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1、 课 程 设 计 报 告课题名称 工作台自动往返运动淄 博 职 业 学 院 课 程 设 计第 2 页目 录摘要3Abstract4第一章 课题背景5第二章 设计总体要求6第三章 操作要求7第四章 整体方案8第五章 硬件和软件设计105.1 机械部分各参数选105.2 确定步进电机的型号105.3 软件设计125.4 PLC部分控制14第六章 程序调试18第七章 结论 20参考文献21谢辞22淄 博 职 业 学 院 课 程 设 计第 3 页摘要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。因此，PLC 在我国的应用潜力远没有得
2、到充分发挥。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。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。关键词： PLC 自动化 顺序控制 工作台淄 博 职 业 学 院
3、 课 程 设 计第 4 页AbstractChinese large and medium-sized businesses generally dopted advanced automated system for production process control, but most small enterprises were not yet available automation system and products to the production process control. Therefore, PLC application in our country is f
4、ar from potential into full play. Our industrial enterprise automation degree is generally low, and the application of PLC products have very big space, such as mechanical industry more than 80% of the device is still using traditional relays and contactor controlling. As more and more fierce market
5、 competition, more and more small businesses will adopt economic and practical automation products on production process control, in order to improve the economic benefit of enterprise and competitiveness. according to certain order the realization of automatic round-trip sport, and some still requi
6、rements in some places have certain time stays, to meet the production process requirements. With PLC program realization shipped materials workbench automatic round-trip sequence control, not only has the program design of simple and easy, convenient, thereliability high characteristic and the prog
7、ram design methods are various, facilitate different levels design personnel understanding and mastering.Keywords： Programmable Logic Controller ， atomation ，squence control The Workbench淄 博 职 业 学 院 课 程 设 计第 5 页第一章 课题背景在自动化生产线上，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 程序实现工作台自动往
8、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。本文以西门子 S7-200 PLC 为例，提出基于工作台自动往返顺序控制的 PLC 程序设计方法。工业设备的自动化，越来越多的厂设备采用 PLC，因此自动化程度越来越高。电器控制技术随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展。在现代化工业成产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个生产工艺全程自动化，就离不开控制系统。自动往返工作台是基于 PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于工作台的运动，与 PLC控制系统有着巨大的关系，
9、因此对自动往返工作台的设计要予以重视。已经在国内外工程、工厂中得到实际应用，具有巨大的经济和社会价值，其智能化和自动化的思路值得以后继续深入研究和推广。淄 博 职 业 学 院 课 程 设 计第 6 页第二章 设计总体要求(1) 使用 PLC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： 单循环运行即工作台前进及后退一次循环后停止在原位，碰到换向行程开光时不掩饰） ；6 次循环计数控制（即工作台前进及后退 1次 1个循环，每碰到换向行程开关时停止 3秒后再运行，循环 6次后停止在原位，
10、原位在 SQ2处。(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
11、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。图 1 工作台自动循环淄 博 职 业 学 院 课 程 设 计第 7 页第三章 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。（3）6 次循环计数控制：同时按下
12、 SQ2、SB2，执行 6 次自动循环过程。(4)选择好 PLC的类型，根据 PLC外部电气原理图，将 PLC与实验板正确连接，经检验无误后，接通 PLC电源，并将 CPU置于“STOP”状态，点击“下载”将编译正确的程序载至 PLC，打开监控。以便观察程序运行过程中各触点的开合情况，方便检查程序的错误，最后将 PLC置于运行模式，运行程序。(5)调试过程中，按动正转按钮 SB1，电动机正向进给，进给到撞块压下行程开关 SQ3，电动机反转，工作台后退，后退到撞块压下行程开关 SQ1，电动机由反转进入正转，如此周而复始循环。程序运行正确。淄 博 职 业 学 院 课 程 设 计第 8 页第四章 整
13、体方案(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。图 4-1 工作示意图淄 博 职 业 学 院 课 程 设 计第 9 页(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。 图
14、 4-2 工作方框图淄 博 职 业 学 院 课 程 设 计第 10 页第五章 设计内容5.1机械部分各参数选工作台和运载物的重量：w=2000N工作台与丝杆的摩擦系数：=0.06工作台速度：v= min50丝杆导程： L=6 丝杆直径：d=30丝杆总长度：L1=1000定位精度：0.025.2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 0.01 pm初选之相步进电动机的步距角 ，当三相六拍运行时，步距角 ，5.1700 75.0其每转的脉冲数 =4805.36Srp步进电动机与丝杆间的传动比 i.(5-1)2.1480.siL在步进电动机与丝杆之间加 , 模数 m=2.5的一对齿轮。01Z252、等效负载转矩的计算.( 5-2)m42.125.1805963.0iwuLNLSZFT-丝杆传动效率s3、等效转动惯量计算淄 博 职 业 学 院 课 程 设 计第 11 页3.1丝杆转动惯量 JS.( 5-3)m1010032.d24 34g.8 85.715.3lp KJS3.2 工作台的运动惯量.( 5-4) 3.3 6.l24 22kg.18.910wW大齿轮的转动惯量 (大齿轮节圆直径 62.5，宽 12)J2.( 5-5)m1010065.24 342gk76. 3285.71.3bp
