加工中心刀具库选择PLC操纵系统设计Word格式.docx

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第一章PLC大体介绍…………………………………………………………………….......1

PLC介绍…………………………………………………………………………………….1

PLC的工作原理…………………………………………………………………………...…1

PLC的选型及依据………………………………………………………………………….1

FX系列型号命名方式与输入输出技术指标……………………………………………...1

FX系列PLC的特点………………………………………………………………………...2

第二章课程设计任务..………………………………………………….…………….3

课程设计的目的………………………………………………………………………...3

课程设计内容………………………………………………………………………...3

第三章整体设计思路、实现方案及设计内容………………………………………...5

设计思路及方案…………………………………………………………………………5

设计内容………………………………………………………………………………….6

I/0分置…………………………………………………………………………………….6

设计流程图………………………………………………………………………………....7

连线图………………………………………………………………………………...…….7

梯形图……………………………………………………………………………………....7

指令表……………………………………………………………………………………....8

系统调试结果及分析…………………………………………………………....................8

设计的优势与缺点…………………………………………………………....................8

第四章设计小结…………………………………………………….......................................9

参考文献…………………………………………………………………………………..….....10

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第一章PLC大体介绍

PLC介绍

可编程操纵器（PLC，ProgrammableLogicController）是以微处置器为核心，综合运算机技术、自动操纵技术和通信技术进展起来的一种新型工业自动操纵装置。

PLC的工作原理

PLC是采纳“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。

即在PLC运行时，CPU依照用户按操纵要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，那么从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序终止。

然后从头返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。

在每次扫描进程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。

PLC的一个扫描周期有输入采样、程序执行和输出刷新三个时期。

PLC的选型及依据

依照生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。

适当进行内存容量的估量，确信适当的留有余量而不浪费资源的机型（小、中、大形机械）。

而且结合市场情形，考察PLC生产厂家的产品及其售后效劳、技术支持、网络通信等综合情形，选定性价比较好的PLC机型。

本次选择三菱PLCFX2N

一样梯形图和指令表是PLC最经常使用的编程语言。

目前，PLC编程大体上都在运算机上完成，梯形图以其直观、编程容易而成为要紧编程语言，编制完成的梯形图程序可直接输入PLC进行调试，用户无需写出指令表。

但假设用手持编程器编程时，要输入指令表语句。

三菱系列经常使用可选型号

表—1

型号

I/O点数

用户程序步数

功能指令

通信功能

FX0S

10-30

800步EEPROM

50

无

FX0N

24-128

2K步EEPROM

55

较强

FX2N

16-256

内附8K步RAM

298

强

FX系列型号命名方式与输入输出技术指标

FX系列PLC型号名称的含义如下：

FX□□—□□□□□

①②③④⑤

①子系列名称，例如1S、1N、2N等

②输入、输出的总点数

③单元类型：

M为大体单元，E为输入、输出混合扩展单元与扩展模块，ＥＸ为输入专用扩展模块，ＥＹ为输出专用模块。

④输出形式：

Ｒ为继电器输出，Ｔ为晶体管输出，Ｓ为双向晶闸管输出。

⑤电源和输入、输出类型等特性。

Ｄ为DC直流电源;

A为AC交流电源。

FX系列PLC的特点

1、体踊跃小的微型PLC

FX系列PLC的底部尺寸仅相当于一张卡片大小，很适合在机电一体化产品中利用。

内置的DC24V电源可作输入电路的电源和传感器的电源。

2、美观的外部结构

三菱公司的FX系列PLC的大体单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同，宽度不同。

它们之间用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。

3、提供多个子系列供用户选用

FX1S、FX1N、FX2N的外观、高度、深度差不多，可是性能和价钱有专门大的不同。

不同的系统能够选用不同的子系列，幸免了功能的浪费，利用户能用最小的投资来知足系统的要求。

4、灵活多变的系统配置

FX系列PLC的系统配置灵活，用户除能够选用不同的子系列外，还能够选用多种大体单元、扩展单元和扩展模块，组成不同的I/O点和不同功能的操纵系统，各类配置都能够取得很高的性价比。

5、功能强，利用方便

FX系列的体积虽小，却具有很强的功能，它内置高速计数器，有输入输出刷新、中断、输入滤波时刻调整、恒定扫描时刻等功能，有高速计数器的专用比较指令。

FX系列的大体单元和扩展单元一样采纳插接式的接线端子排，改换单元方便快捷。

第二章课程设计任务

课程设计目的

本设计的目的是通过课程设计的实践，使学生巩固和深化对PLC理论知识的明白得；

培育学生运用所学PLC知识和技术，配合相关技术资料的查询，独立分析和解决生产实际中有关工业操纵实际问题的能力；

进一步提高学生对PLC操纵系统分析、设计的能力。

课程设计内容

A、操纵要求：

1．系统工作受开关操纵：

启动开关ON那么系统工作；

启动开关OFF那么系统停止工作。

2．系统应具有以下几项操纵功能:

1）按下刀具选择按钮，操纵开始，PLC记录当前刀号A，等待请求。

2）按请求信号，PLC记录请求刀号B。

3）刀具盘依照离请求刀具号最近的方向转动，到位符合后，显示符合指示。

4）机械手刀开始换刀，显示换刀指示闪烁。

5S后终止。

5）记录并显示当前刀具号等待请求。

6）换刀进程中，其它请求信号均视为无效。

3．系统提供的输入操纵信号:

SIN1一号刀位

SIN2二号刀位

SIN3三号刀位

SIN4四号刀位

SIN5五号刀位

SIN6六号刀位

P01一号刀具选择按钮

P02二号刀具选择按钮

P03三号刀具选择按钮

P04四号刀具选择按钮

P05五号刀具选择按钮

P06六号刀具选择按钮

4．系统需要输出的开关操纵信号：

ALED七段显示器a段发光二极管

BLED七段显示器b段发光二极管

CLED七段显示器c段发光二极管

DLED七段显示器d段发光二极管

ELED七段显示器e段发光二极管

FLED七段显示器f段发光二极管

GLED七段显示器g段发光二极管

L0刀具刀位指示灯

L1刀具转换指示灯

启/停操纵信号

顺/逆转动信号

B、课题要求：

1．按题意要求，画出PLC端子接线图及操纵梯形图。

2．完成PLC端子接线工作,并利用编程器输入梯形图操纵程序，完成调试。

3.完成课程设计说明书。

第三章整体设计思路、实现方案及设计内容

设计思路、实现方案

在利用PLC组成应用系统时，第一要明确对操纵对象的要求，然后依如实际需要确信操纵系统类型、系统的运行方式和被控对象的操纵要求，确信必需完成的动作及完成的顺序，归纳出工作循环和状态流程图。

一、被控对象的操纵要求

该设计在圆盘旋转操纵区完成，圆盘模拟数控加工中心刀具库，刀具库上有6个位置，表示能寄存6把刀具，编号为1-6。

圆盘能正、反向旋转，当数码盘拨出所需刀具数字编号时，按下启动按扭，即可将码盘数据输入，同时圆盘按就近方向旋转，转到所需的刀具当前寄存位置正下方出口处停下。

要求动作执行是以就近旋转掏出刀具为目的。

二、PLC操纵系统类型

PLC操纵系统选择的大体原那么如下：

（1）最大限度的知足被控对象的操纵要求。

（2）保证人身与设备平安的设计永久都是第一名，在保证操纵系统平安、靠得住的前提下，力求使操纵系统简单、经济，利用及维修方便，知足操纵要求，同时要注意硬件的平安爱惜。

（3）考虑到生产的进展，工艺的改良及系统的扩充，在选择可编程操纵器的CPU模板及I/O模板时，应适当留有余量。

（4）设计调试点以便于调试，采纳模块化设计，尽可能减少程序量，并全面的注释，便于维修。

依照工艺生产要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。

适当进行内存容量的估量，确信适当的留有余量而不浪费资源的机型（小、中、大型机械）。

并结合市场情形，考察PLC生产厂家的产品及售后效劳、技术支持、网络通信等综合情形，选定价钱性能比较好的PLC机型。

由PLC组成的操纵系统有四种：

由PLC组成的单机操纵系统、由PLC组成的集中操纵系统、由PLC组成的散布式操纵系统、用PLC组成远程I/O操纵系统。

3、系统的运行方式

PLC操纵系统有三种运行方式，即手动、半自动和自动。

4、分派PLC的I/O点（端子），设计PLC的实际接线图。

五、依照系统设计的要求，用相应的编程语言和程序设计法进行PLC应用程序设计。

①确信要完成的动作及完成的顺序

②依照要完成的动作及顺序设计工作循环及状态流程图。

③设计顺序功能图和梯形图。

六、利用软件进行调试运行。

设计内容

这次刀具库换刀分三种情形考虑：

假设机械手一直在1号位。

1）、调取当前当刀号。

机械手在1号刀位（X1闭合），D0＝K1，系统调取当前刀位的（X10闭合），D1=K1，两个值相较较，D0=D1，现在，到位指示灯直接亮起，接着换刀成功指示闪烁，表示换刀完成。

2）、调取2-4号刀，机械手在1号刀位（X1闭合），D0＝K1，系统调取当2号位的刀（X11闭合），D1=K2，两个值相较较，D0＜D1，现在，D0要先加K6再减D1，（较小数减较大数计算较复杂，因此采纳先加上最大数再减）D10再和K3比较，D10≥K3，M10/M11动作，刀盘逆转。

