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1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 畢 業(yè) 設 計 (論 文) 專 業(yè) 機電一體化 班 級 學生姓名 學 號 課 題 柔性制造系統(tǒng)中加工單元控制系統(tǒng)設計 指導教師 王周讓 2011 年 11月4日 畢業(yè)論文任務書 機電工程 系 機電一體化專業(yè)學生姓名 唐亞娟 學號 58 1、 畢業(yè)論文題目： 柔性制造系統(tǒng)中加工單元控制系統(tǒng)設計 二、畢業(yè)論文時間 2011 年10月20日至2011年 12 月 20日三、畢業(yè)論文地點： 陜 西 航 空 職 業(yè) 技 術 學 院 四、畢業(yè)論文的內(nèi)容要求：1、論文中包括具體實例，理論知識和相關圖標并存。2、字數(shù)不少于10000字。3、論文內(nèi)容與格式按照要求完成。 指導教師 王

2、周讓 2011年11月 04 日 目錄 緒論第一章 加工單元的概述 1、加工單元的基本功能2、加工單元的基本結構2.1旋轉工作臺模塊2.2鉆孔模塊2.3檢測模塊3、繼電器4、CP閥組5、加工單元的主要技術數(shù)據(jù)6、加工單元的功能第二章 加工單元的控制系統(tǒng)設計1、 PLC的基本概念和基本結構2、 PLC控制的總體設計方案3、選型4、接線第三章 參考程序1、編程要點2、加工單元的編程要點第四章 結束語 緒 論柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設備組成，能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)，英文縮寫為FMS。FMS的工藝基礎是，它按照成組的加工對象確定，選擇相適應的數(shù)

3、控加工設備和工件、工具等物料的儲運系統(tǒng)，并由計算機進行控制。故能自動調(diào)整并實現(xiàn)一定范圍內(nèi)多種工件的成批高效生產(chǎn)，并能及時地改變產(chǎn)品以滿足市場需求。FMS兼有加工制造和部分生產(chǎn)管理兩種功能，因此能綜合地提高生產(chǎn)效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴大，包括毛坯制造、機械加工、裝配和等。 加工單元主要組成機構由旋轉工作模塊、鉆孔模塊、鉆孔檢測模塊等構成。加工單元可以模擬鉆孔加工及鉆孔質量檢測的過程，并通過工作臺模擬物流傳送的過程。本設計目的則是熟悉MPS系統(tǒng)中加工單元的結構組成，查明加工單元中的PLC的I/O借口地址，進一步了解加工單元的結構、觀察氣動控制回路的組成情況，了解繼電器的作用、傳感器技術在加

4、工單元的應用，各電控閥的電控信號、繼電器線圈所對應的PLC接口地址（輸出地址）。本設計的主要內(nèi)容包括：加工單元的組成、加工單元的結構、加工單元氣動控制回路、加工單元的順序編程等。第一章 加工單元的結構與控制一、加工單元的結構1.加工單元的基本功能 加工單元可以模擬鉆孔加工及鉆孔質量檢測的過程，并通過工作臺模擬物流傳送的過程。2、加工單元的基本結構加工單元主要組成機構有：旋轉工作模塊鉆孔模塊鉆孔檢測模塊等2.1旋轉工作臺模塊 旋轉工作臺模塊主要由旋轉工作臺、工作臺固定底盤、傳動齒輪、直流電動機、定位凸塊、電感式接近開關傳感器、滿反射式光電傳感器、支架等組成。在轉動工作臺上有四個工位，用于存放文件

5、。在每個工位的下面都有一個圓孔，用于光電傳感器對工件的識別。電感式接近開關傳感器用于判斷工作臺的轉動位置，以便于進行定位控制。2.2鉆孔模塊鉆孔模塊主要由鉆孔氣缸、鉆孔電機導向裝置、夾緊氣缸、鉆孔模塊支架等組成。鉆孔模塊用于實現(xiàn)鉆孔加工，在鉆孔氣缸的兩端、夾緊氣缸的兩端都安裝有磁感應式接近開關，分別用于判斷兩個氣缸運動的兩個極限位置。2.3 檢測模塊檢測模塊用于實現(xiàn)對鉆孔加工結果的模擬檢測過程。檢測模塊主要由檢測氣缸、檢測氣缸固定架、檢測模塊支架及磁感應式接近開關組成。氣缸桿能下降到位孔深度加工合格：氣缸不能下降到位孔加工不合格。氣缸的位置通過安裝在氣缸兩端的磁感應式接近開關來判斷。3、繼電器

6、繼電器K1、K2，分別用于控制鉆孔電機和工作臺驅動電機。4、CP閥組本單元的CP閥組由3個電磁閥組成，其中一個為帶手控開關的雙側電磁先導控制閥，其余2個均為帶手控開關的單側電磁先導控制閥。各個閥的結構類型（幾位幾通），請同學們通過實際操作設備，根據(jù)各個執(zhí)行機構的動作特征判斷出來。5、加工單元的主要技術數(shù)據(jù)氣源工作壓力 最小6bar， 最大8bar I/O接口 開關量：8個輸入/6個輸出。6、加工單元的功能加工單元的功能是完成把待加工工件從物料臺移送到加工區(qū)域沖壓氣缸的正下方；完成對工件的沖壓加工，然后把加工好的工件重新送回物料臺的過程。加工單元的結構組成 加工單元主要結構組成為：物料臺及滑動機

7、構，加工（沖壓）機構，電磁閥組，接線端口，PLC模塊，急停按鈕啟動/停止按鈕，底板等。第二章 加工單元的控制系統(tǒng)設計PLC主要是指數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器，用于控制機械的生產(chǎn)過程。也是公共有限公司、電源線車等的名稱縮寫。PLC = Programmable logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分 PLC = Programmab

8、le Logic Controller，可編程控制器 另外PLC還有以下幾個名稱： PLC = Power Line Communication，電力線通信，即我們俗稱的“電力線上網(wǎng)”。 PLC = Public Limited Company，公共有限公司，股票上市公司。 PLC = Power-line Carrier，輸電線載波，電力線載波，電源線車。 PLC = Power Loading Control，動力負載控制。 PLC = Preparative Layer Chromatography，制備層色譜法。 PLC = Programming Language Committee

9、，程序設計語言委員會美。1、PLC的基本概念和結構可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC,plc自1966年出現(xiàn)，美國，日本，德國的可編程控制器質量優(yōu)良，功能強大。 P

10、LC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為： a、電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 b. 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)

11、場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 c、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 d、輸入輸出接口電路 1、現(xiàn)場輸入接口電路

12、由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 2、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。 e、功能模塊 如計數(shù)、定位等功能模塊 f、通信模塊 如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等 2. PLC的總體設計方案 功能要求 該控制系統(tǒng)實現(xiàn)按鍵傳感器掃描，直線電機驅動，LED狀態(tài)顯示，數(shù)碼顯示以及鉆孔汽缸驅動等功能。該控制系統(tǒng)有三個按鍵分別為開始按鍵，停止按鍵，清零按鍵。加工單元工件時有等待工件輸入，模擬鉆孔加工，模擬檢測已加工工件質量等工作狀態(tài)。有三個LED狀

13、態(tài)指示燈顯示當前加工單元的工作狀態(tài)。有四位八段數(shù)碼管，用于顯示加工的工件件數(shù)。當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 2.1 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描

14、周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2.2 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 2.3 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CP