毕业论文自动化一部分2

四、软件设计174.1.1供料站的要求本项目只考虑供料单元作为独立设备运行时的情况，单元工作的主令信号和工作状态显示信号来自PLC旁边的按钮/指示灯模块。并且，按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关SA应置于“单站方式”位置。具体的控制要求为：①设备上电和气源接通后,若工作单元的两个气缸均处于缩回位置，且料仓内有足够的待加工工件，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。②若设备准备好，按下启动按钮，工作单元启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。启动后，若出料台上没有工件，则应把工件推到出料台上。出料台上的工件被人工取出后，若没有停止信号，则进行下一次推出工件操作。③若在运行中按下停止按钮，则在完成本工作周期任务后，各工作单元停止工作，HL2指示灯熄灭。④若在运行中料仓内工件不足，则工作单元继续工作，但“正常工作”指示灯HL1以1Hz的频率闪烁，“设备运行”指示灯HL2保持常亮。若料仓内没有工件，则HL1指示灯和HL2指示灯均以2Hz频率闪烁。工作站在完成本周期任务后停止。除非向料仓补充足够的工件，工作站不能再启动。要求完成如下任务。1、规划PLC的I/O分配及接线端子分配。2、进行系统安装接线。3、按控制要求编制PLC程序。4、进行调试与运行。4.1.2PLC的I/O接线及其气路图图2-8供料单元气动控制回路工作原理图根据工作单元装置的信号分配（表2-1）和工作任务的要求，供料单元PLC选用S7-224AC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出。PLC的I/O信号分配如表2-2所示，接线原理图则见图2-19。表2-2供料单元PLC的I/O信号表输入信号输出信号序号PLC输入点信号名称信号来源序号PLC输出点信号名称信号来源1I0.0顶料气缸伸出到位装置侧1Q0.0顶料电磁阀装置侧2I0.1顶料气缸缩回到位2Q0.1推料电磁阀3I0.2推料气缸伸出到位3Q0.24I0.3推料气缸缩回到位4Q0.35I0.4出料台物料检测5Q0.46I0.5供料不足检测6Q0.57I0.6缺料检测7Q0.68I0.7金属工件检测8Q0.79I1.09Q1.0正常工作指示按钮/指示灯模块10I1.110Q1.1运行指示11I1.2停止按钮按钮/指示灯模块12I1.3启动按钮13I1.414I1.5工作方式选择图2-19供料单元PLC的I/O接线原理图4.1.3供料单元单站控制的编程思路1、程序结构：有两个子程序，一个是系统状态显示，另一个是供料控制。主程序在每一扫描周期都调用系统状态显示子程序，仅当在运行状态已经建立才可能调用供料控制子程序。2、PLC上电后应首先进入初始状态检查阶段，确认系统已经准备就绪后，才允许投入运行，这样可及时发现存在问题，避免出现事故。例如，若两个气缸在上电和气源接入时不在初始位置，这是气路连接错误的缘故，显然在这种情况下不允许系统投入运行。通常的PLC控制系统往往有这种常规的要求。3、供料单元运行的主要过程是供料控制，它是一个步进顺序控制过程。4、如果没有停止要求，顺控过程将周而复始地不断循环。常见的顺序控制系统正常停止要求是，接收到停止指令后，系统在完成本工作周期任务即返回到初始步后才停止下来。5、当料仓中最后一个工件被推出后，将发生缺料报警。推料气缸复位到位，亦即完成本工作周期任务即返回到初始步后，也应停止下来。按上述分析，可画出如图2-20所示的系统主程序流程图。图2-20主程序梯形图供料控制子程序的步进顺序流程则如下图2-21所示。图中，初始步S0.0在主程序中，当系统准备就绪且接收到启动脉冲时被置位。图2-21供料控制子程序流程图4.1.4调试与运行（1）调整气动部分，检查气路是否正确，气压是否合理，气缸的动作速度是否合理。（2）检查磁性开关的安装位置是否到位，磁性开关工作是否正常。（3）检查I/O接线是否正确。（4）检查光电传感器安装是否合理，灵敏度是否合适，保证检测的可靠性。（5）放入工件，运行程序看加工单元动作是否满足任务要求。