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1、畢 業(yè) 設 計（論文） 任 務 書 學生姓名：學號： 年 級：專業(yè)： 班 級：系部：畢業(yè)設計論文題目：基于PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)完成日期：設計地點：指導教師：系部負責人：發(fā)任務書日期： 畢業(yè)設計（論文）任務內容一、設計內容：1對本課題的總體介紹：傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)由繼電器接觸器控制組成，存在故障多、可靠性差、工作壽命短、不易檢修等缺點。隨著PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易編程修改的特點，在自動控制系統(tǒng)中應用取得了良好的效果?；赑LC的沖孔加工機控制系統(tǒng)示意圖如下所示。系統(tǒng)由5個流程組成：復位流程，清除殘余工件；工件補充流程，根據(jù)有無工件控制傳送帶的啟停；沖孔流程，根
2、據(jù)沖孔位置有無工件控制沖孔機是否實施沖孔加工；測孔流程，檢測孔加工是否合格，由此判斷工件的處理方式；搬運流程，將合格工件送入包裝箱。因為只有一個放在工件補充位置的PH0來偵測工件的有無，而另外的鉆孔、測孔及搬運位置并沒有其他傳感裝置，那么應如何得知相應位置有無工件呢？本題所使用的方式是為工件補充、鉆孔、測孔及搬運設置4個標志，即M10-M13。當PH0偵測到傳送帶送來的工件時，則設定M10為1，當轉盤轉動后，用左移指令將M10-M13左移一個位元，亦即M11為1,鉆孔機因此標志為1而動作。其他依此類推，測孔機依標志M12動作、包裝搬運依M13動作。2主要內容：工件的補充、沖孔、測試及搬運可同時
3、進行。工件的補充由傳送帶（電機M0驅動）送入。工件的搬運分合格品及不合格品兩種，由測孔部分判斷。若測孔機在設定時間內能測孔到底（MS2 ON），則為合格品，否則即為不合格品。不合格品在測孔完畢后，由A缸抽離隔離板，讓不合格的工件自動掉入廢料箱；若為合格品，則在工件到達 搬運點后，由B缸抽離隔離板，讓合格的工件自動調入包裝箱。3. 對完成課題內容的具體要求：根據(jù)控制要求編寫畢業(yè)論文，內容包括：設計過程和有關說明。PLC硬件配置電路。PLC狀態(tài)轉移圖。PLC控制程序(梯形圖和指令表)，用仿真軟件和編程軟件將程序錄入計算機并進行模擬調試。其他說明（如設計過程中遇到的問題及解決方法、對課程設計的心得等
4、）。二、時間安排與要求：序號日期（起止周數(shù)）設計（論文）工作進度17月2日7月15日收集相關資料及有關專利文獻。27月16日7月31日編制電氣控制總體方案。38月1日8月15日PLC硬件配置電路。48月16日8月31日PLC狀態(tài)轉移圖。PLC控制程序(梯形圖和指令表)，用仿真軟件和編程軟件將程序錄入計算機并進行模擬調試。59月1日9月20日畢業(yè)論文撰寫。三、其他需要說明的的事項：畢業(yè)設計（論文）撰寫內容與格式要求必須嚴格按照學院教務處規(guī)定的格式執(zhí)行(分別詳見附件2和3)。在設計過程中,同學們要以嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，求實創(chuàng)新的精神,獨立地保質保量完成畢業(yè)設計任務。注：任務書由指導教師填寫摘要隨著計算
5、機工業(yè)控制技術的不斷發(fā)展，計算機監(jiān)控技術日趨完善，PLC（Programmable logic controller程序邏輯控制）工業(yè)控制系統(tǒng)為各式各樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟?，其主要原因在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案?；跊_孔加工程序流程的特殊性，PLC在自動加工行業(yè)中逐漸使用。傳統(tǒng)的沖孔加工系統(tǒng)是由工人將工件一件一件放置在沖孔模具上，然后沖壓機動作完成沖孔，工人在取出工件。該方法結構簡單，但效率低，成本高，易發(fā)生事故。隨著PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易編程修改的特點，在自動控制系統(tǒng)中應用取得了良好的效果。本文以沖孔加工機自
6、動控制系統(tǒng)通過PLC控制來實現(xiàn)工件補充，氣壓沖孔，測控與工件搬運四大功能來提高生產效率，降低生產成本。具體為控制運送工件的傳送帶的啟停，根具沖孔位置有無工件控制沖孔機是否實施沖孔加工，檢測孔加工是否合格，由此判斷工件的處理方式以及將不合格工件放入廢料箱，將合格工件放入包裝箱。關鍵詞：PLC控制、沖孔加工系統(tǒng)、自動控制目錄1 引言11.1 PLC的發(fā)展前景11.2 PLC的結構12 本設計的任務描述22.1工作內容22.2 功能分析32.3 整個流程的I/O分配表42.4 原點復位流程52.5 工件補充流程62.6 氣壓沖孔流程62.7 測孔流程72.8 工件搬運流程82.9 整個控制系統(tǒng)的順序
7、功能圖82.10 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)梯形圖102.10.1 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)梯形圖的編制102.10.2 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)程序的編制132.10.3 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)仿真效果圖163 總結204 致謝215 參考文獻221 引言1.1 PLC的發(fā)展前景 在工業(yè)生產過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首