3）、调取五、6号刀，机械手在1号刀位（X1闭合），D0＝K1，系统调取当5号位的刀（X14闭合），D1=K5，两个值相较较，D0＜D1，现在，D0要先加K6再减D1，（较小数减较大数计算较复杂，因此采纳先加上最大数再减）D10再和K3比较，D10＜K3，M12动作，刀盘顺转。

I/O分配

本实验加工中心刀具库选择PLC操纵系统利用输入口12个，输出口11个，具体为：

输入地址：

SIN1X1

SIN2X2

SIN3X3

SIN4X4

SIN5X5

SIN6X6

PO1X11

PO2X12

PO3X13

PO4X14

PO5X15

PO6X16

输出地址：

符合Y0

换刀Y1

启动Y2

顺/逆Y3

输出数码管地址：

A段Y10

B段Y11

C段Y12

D段Y13

E段Y14

F段Y15

G段Y16

设计流程图

见图纸

硬件接线图

X1

X2

X3

X4

X5

X6

X11

X12

X13

X14

X15

X16

COM0~COM5

三菱PLCFX2N---40

COM

Y0

Y1

Y2

Y3

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

七段数码管图示

A

BA--------------Y10B--------------Y11

FC--------------Y12D--------------Y13

G

E--------------Y14F--------------Y15

ECG--------------Y16

D

梯形图

指令表

系统调试结果及分析

一、调试步骤：

错误！

未找到引用源。

打开PLC-2型实验台电源，编程器与PLC连接。

依照所设计的梯形图编制输入程序，并检查是不是正确。

按表—5接线图接线，实验台与PLC-DOME005连接，检查连线是不是正确。

按下刀具选择按钮，观看运行结果。

二、调试结果

加工中心刀具库选择操纵演示板结构如以下图所示。

图中SIN1~SIN6是六个刀具到位信号开关，PO1~PO6是六个刀具请求信号按钮。

L1、L2是“符合”“换刀”指示灯。

演示板下面有一个步进电机极为操纵电路。

“启动”“顺/逆”是PLC给电机的两个操纵信号。

加工中心刀具库选择操纵演示板结构图

设计优势与缺点

优势：

用简单的PLC程序完成了复杂的刀具库换刀的进程，并借助七段数码管显示出当前刀号和请求刀号，知足了设计要求，设计进程思路清楚，简单明了。

缺点：

程序存在不完美的地址，调试进程中容易显现问题，仍需改良。

第四章设计小结

这是一次将理论与实际专门好结合的实践活动，这次设计实践，我学会了PLC的大体编程方式，对PLC的工作原理和利用方式也有了更深刻的明白得。

课堂上即便教师认真负责费尽苦心让咱们学习，在没有效到实际的时候我相信即便在想好勤学的人也没有方法对其有实质性的认知。

因此在对理论的运用中，提高了咱们的工程素养，当咱们把自己设计出来的程序用到PLC中的时候，问题显现了，不是不能运行，确实是运行的结果和要求的结果不相符合。

能够解决一个个在调试中显现的问题，咱们对PLC的明白得取得增强，看到了实践与理论的差距。

让我专门好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。

既让咱们知道了如何把理论应用于实际，又让咱们知道了在实践中碰到的问题如何用理论去解决。

分组工作的方式给了我与同窗合作的机遇，提高了与人合作的意识与能力。

在查阅资料的进程中，咱们要判定好坏、取舍相关知识，不知不觉中咱们查阅资料的能力也取得了专门好的锻炼。

咱们学习的知识是有限的，在以后的工作中咱们确信会碰到许多未知的领域，这方面的能力便会使咱们受益非浅。

每一个人互责必然的部份，同时在必然的时期一起讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大伙儿踊跃发言，和提出意见，同时咱们还向别的同窗请教。

在此进程中，每一个人都想自己的方案取得实现，踊跃向同窗说明自己的方式，比较后选出最好的方案，在这进程也提高了咱们的表过能力。

在这次课程设计中，尽管碰到了很多问题，但最后在教师的精心指导下和小组成员的一起探讨下完成了设计任务。

在此我对咱们的指导教师修云、鄢圣华的悉心指导表示感激！

参考文献

1．《电子技术》――秦增煌主编北京高等教育出版社；

2．《机电一体化概论》――赵再军主编浙江大学出版社；

3．《PLC基础及应用》――廖常初主编机械工业出版社；

4．《电器操纵与PLC》――丁学恭主编浙江大学出版社；

5．《PLC应用开发技术与工程实践》――求是科编著人民邮电出版社；

6．《可编程操纵器原理及应用》――钟肇新编著华南理工大学出版社；

7．《可编程操纵器系统开发实例导航》――汪晓平等编著人民邮电出版社；

8．《可编程操纵器原理及应用实验指导书》――湖北理工学院机械与动力工程系编著；

9．《可编程操纵器原理与应用》――赵燕周新建主编北京大学出版社；

10．部份资料通过Internet查询所得