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1、毕 业 设 计（论文） 任 务 书 学生姓名：学号： 年 级：专业： 班 级：系部：毕业设计论文题目：基于PLC的冲孔加工机控制系统完成日期：设计地点：指导教师：系部负责人：发任务书日期： 毕业设计（论文）任务内容一、设计内容：1对本课题的总体介绍：传统的自动控制系统由继电器接触器控制组成，存在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了良好的效果。基于PLC的冲孔加工机控制系统示意图如下所示。系统由5个流程组成：复位流程，清除残余工件；工件补充流程，根据有无工件控制传送带的启停；冲孔流程，根
2、据冲孔位置有无工件控制冲孔机是否实施冲孔加工；测孔流程，检测孔加工是否合格，由此判断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。因为只有一个放在工件补充位置的PH0来侦测工件的有无，而另外的钻孔、测孔及搬运位置并没有其他传感装置，那么应如何得知相应位置有无工件呢？本题所使用的方式是为工件补充、钻孔、测孔及搬运设置4个标志，即M10-M13。当PH0侦测到传送带送来的工件时，则设定M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13左移一个位元，亦即M11为1,钻孔机因此标志为1而动作。其他依此类推，测孔机依标志M12动作、包装搬运依M13动作。2主要内容：工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时
3、进行。工件的补充由传送带（电机M0驱动）送入。工件的搬运分合格品及不合格品两种，由测孔部分判断。若测孔机在设定时间内能测孔到底（MS2 ON），则为合格品，否则即为不合格品。不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，让不合格的工件自动掉入废料箱；若为合格品，则在工件到达 搬运点后，由B缸抽离隔离板，让合格的工件自动调入包装箱。3. 对完成课题内容的具体要求：根据控制要求编写毕业论文，内容包括：设计过程和有关说明。PLC硬件配置电路。PLC状态转移图。PLC控制程序(梯形图和指令表)，用仿真软件和编程软件将程序录入计算机并进行模拟调试。其他说明（如设计过程中遇到的问题及解决方法、对课程设计的心得等
4、）。二、时间安排与要求：序号日期（起止周数）设计（论文）工作进度17月2日7月15日收集相关资料及有关专利文献。27月16日7月31日编制电气控制总体方案。38月1日8月15日PLC硬件配置电路。48月16日8月31日PLC状态转移图。PLC控制程序(梯形图和指令表)，用仿真软件和编程软件将程序录入计算机并进行模拟调试。59月1日9月20日毕业论文撰写。三、其他需要说明的的事项：毕业设计（论文）撰写内容与格式要求必须严格按照学院教务处规定的格式执行(分别详见附件2和3)。在设计过程中,同学们要以严谨的科学态度，求实创新的精神,独立地保质保量完成毕业设计任务。注：任务书由指导教师填写摘要随着计算
5、机工业控制技术的不断发展，计算机监控技术日趋完善，PLC（Programmable logic controller程序逻辑控制）工业控制系统为各式各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，其主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案。基于冲孔加工程序流程的特殊性，PLC在自动加工行业中逐渐使用。传统的冲孔加工系统是由工人将工件一件一件放置在冲孔模具上，然后冲压机动作完成冲孔，工人在取出工件。该方法结构简单，但效率低，成本高，易发生事故。随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了良好的效果。本文以冲孔加工机自
6、动控制系统通过PLC控制来实现工件补充，气压冲孔，测控与工件搬运四大功能来提高生产效率，降低生产成本。具体为控制运送工件的传送带的启停，根具冲孔位置有无工件控制冲孔机是否实施冲孔加工，检测孔加工是否合格，由此判断工件的处理方式以及将不合格工件放入废料箱，将合格工件放入包装箱。关键词：PLC控制、冲孔加工系统、自动控制目录1 引言11.1 PLC的发展前景11.2 PLC的结构12 本设计的任务描述22.1工作内容22.2 功能分析32.3 整个流程的I/O分配表42.4 原点复位流程52.5 工件补充流程62.6 气压冲孔流程62.7 测孔流程72.8 工件搬运流程82.9 整个控制系统的顺序
7、功能图82.10 PLC的冲孔加工机控制系统梯形图102.10.1 PLC的冲孔加工机控制系统梯形图的编制102.10.2 PLC的冲孔加工机控制系统程序的编制132.10.3 PLC的冲孔加工机控制系统仿真效果图163 总结204 致谢215 参考文献221 引言1.1 PLC的发展前景 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首
8、次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰
9、能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。1.2 PLC的结构 从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。CPU的构成:CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PL
10、C内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结
11、果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。I/O模块：PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。电源模块：PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220V
12、AC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。1.6 底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。2 本设计的任务描述2.1工作内容a) 工件的补充、冲孔、测孔以及搬运可同时进行。b) 工件的补充由传送带（电机M0驱动）送入。c) 工件的搬运分合格品和不合格品两种，其合格与不合格由测孔不分判断完成。若测孔机在规定时间内能测孔到底（MS2为ON）则为合格品，否则为不合格品。d) 不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，不合格的工件掉入废料箱；合格品在检测完毕后，B缸抽离
13、隔离板，合格品掉入包装箱。e) 工作图 （见图 1-1） 图 1-1 冲孔加工机工作图2.2 功能分析a) 系统由5个流程组成，复位工程，清除残余工件，工工件补充流程，根据有无工件控制传送带的启停，冲孔流程，根据判断冲孔位置有无工件控制冲孔机是否实施冲孔加工，测孔流程，检查孔加工是否合格，检查方式为如果在规定时间内测孔机能测孔到底，则该工件为合格品，否则为不合格品。然后将合格品放入包装箱，不合格品放入废料箱。b) 本设计将工件补充，冲孔，测孔以及搬运设置为4个标志，即M10-M13。当PH0检测到传送带送来的工件时，则设定M10的值为1当转盘转动后，左移指令将M10-M13左移一个位元，即M1
14、1为1，因此钻孔机标志为1时动作，当M12为1时测孔机动作，当M13为1时，进行包装搬运。c) 工件搬运流程：当传送带传送后在两种情况下动作才会结束，一是PH0测得工件已补入，二是设定时间到后PH0仍未检测到工件。d) 冲孔流程：当M11为1时，表示冲孔机位置有工件，此时冲孔机动作，开始冲孔。冲孔完成后，MS0为ON，冲孔机退回，直到MS1为ON时，冲孔机停止退回。e) 测孔流程：当M12为1时，表示测孔机位置有工件。此时测孔机动作，进行测孔。若在规定时间内测孔到底，即MS2为ON，表示该工件为合格品，则测孔流程结束，将工件送到包装箱；若在规定时间内没有测孔到底，则说明冲孔过程失败，此工件为不
15、合格品。此时需要做以下动作：f) 清除工件g) 驱动A缸抽动隔离板，将不合格品放入废料箱。并延时一段时间，确保工件掉入废料箱。h) 工件搬运流程：当M13为1时表示搬运位置有工件，此时B缸动作，抽离隔板，工件掉入包装箱，并延时一段时间，以确保工件掉入包装箱。2.3 整个流程的I/O分配表整个流程的I/O分配表输入输出输入继电器作用输出继电器作用X000STOP按钮Y000M0X001START按钮Y001M1X002PH0Y002A缸X003PH1Y003B缸X004MS0Y004冲孔X0005MS1Y005测孔X006MS2X007MS3 表1-1整个流程的I/O分配表2.4 原点复位流程（见图1-2） 图 1-2 原点复位流程此流程是清除工作台上的残余零件，确保补充工件之前已将残余的
