自动送料装车和单轴位置控制报告.docx
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自动送料装车和单轴位置控制报告
河南工程学院
课程设计
报告
专业电气工程及其自动化
班级1241
姓名雷小芳
2014年12月28日
课程设计成绩评定标准及成绩
序号
评审项目
指标
满分
评分
1
工作态度
遵守纪律，学习认真；作风严谨，踏实肯干；善于与他人合作。
5
2
工作量
按期圆满完成规定的任务，难易程度和工作量符合要求；完成运料小车控制模块10分，完成单轴运动控制系统20分。
20
3
出勤情况
全勤：
10分
10分
有迟到、早退、请假现象：
8分
旷课1天：
2分
旷课2天及以上：
0分
4
设计、实验方案
控制要求详细，变化多样，能自主设计程序实现自己的控制要求，想法独特。
能灵活运用相关专业知识，有较强的创新意识，有独特见解，设计有一定应用价值。
30分
5
实验技能
动手能力强，能独立完成接线及编程工作，能解决设计及实验过程中出现的问题。
10分
6
小组表现
注重团队合作，在小组中表现突出，对设计方案的制定及选取起主要作用，在实验操作过程中，承担主要执行者。
5分
7
设计报告质量
报告结构严谨合理；文理通顺，技术用语准确，符合规范；图表完备、正确，绘图准确、符合国家标准；。
20分
总分
评语：
等级：
评阅人：
职称：
讲师
日期：
2015年月日
河南工程学院
课程设计报告
设计名称：
电气控制与PLC技术课程设计
设计时间：
自12月22日至12月26日，
共5天。
设计地点：
河南工程学院3#A418
设计单位：
河南工程学院电气信息学院
指导教师：
邓丽霞院长：
徐其兴
1前言1
2自动送料装车2
2.1控制要求2
2.1.1基本控制要求2
2.1.2自动送料装车扩充控制2
2.2硬件设计2
2.3程序图4
2.4小结7
3单轴位置控制7
3.1控制要求7
3.2硬件设计8
3.3程序图9
3.3.1自动控制部分程序10
3.3.2手动部分程序12
3.4小结13
总结13
谢辞14
参考文献15
1前言
随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。
控制系统的发展已经很成熟，应用范围涉及各个领域，例如：
机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。
PLC专为工业环境应用而设计，其显着的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。
PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。
PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。
在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。
控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。
一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人身安全事故，这样将给企业造成重大损失。
自动送料装车控制系统采用了PLC控制。
从自动送料装车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此自动送料装车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。
我在设计程序时采用了基本指令编程，便于各种附加功能的实现。
自动送料装车是基于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送料小车的运行，因此，自动送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。
自动送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。
单轴位置控制系统采用了PLC控制，从单轴位置控制的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此单轴位置控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。
手动控制可以通过硬件进行控制也可以通过编程软件控制。
我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。
在设计该PLC自动送料装车设计程序和单轴位置控制系统设计程序的同时总结了以往设计程序的一般方法、步骤，并且把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中更加深入的了解了更多的PLC知识。
2自动送料装车
2.1控制要求
自动送料装车控制系统要求通过PLC自动控制小车的装料卸料过程。
小车到达指定的位置装料停止时间卸料停止时间。
2.1.1基本控制要求
按下启动按钮SB1，小车运动到1号工地装料1，停止2秒，运动到2号工地卸货，停止2秒，运动到3号工地装料2，停止3秒，运动到4号工地卸货，停止3秒，返回1号工地。
循环上述过程。
按下停止按钮，回到１号工地停止。
2.1.2自动送料装车扩充控制
在实现以上基本控制的基础上，我又加入急停按钮，按下急停按钮，小车立即停止运行，松开按钮，小车沿原路线行走，也加入了手动按钮，小车停止时按下手动按钮，一直摁着直到把小车停到指定的位置。
2.2硬件设计
自动送料装车的I/O接线图
图1
2.3程序图
图2
图3
按下启动按钮X6，M0得电，Y0得电，小车启动前进。
小车达到1号工地，碰到接近开关X1，小车停止2S装料，2S定时时间到，T1常开节点闭合，小车继续前进，小车到达2号工地，碰到接近开关X2，小车停止2S卸料，2S时间到，T2闭合，小车继续前进。
图4
小车在4号工位卸料4S后，T4常开结点闭合，Y1得电，小车开始后退，到1号工位时，X1常闭结点断开，小车后退停止，与此同时，Y0又得电，小车又前进运行，以此循环。
在小车运行期间，任何时候按下停止按钮X10，小车将停止运行，按下后退按钮X7可以使小车停在想要的工位。
2.4小结
因为课程设计的第一个任务是自动送料装车，开始着手时确实无从下手，万事开头难，所以一旦开始成功结果就成功了一半，个中酸甜苦辣如鱼饮水冷暖自知，很难忘的开始。
不过，接下来的单轴位置控制自然手到擒来了。
3单轴位置控制
3.1控制要求
该单元有电机带动轴运动,气泵产生气体带动气缸（用气缸模拟机械手）上下运动和吸附物块组成。
电机带动轴的左移Y0和右移Y1。
轨道有三个接近开关（1、2、3）定位三个工位,气缸由电磁阀控制进气和出气，实现气缸的上升和下降（Y2），吸附开关X3控制吸附物块（Y3）,设计有手动和自动控制部分,可以通过开关X14选择控制方式。
自动控制要求：
通过X14开关选择自动控制方式，按复位按钮，气缸回到工位1，按启动按钮后，气缸下降吸附物块，然后上升，再从工位1移动到工位2，再下降，释放物块回升气缸，4秒过后气缸下降吸附物块从工位2移动到工位3，再下降释放物块回升气缸，4秒后再下降吸附物块从工位3移动到工位1，下降释放物块回升气缸，工作全部完成，气缸停止在工位1。
手动控制要求：
通过X14开关选择手动控制方式，通过控制面板来控制，手柄控制气缸向左X16、向右X17移动，气缸的上X4和X5下通过面板旋钮控制，物块的吸附通过面板旋钮X3控制，来完成物块在三个工位上的移动。
3.2硬件设计
单轴位置控制I/O接线图
图5
3.3程序图
程序图分为手动控制部分和自动控制部分.在自动控制部分中,初始状态PLC运行时,初始化脉冲使初始状态步S0置位.按下启动按钮X5,S10置位,小车下降,碰到下限位开关X10,S11置位,气缸吸附小铁块,定时4S时间到后,S12置位,气缸开始上升,碰到上限位开关X7,S13置位,气缸右移,到达2号工位后,S14置位,气缸下移,碰到下限位开关,气缸放下小铁块,4S后,气缸上升,碰到上限位开关X7,气缸停止4S后再下降吸附小铁块,4S后气缸上升,气缸继续右移,到达3号工位,重复在2号工位的动作,然后气缸吸附着小铁块左移至1号工位,气缸下降放下物块后上升停止,至此,气缸完成一套动作.
