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基于PLC的三轴联动系统设计

基于PLC的三轴联动系统设计

本设计采用S7-200、CPU224型号的PLC作为整个系统的控制和处理核心;采用高效的计数模块作用于需要输出脉冲来控制的三相异步电机;由PLC对传感器(限位开关)采集到的数据进行处理,并对三相异步电机进行控制,进而实现机床传送三轴联动自动化控制。

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  • 详细描述

    基于PLC的三轴联动系统设计(电气工程及其自动化
    摘要 
        现阶段,随着电子技术,计算机技术和自动控制技术的快速发展,数控系统不断更新换代,工程生产上也由以前的二轴升级到多轴联动,其效率大大提高。可编程控制器PLC(Programmable Logic Controller)实现的三轴联动系统优势显著。本设计研制了一种三轴联动数控系统,该系统以PLC为核心,通过顺序控制来分别控制货物在X轴传送带水平左右和Z轴传送带上垂直上下的传送,通过延时控制来保障货物在X轴水平传送带和Z轴垂直传送带上的加工时间,通过水平和垂直传送带上的电机正反转,来分别控制水平传送带上的推送板水平前后移动(该运动方向设为Y轴)和垂直传送带上的推送板水平左右移动(该运动方向仍设为X轴),以实现货物在X和Z轴两传送带上的传递和上下货物。由仿真实验可知本系统可实现生产车床货物传送的自动化,从而提高生产效率。该系统工作环境稳定、操作简单,可在各生产车间广泛运用,具有一定的实用意义。
    关键词:PLC;三轴联动;数控系统;三相异步电机
     
    Abstract         
        At the present stage, with the rapid development of electronic technology, computer technology and automatic control technology , numerical control system is upgrading, engineering production also has upgraded from the previous two-axis to multi-axis , and its production efficiency is greatly improved. The advantages of three-axis system programmable controller PLC (Programmable Logic Controller) have significant achievement. The program designed a three-axis CNC system , and the PLC as the core of the system control, it transfer goods in the X -axis perpendicular to the upper and lower horizontal conveyor belt and the conveyor belt around the Z-axis through the sequential control. What’s more, by delay control, it protects the goods to control the processing time after the horizontal X -axis and Z-axis perpendicular to the conveyor belt on the motor by reversing the horizontal and vertical on the conveyor belt to control the level of the pushing plate on the movement of horizontal conveyor ( the direction of movement of the Y -axis ) and the vertical conveyor push plate moves around on the horizontal ( still the direction of movement the X axis ) to achieve the goal that transfer goods up and down in the declaration of both the X and Z -axis of the conveyor. The simulation shows that the system can send production automated, thereby improve productivity. The system has stable performance , simple operation, and can be widely used in the production of workshop, it has some practical significance.
    Keywords: PLC; axis linkage ; CNC system ; three-phase asynchronous motors
     
    目录
    摘要 I
    Abstract II
    1绪论 1
    1.1 PLC三轴联动控制系统的研究背景及意义 1
    1.2 国内外发展现状 2
    1.3 PLC的控制原理 2
    1.3.1 PLC的基本结构 2
    1.3.2 PLC的控制过程 4
    1.4研究的主要内容 5
    2系统的总体方案设计及硬件电路的设计 5
    2.1 系统设计方案选择 5
    2.2 系统总体设计方案 6
    2.3 硬件电路的组成 8
    2.3.1 三相异步电动机的介绍 8
    2.3.2 三相异步电机工作原理 8
    2.3.3 限位开关 9
    2.4 PLC的主控电路整体设计 10
    2.4.1 PLC的输入/输出(I/O)分配表 10
    2.4.2 PLC的外围电路设计 11
    2.4.3 系统主控电路设计 12
    2.5 PLC电源电路 14
    3 软件设计 14
    3.1主程序流程 15
    3.2 子程序流程 17
    4 仿真调试与实验结果分析 17
    4.1 仿真调试 17
    4.2 仿真实验结果分析 18
    5 总结与展望 20
    5.1 总结 20
    5.2 展望 21
    参考文献 22
    致谢 23
    附录1 24
    附录2 28
     
    1绪论
        货物传送在工厂车间的实际运用中,车床自动传送是应用最广的货物传送方式,传统的人工传送方式效率低下,且不能应用于大规模生产。随着电子技术,计算机技术和自动化技术的迅速发展,车间生产趋于电子化、网络化、数字化和全自动化,运用PLC( Programmable Logic Controller)与现代控制技术理论相结合的控制方式可以大大提高工厂总体运行效率,实现车间生产规模化,生产项目集成化,生产效益优势化[1]。运用PLC控制生产车床三轴联动系统提高生产运行效率是当今主要研究和应用方向[2]。
    基于PLC(Programmable Logic Controller)控制系统是一种数控系统,即利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序实现自动控制的一种控制系统[3]。PLC自动数控系统应用广泛,不仅普遍用于数控机床,还在电力、建材、汽车、交通运输、环保及文化娱乐各个领域屡见其身影,其越来越受众人的关注[4]。本设计是从PLC对机床三轴联动控制的研究。以通过顺序控制来分别控制货物在水平和垂直传送带上的传送,通过延时控制来保障货物在水平和垂直传送带上加工时间,通过电机正反转控制来实现货物在各传送带上的传递和上下货物。
     
    本文根据PLC(Programmable Logic Controller)的控制原理和工作稳定、可靠性高的显著优势来设计三轴联动控制系统,其研究的主要内容安排如下:
        1.论述了研究的意义、国内外发展现状和PLC的工作原理;
    2.介绍了PLC三轴联动系统控制的总体方案和各部分硬件电路的设计;
    3.对系统的软件部分进行了设计;
    4.通过仿真实验验证了系统的可行性;
    最后,针对本次研究项目的总结和对未来相关技术发展的展望。
     
    参考文献
    [1] 彭倩. 基于PLC控制的双头车床主电路设计[J]. 机械, 2010,39(2):60-63.
    [2] 陈建明. 电气控制与PLC应用[M]. 第二版. 北京:电子工业出版社, 2010.01.
    [3] 邓健平. PLC在顺序控制中的梯形图设计法[J]. 科教文汇, 2006,(3):190-191.
    [4] 岳晓礼. 基于PLC顺序工作的三种编程方法[J]. 机床电器, 2011,(5):22-23.
    [5] 杨久红. 可编程控制器定时器程序设计方法研究[J]. 信息技术与信息化, 2007,(3):119-120.
    [6] 贾玉芬. 步进顺控指令在霓虹灯广告屏控制器上的应用[J]. 商场现代化, 2008,(539):390.
    [7] 陈娟. PLC在普通车床控制系统改造中的应用[J]. 安徽科技学院学报, 2007,21(1):41-43.
    [8] 张改莲. 基于PLC的车床电气控制系统设计[J]. 西安文理学院学报(自然科学版), 2001,10(3):105-107.
    [9] 吴海燕. 利用可编程控制器对立式车床的改造 [J]. 机电设备, 2007,12:33-36.
    [10] 陈海. 数控滚齿机的三轴联动PLC控制研究 [D]. 苏州大学硕士学位论文, 2010.10.01 .
    [11] 崔春煦. 基于PLC控制的滚齿机数控改造 [D]. 苏州大学硕士学位论文 , 2010.10.01 .
    [12] 罗福源. 基于Windows平台的开放式三轴联动数控系统开发研究 [D]. 广西大学硕士学位论文 , 2002.05.01 .


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