LA25-01 一常闭 红色3.2.2 行程开关的选择行程开关主要用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短。接触式行程开关靠移动物体碰撞行程开关的操动手而使行程开关的常开触头接通和常闭触头分断，从而实现对电路的控制作用，可分为直动式、滚轮式、微动式行程开关。本设计选择的是接触式直动式行程开关。表 3-3 行程开关选择3.2.3 电磁阀选择追朔电磁阀的发展史，到目前为止，国内外的电磁阀从原理上分为三大类(即：直动式、分步直动式、先导式)，本设计选择的是直动式电磁阀。原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀
8、座上，阀门关闭。特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过 25mm。其型号为：SY5140-5LZ-023.2.4 元件清单触头数量额定电压/V型号交流 直流额定电流/A 常开 常闭结构形式JLXK1-311 550 440 5 1 1 直动防护式6表 3-4 元件清单序号 元器件名称型号 数量 生产公司 备注1 按钮 LA25-10 1 三菱 常开2 按钮 LA25-01 2 三菱 常闭3 行程开关 JLXK1-311 14 三菱 常开/常闭 额定电流：5V 直动防护式4 电磁阀 SY5140-5LZ-02 4 三菱 直动式电磁阀3.3 硬件控制原理图电机M1表示带动油缸的活塞
9、A运动；电机M2表示带动油缸的活塞B运动；电机M3表示带动油缸的活塞C运动；图 3-1 主电路74 软件设计4.1 设计思想、框图、状态转移图自动成型系统工作示意图如图2-1所示。PLC程序包括一个初始化程序。在系统开始工作时，先要对整个系统进行初始化，记载开始启动的时候，先对系统的各个部分的当前工作状态进行检测，并对各个存储器进行清零，保证系统在运行时的可靠性。程序框图如下图所示：图 4-1 程序框图8状态转移图（SFC 图）：图 4-2 状态转移图（SFC 图）4.2 程序设计与说明（1） 当原料放入成型机时，各油缸为初始状态。当按下启动按钮 X0，Y2接通，上面的油缸的活塞向下运动。当该
10、油缸活塞 B 下降到终点时，S3 接通 ，此时，左油缸活塞 A 向右运动，右油缸活塞 C 向左运动。若按下停止按钮，在当9前的工件加工完毕后，回到初始状态，并停止运行图4-3（2）.Y1、Y4接通时，Y3断开，使S2、S6断开。当该油缸活塞A运动到终点时，S1接通 ，并且油缸活塞C也运动到终点，S5 接通时，原料已成型，各活塞退回到原位。图4-4（3）.首先，油缸活塞 A、C 返回，Y1、Y4 断开,Y3 接通,使 S1、S5 接通。10当油缸活塞 A 、C 回到初始状态，S2、S6 接通时，B 返回，Y2 断开,使 S3 断开。图4-5（4） 当油缸活塞B返回到初始状态，S4接通时，系统回到
11、初始状态，取出成品，放入原料后，开始下一工件的加工。图4-64.3 PLC外部接线图11图4-7PLC外部接线图5. 运行调试选择好 PLC 的类型，根据 PLC 外部电气原理图，将 PLC 与实验板正确接线，经检验无误后，接通 PLC 电源，将编译正确的程序输入软件中，确保编译无错误，打开监控，以便观察程序运行中，各触电的开合情况，方便检查程序错误，最后将 PLC 置于运行模式，运行程序，开始操作，若操作成功后，先把 PLC 置于停止状态，关闭监控，再拔 PLC 电源。调试过程中，S5 接通时，原料已成型，各油缸活塞开始退回原始位置，首先 A，C 油缸先返回，当 A，C 油缸回到初始位置，
12、B 油缸应接着返回，但 B 油缸未返回，经检查发现是 S2 使用了常闭触头，而只有 S2，S6 接通时，B 油缸才能被驱动返回。所以得出结论 S2 须用常开触头。126.小结及心得体会本次课程设计我们的课题是自控成型机的 PLC 设计，经过近十天的奋斗，终于完成了设计。在这其中遇到了很多的困难，但都被我们一一克服。我们同时也从中学到了许多，收益很多。课程设计任务是以小组为单位，一组四人。我们在刚拿到课题时，感到无从下手。一方面由于平时基本功打的不是很扎实，另一方面平时也很少做这样的设计，感到陌生。于是在拿到课题之后我们小组进行了讨论、分配了任务、安排了计划。我们去图书馆、网上查阅了大量的资料，
13、开始了我们设计。在查阅资料的过程中，让我认识到图书馆在学习中的作用。我们在网上也查到了许多有用的资料。这让我见识到了网络的巨大威力。而网络也已与我们生活、学习，日益密不可分。运用新的资源，让我们的设计工作更加方便。经过讨论我们定下了设计方案，而在用三菱编程软件进行编程的过程中我遇到了一些困难。也许是因为用一段时间没有用这一软件了，对于一些操作已不是很熟悉，有些甚至遗忘了。在一过程中，我们请教老师，在老师的帮助下，我们最终顺利了完成了梯形图的设计。这只是全部工作的一部分。我们遇到的另一大困难就是画图了。由于没有专业的画图软件，只能用绘画板画图。这不仅大大影响了设计进度，而且画图效果不是很好。由此可见一个好的工具是多么重要。整个设计过程中，我们小组成员之间互信帮助、彼此合