8、次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾
9、能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。1.2 PLC的結構 從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。CPU的構成:CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PL
10、C內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規(guī)定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結
11、果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。I/O模塊：PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。電源模塊：PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220V
12、AC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。1.6 底板或機架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。2 本設計的任務描述2.1工作內容a) 工件的補充、沖孔、測孔以及搬運可同時進行。b) 工件的補充由傳送帶（電機M0驅動）送入。c) 工件的搬運分合格品和不合格品兩種，其合格與不合格由測孔不分判斷完成。若測孔機在規(guī)定時間內能測孔到底（MS2為ON）則為合格品，否則為不合格品。d) 不合格品在測孔完畢后，由A缸抽離隔離板，不合格的工件掉入廢料箱；合格品在檢測完畢后，B缸抽離
13、隔離板，合格品掉入包裝箱。e) 工作圖 （見圖 1-1） 圖 1-1 沖孔加工機工作圖2.2 功能分析a) 系統(tǒng)由5個流程組成，復位工程，清除殘余工件，工工件補充流程，根據(jù)有無工件控制傳送帶的啟停，沖孔流程，根據(jù)判斷沖孔位置有無工件控制沖孔機是否實施沖孔加工，測孔流程，檢查孔加工是否合格，檢查方式為如果在規(guī)定時間內測孔機能測孔到底，則該工件為合格品，否則為不合格品。然后將合格品放入包裝箱，不合格品放入廢料箱。b) 本設計將工件補充，沖孔，測孔以及搬運設置為4個標志，即M10-M13。當PH0檢測到傳送帶送來的工件時，則設定M10的值為1當轉盤轉動后，左移指令將M10-M13左移一個位元，即M1
14、1為1，因此鉆孔機標志為1時動作，當M12為1時測孔機動作，當M13為1時，進行包裝搬運。c) 工件搬運流程：當傳送帶傳送后在兩種情況下動作才會結束，一是PH0測得工件已補入，二是設定時間到后PH0仍未檢測到工件。d) 沖孔流程：當M11為1時，表示沖孔機位置有工件，此時沖孔機動作，開始沖孔。沖孔完成后，MS0為ON，沖孔機退回，直到MS1為ON時，沖孔機停止退回。e) 測孔流程：當M12為1時，表示測孔機位置有工件。此時測孔機動作，進行測孔。若在規(guī)定時間內測孔到底，即MS2為ON，表示該工件為合格品，則測孔流程結束，將工件送到包裝箱；若在規(guī)定時間內沒有測孔到底，則說明沖孔過程失敗，此工件為不
15、合格品。此時需要做以下動作：f) 清除工件g) 驅動A缸抽動隔離板，將不合格品放入廢料箱。并延時一段時間，確保工件掉入廢料箱。h) 工件搬運流程：當M13為1時表示搬運位置有工件，此時B缸動作，抽離隔板，工件掉入包裝箱，并延時一段時間，以確保工件掉入包裝箱。2.3 整個流程的I/O分配表整個流程的I/O分配表輸入輸出輸入繼電器作用輸出繼電器作用X000STOP按鈕Y000M0X001START按鈕Y001M1X002PH0Y002A缸X003PH1Y003B缸X004MS0Y004沖孔X0005MS1Y005測孔X006MS2X007MS3 表1-1整個流程的I/O分配表2.4 原點復位流程（
16、見圖1-2） 圖 1-2 原點復位流程此流程是清除工作臺上的殘余零件，確保補充工件之前已將殘余的工件清除不影響工作的正常進行。2.5 工件補充流程（見圖1-3） 圖1-3工件補充流程此流程是將手工填充的工件通過傳送帶運送到工作臺上。2.6 氣壓沖孔流程（見圖1-4） 圖 1-4氣壓沖孔流程此流程是如果檢測到有工件需要沖孔，沖孔機將進行沖孔動作。2.7 測孔流程（見圖1-5） 圖 1-5氣壓沖孔流程此流程是檢測被沖孔的工件是否合格，并將合格與不合格的工件進行分類處理。2.8 工件搬運流程（見圖1-6） 圖 1-6工件搬運流程將沖孔合格的工件搬運到包裝箱。2.9 整個控制系統(tǒng)的順序功能圖（見圖1-