3.3.1自动控制部分程序
图6
3.3.2手动部分程序
图7
3.4小结
单轴位置控制难在复位的设计，因为编程用的是SFC，SFC图适用于具有比较固定顺序的控制，但是某些步进顺序控制过程中要加入一些随机控制信号，用SFC图来随机控制信号是不方便的，开始时对于这一类信号不知怎么办才好，最后还是想出了用梯形图用来补充的办法。
总结
先总的说，实训时间真的很短，五天加在一起在实验室呆了九个小时而已，光靠这九个小时想要完成两个设计任务几乎是不可能的，机会总是给有准备的人的，也可以说是功夫不负有心人，课下的努力加上实验室的用心，给我这次实训画上了一个相对圆满的句号。
在实训开始前两天我已经在宿舍仔细观看实训设计内容及要求，自动送料装车这个任务，先在自己电脑上编好梯形图，在电脑上进行简单的调试，因为没有运行设备，想着必有好多不足之处，以待到了实验室有目的的进行修改。
果然，第一天在实验室设备上运行的时候第一次小车根本不会动，通过多次和同伴讨论并改进后小车终于可以完成控制要求。
开始是想完成小车自动送料装车任务就算完成了，根本不打算做单轴位置控制这个任务，这个单轴看起来很复杂，要求读起来也很复杂，看起来就完不成的样子。
只是抱着试一试的态度去做，做起来时发现远远没有看起来难，采用SFC图很快在稿纸上把程序给写了下来。
然后再输入电脑，运行时到了工位3气缸死活不回了，检查程序也没有错误，最后找出问题竟然是一个符号在电脑上输错了，改了之后，气缸顺利吸着物块从工地3返回到工地1，但是问题又来了，按下复位按钮后气缸直接停了，不能自动回到工位1.又是一顿好想，最后任务圆满完成。
其实，这次课程设计时间虽短，但收获颇丰，对基本指令的用法基本掌握，自锁，互锁，停止优先什么的，平时看书远没有自己用了的体会深刻。
我学会了很多以前没学过的知识，也巩固了很多以前没学好的知识，使我的专业理论知识更加扎实，SFC图是掌握的差不多了，包括对GXworks软件的操作更加熟练。
该小车控制系统的研究方向：
由于本小车系统并不完善，没有设计小车怎么装料和怎么卸料和小车到料仓后送料的多少。
这两方面是该系统设计的完善，是将来的研究方向。
最后，经过这次毕业设计培养了我们的设计能力以及全面的考虑问题能力。
学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的。
相信通过这次毕业设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的影响。
谢辞
本论文是在邓丽霞老师亲自指导下完成的。
老师在学业上给了我很大的帮助，使我在设计过程中避免了许多无为的工作，在此我对老师表示衷心的感谢！
本课程设计能够完成，要感谢电子与电气信息工程学院的所有老师，是他们在这三年的时间里，教会我的专业知识。
在我课程设计期间，得到了我的老师老师的帮助，在忙碌的工作之余，给予我专业知识上的指导，而且教给我学习的方法和思路，使我在设计过程中不断有新的认识和提高。
我会在以后的工作中为社会作出贡献去回报他们对我的教导。
希望每个人都和我一样，通过做课程设计，能够学到很多的知识与道理，大家都能用一颗热诚的心去投身未来的工作，报效祖国、父母、老师。
在本文结束之际，特向我敬爱的老师和电子与电气信息工程学院所有老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢。
参考文献
[1]廖常初.PLC基础及应用.北京：
机械工业出版社，2003：
57～64
[2]储云峰．西门子电气可编程序控制器原理及应用.北京：
机械工业出版社，2006：
75～84
[3]汪巍，汪小凤.基于PLC的气动机械手研究.辽宁工程技术大学学报，2005，4（12）：
97～98
[4]丁筱玲，赵立新.PLC在机械手控制系统上的应用.山东农业大学学报，2006，37
（1）：
105～108
[5]周万珍，高鸿宾.PLC分析与设计应用.北京：
电子工业出版社，2004：
21～45
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