（6）调试各种可能出现的情况，比如在任何情况下都有可能加入工件，系统都要能可靠工作。（7）优化程序。4.2加工单元PLC控制系统设计4.2.1工作任务只考虑加工单元作为独立设备运行时的情况，本单元的按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关应置于“单站方式”位置。具体的控制要求为：1、初始状态：设备上电和气源接通后，滑动加工台伸缩气缸处于伸出位置，加工台气动手爪松开的状态，冲压气缸处于缩回位置，急停按钮没有按下。若设备在上述初始状态，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。2、若设备准备好，按下启动按钮，设备启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。当待加工工件送到加工台上并被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作。③在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。HL2指示灯熄灭。3、在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。HL2指示灯熄灭。要求完成如下任务。（1）规划PLC的I/O分配及接线端子分配。（2）进行系统安装接线和气路连接。（3）编制PLC程序。（4）进行调试与运行。4.2.2PLC的分配、气路图及系统安装接线1、装置侧接线端口信号分配如表3-1所示表3-1加工单元装置侧的接线端口信号端子的分配输入端口中间层输出端口中间层端子号设备符号信号线端子号设备符号信号线2SC1加工台物料检测23Y夹紧电磁阀33B2工件夹紧检测342B2加工台伸出到位42Y伸缩电磁阀52B1加工台缩回到位51Y冲压电磁阀61B1加工压头上限71B2加工压头下限8#～17#端子没有连接6#～14#端子没有连接加工单元气动控制回路工作原理2、加工单元选用S7-224AC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出。PLC的信号表如表3-2所示，接线原理图如图3-9所示。表3-2加工单元PLC的I/O信号表输入信号输出信号序号PLC输入点信号名称信号来源序号PLC输出点信号名称信号来源1I0.0加工台物料检测装置侧1Q0.0夹紧电磁阀装置侧2I0.1工件夹紧检测2Q0.13I0.2加工台伸出到位3Q0.2料台伸缩电磁阀4I0.3加工台缩回到位4Q0.3加工压头电磁阀5I0.4加工压头上限5Q0.46I0.5加工压头下限6Q0.57I0.67Q0.68I0.78Q0.79I1.09Q1.0正常工作指示按钮/指示灯模块10I1.110Q1.1运行指示11I1.2停止按钮按钮/指示灯模块12I1.3启动按钮13I1.4急停按钮14I1.5单站/全线图3-9加工单元PLC的I/O接线原理图4.2.3编写和调试PLC控制程序1、编写程序的思路加工单元主程序流程与供料单元类似，也是PLC上电后应首先进入初始状态检查阶段，确认系统已经准备就绪后，才允许接收启动信号投入运行。但加工单元工作任务中增加了急停功能。为此，调用加工控制子程序的条件应该是“单元在运行状态”和“急停按钮未按”两者同时成立，如图3-12所示。图3-12加工控制子程序的调用这样，当在运行过程中按下急停按钮时，立即停止调用加工控制子程序，但急停前当前步的S元件仍在置位状态，急停复位后，就能从断点开始继续运行。加工过程也是一个顺序控制，其步进流程图如图3-13所示。图3-13加工过程的流程图从流程图可以看到，当一个加工周期结束，只有加工好的工件被取走后，程序才能返回S0.0步，这就避免了重复加工的可能。2、调试与运行（1）调整气动部分，检查气路是否正确，气压是否合理，气缸的动作速度是否合理。（2）检查磁性开关的安装位置是否到位，磁性开关工作是否正常。（3）检查I/O接线是否正确。（4）检查光电传感器安装是否合理，灵敏度是否合适，保证检测的可靠性。（5）放入工件，运行程序看加工单元动作是否满足任务要求。（6）调试各种可能出现的情况，比如在任何情况下都有可能加入工件，系统都要能可靠工作。