17、7） 圖 1-7整個控制系統(tǒng)的順序功能圖2.10 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)梯形圖2.10.1 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)梯形圖的編制根據(jù)題目所給要求，合理選用器件，編制合理的梯形圖，以達到預期效果，實現(xiàn)PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)的自動控制，梯形圖編制（見圖1-8）圖 1-8 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)梯形圖2.10.2 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)程序的編制根據(jù)所編制的正確梯形圖，寫出PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)的程序。程序如下：（見圖1-9） 見圖1-9 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)的程序2.10.3 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)仿真效果圖（見圖1-10）圖1-10 PLC的沖孔加工機控制系統(tǒng)仿真
18、效果圖3 總結本次課程設計對我受益匪淺，讓我系統(tǒng)性地認識和全面地掌握了也全面地掌握了PLC編程和調試技術，對plc梯形圖、指令表、外部接線圖及PLC設計原理有了更深入的了解。讓我將平常學的PLC編程及應用方法學以致用，使我的PLC編程能力有了很大提高和進步，讓我對PLC應用有了深入細致的了解。也對ProE軟件技術的應用，對其基本概述、基本2D草圖繪制（草繪模式、基本幾何圖形繪制、草圖的編輯、草圖的幾何約束操作、尺寸標注與修改）、基本實體特征繪制（新建零件文件操作方法、拉伸、旋轉、掃描、混合等特征的操作）、基準特征的應用（基準平面、基準軸、基準點、基準坐標系、基準曲線）、工程圖特征的設計（孔、筋
19、、圓角、倒角、拔模）、特征的操作（特征的刪除、隱含與恢復、插入、修改與定義、復制、陣列、圖層的操作）、高級實體特征的應用（可變剖面掃描特征、掃描混合特征、螺旋掃描特征）、曲面特征的應用（基本曲面特征的應用、邊界混合曲面特征，曲面特征編輯、曲面的實體化），零件裝配設計（裝配約束類型、基本操作、編輯操作）、及PROE工程圖（基本操作、工程圖環(huán)境變量、圖框格式與標題欄、工程圖的詳細操作）的基本操作等有了更深入的了解。也讓我了解了關于更多設計理念來源于實際，從中找出最適合的設計方法。同時遇到問題要和同學互相討論交流。讓我將平常學的基本技能及應用方法學以致用，使我的綜合應用能力有了很大提高和進步。 首先
20、，尋找有關的資料和課題并且研究設計方案，進行設計的總體規(guī)劃，理清課程設計思路，但是將這些具體的方案落實到每一個設計環(huán)節(jié)和步驟中，難免會出現(xiàn)一些錯誤，這就需要在進行設計的過程中利用所掌握的知識認真排查錯誤原因，多方面的思考問題，不斷地改正自己的設計不足之處和錯誤。其次，運用所學的知識對設計零件進行優(yōu)化設計，最后進行合理的裝配，得到所需最終設計的產品。對于機床電器控制，對硬件電路的工作原理和可編程知識的掌握是進行下一步的軟件設計的關鍵。進入設計方案和具體的編程與調試運行階段，在這個階段中，對系統(tǒng)的需求分析和如何采用模塊化設計思想是設計方案主要解決的問題。在沒有任何有價值的參考資料的情況下，通過不斷
21、地設計嘗試和反復地設計調試初步解決了問題。4 致謝隨著片片楓葉的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。在整個的設計中我更加了解到了：什么是
22、畢業(yè)論文？畢業(yè)論文就是高等院校畢業(yè)生提交的一份有一定的學術價值的文章。它是大學生完成學業(yè)的標志性作業(yè)，是對學習成果的綜合性總結和檢閱，是大學生從事科學研究的最初嘗試，是在教師指導下所取得的科研成果的文字記錄，也是檢驗學生掌握知識的程度、分析問題和解決問題基本能力的一份綜合答卷。大學生撰寫畢業(yè)論文的目的：主要有兩個方面；一是對學生的知識相關能力進行一次全面的考核。二是對學生進行科學研究基本功的訓練，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識獨立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學術論文打下良好的基礎。在此要感謝我的指導老師張彥對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學
23、交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富。水木機電，春風化雨，教我育我，終生難忘！5 參考文獻（1）廖常出 可編程序控制器應用技術（第五版）（2）張漢兵，葉伯生，楊道善 數(shù)控系統(tǒng)中內嵌式PLC梯形圖編程的軟件實現(xiàn).組合機床與自動化加工技術，2001( 12
24、): 26-28（3）周峰， 王新華等 軟PLC編輯系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).計算機工程程與應用，2005 (7): 111113（4）張運波 PLC梯形圖設計中的關鍵技術. （5）辛舟 PLC 控制側窗自動沖孔模設計 機械與電子,2005(10): 53-54（6）薛東彬, 王浩鋼. 基于PLC 的票據(jù)自動沖孔機控制系統(tǒng)設計 自動化技術與應用, 2005, 24(11): 43-45.（7）宋曲家 篩板沖孔自動送料裝置設計（碩士論文）（8）梅麗鳳，杜麗芬，陳英輝，趙越嶺 雙頭沖孔機PLC控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)遼寧工業(yè)大學學報(自然科學版)（9）王敏，孫繼武，杜華 基于PLC的普通車床控制系統(tǒng)改造 長春工程學院學報（10）李熾嵐機床數(shù)控系統(tǒng)PLC編輯器的設計（碩士論文）
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