（7）优化程序。4.3装配单元PLC控制系统设计4.3.1工作任务1、装配单元各气缸的初始位置为：挡料气缸处于伸出状态，顶料气缸处于缩回状态，供料仓上已经有足够的小圆柱零件；装配机械手的升降气缸处于提升状态，伸缩气缸处于缩回状态，气爪处于松开状态。设备上电和气源接通后，若各气缸满足初始位置要求，且供料仓上已经有足够的小圆柱零件；工件装配台上没有待装配工件。则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。2、若设备准备好，按下启动按钮，装配单元启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。如果回转台上的左料盘内没有小圆柱零件，就执行下料操作；如果左料盘内有零件，而右料盘内没有零件，执行回转台回转操作。3、如果回转台上的右料盘内有小圆柱零件且装配台上有待装配工件，执行装配机械手抓取小圆柱零件，放入待装配工件中的控制。4、完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。5、若在运行过程中按下停止按钮，则供料机构应立即停止供料，在装配条件满足的情况下，装配单元在完成本次装配后停止工作。6、在运行中发生“零件不足”报警时，指示灯HL3以1Hz的频率闪烁，HL1和HL2灯常亮；在运行中发生“零件没有”报警时，指示灯HL3以亮1秒，灭0.5秒的方式闪烁，HL2熄灭，HL1常亮。4.4.2PLC的分配、气路图及系统安装接线装配单元装置侧的接线端口信号端子的分配如表4-1所示。装配单元的I/O点较多，选用S7-226AC/DC/RLY主单元，共24点输入，16点继电器输出。PLC的I/O分配如表4-2所示。图4-19是PLC接线原理图。在单站运行时，警示灯没有使用，可不接线。装配单元的阀组是6个二位五通单电控电磁换向阀组成，如图所示。这些阀分别对供料，位置变换和装配动作气路进行控制，以改变各自的动作状态。装配单元气动控制回路表4-1装配单元PLC的I/O信号表输入信号输出信号序号PLC输入点信号名称信号来源序号PLC输出点信号名称信号来源1I0.0零件不足检测装置侧1Q0.0挡料电磁阀装置侧2I0.1零件有无检测2Q0.1顶料电磁阀3I0.2左料盘零件检测3Q0.2回转电磁阀4I0.3右料盘零件检测4Q0.3手爪夹紧电磁阀5I0.4装配台工件检测5Q0.4手爪下降电磁阀6I0.5顶料到位检测6Q0.5手臂伸出电磁阀7I0.6顶料复位检测7Q0.6红色警示灯8I0.7挡料状态检测8Q0.7橙色警示灯9I1.0落料状态检测9Q1.0绿色警示灯10I1.1摆动气缸左限检测10Q1.111I1.2摆动气缸右限检测11Q1.212I1.3手爪夹紧检测12Q1.313I1.4手爪下降到位检测13Q1.414I1.5手爪上升到位检测14Q1.5HL1按钮/指示灯模块15I1.6手臂缩回到位检测15Q1.6HL216I1.7手臂伸出到位检测16Q1.7HL317I2.018I2.119I2.220I2.321I2.4停止按钮按钮/指示灯模块22I2.5启动按钮23I2.6急停按钮24I2.7单机/联机4.4分拣单元的PLC控制及编程4.4.1工作任务1、设备的工作目标是完成对白色芯金属工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金属或塑料工件进行分拣。为了在分拣时准确推出工件，要求使用旋转编码器作定位检测。并且工件材料和芯体颜色属性应在推料气缸前的适应位置被检测出来。2、设备上电和气源接通后，若工作单元的三个气缸均处于缩回位置，则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。3、若设备准备好，按下启动按钮，系统启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。当传送带入料口人工放下已装配的工件时，变频器即启动，驱动传动电动机以频率固定为30Hz的速度，把工件带往分拣区。如果工件为白色芯金属件，则该工件对到达1号滑槽中间，传送带停止，工件对被推到1号槽中；如果工件为白色芯塑料，则该工件对到达2号