基于PLC的精密滚柱直径筛选控制系统设计

兰州交通大学毕业设计答辩2012年6月精密滚柱直径筛选控制系统设计•姓名：xxx•学号：200808549•指导老师：xxx•专业：自动化论文内容•1.课题的研究背景、意义及目标•2.系统设计、硬件配置及程序•3.系统运行调试•4.结论一、设计的研究背景、意义及目标•1.设计背景及意义在机械行业中，轴承是重要的标准零件之一，其质量好坏在一定程度上影响整个机械系统的性能。轴承产品精度的高低与性能的好坏是靠仪器、设备来检测和判断的。因此，轴承检测仪自身是否先进，将直接影响到轴承产品检测的准确性和可靠性。•2.设计的目标本设计是基于PLC的自动分选系统，其功能是对滚柱直径进行连续测量，将被测参数转变为电信号，再经电路放大、逻辑运算处理后，控制相应的执行机构，完成滚柱的自动分选。二、系统设计及硬件配置1.精密滚柱直径筛选控制系统示意图系统由1个落料管、1个推料气缸、1个误差测量机构、1个限位挡板、7个料斗及料斗电磁翻板组成。在落料管的低端装有缺料传感器B0，有料时为0，无料时为1；推料气缸为双作用气缸，由电控阀TA和TB控制，当TB得电时，气缸缩回，TA得电时气缸伸出，在气缸的两端各装1个位置传感器（常开），气缸缩回到位时B8-1为动作，气缸伸出到位时B8-2动作；测量机构的钨钢测头，在弹簧的作用下能自然接触被测滚柱，不需要驱动装置，测量机构可根据滚柱直径误差大小输出-10～+10V的电压信号；限位挡板装有位置传感器B9（常开），挡板伸出到位时B9动作，缩回到位时B9复位；在7个料斗入口处均装有1个光电传感器(B1～B7，常开)及1个电磁翻板(Y1～Y7)，每落下一个滚柱，光电传感器就产生一个脉冲信号以便对落下的滚柱进行计数2.系统控制要求•(1)在初始状态下（限位挡板处于伸出位置、推料气缸处于伸出位置、各料斗的电磁翻板均处于关闭位置），按启动按钮，系统首先检查落料管有无滚柱，如果无滚柱，则发出报警信号（按消警按钮可以消除警报），补充滚柱后需再按启动按钮；如果有滚柱，则推料气缸缩回，被测滚柱由落料管落下，然后推料气缸伸出将滚柱推到钨钢测头下方，完成送料过程。•(2)当滚柱被推到钨钢测头下方时，即限位挡板的位置，钨钢测头开始测试滚柱直径的误差，并将测量值送相敏检波放大器处理，再送电压放大器放大，最后将与直径误差值成正比的电压值(±10V)送PLC的模拟量输入模块进行处理，根据误差的大小来决定打开哪一个翻板(Y1～Y7)，再由电磁机构将限位挡板抽离，滚柱在推料气缸的作用下落入对应料斗并计数；如果料斗计数满，则发出报警信号（按消警按钮可消除警报），更换料斗后可再按启动按钮继续进行滚柱测量；如果料斗计数器未满，则直接进入下一个滚柱的测量，并如此循环。•(3)按下停止按钮，系统停机并复位；限位挡板伸出，推料气缸伸出，各电磁翻板关闭。3.PLC系统硬件配置根据控制要求，系统有7个电磁翻板驱动器Y1～Y7；1个电磁挡板驱动器Y9；2个双作用气缸的电磁阀驱动(TA和TB)；7个料斗满指示灯H1～H7；1个落料管缺料指示灯H0；1个报警器HA；1个启动按钮；1个停止按钮；1个消警按钮；1个落料管缺料传感器B0；7个料斗落料传感器B1～B7；2个推料气缸位置传感器；1个电磁挡板位置传感器；1个测量机构。所以至少需要19个数字量输出端子、14个输入端子和1个模拟量输入通道。滚柱直径筛选系统输入端子接线图滚柱直径筛选系统输出端子接线图4.模拟量的设置由于测量机构所产生的信号为±10V的模拟量电压信号，所以需要通过模拟量输入模块将误差信号送入PLC进行比较处理。可以将模拟量输入模块转换后的数字-32768～+32768用整数规范化功能子程序进一步转换为0～100的实型数字。•如果误差值＜15，则将滚柱送入料斗1；•如果30＞误差值≥15，则将滚柱送入料斗2；•如果45＞误差值≥30，则将滚柱送入料斗3；•如果55≥误差值≥45，则将滚柱送入料斗4；•如果70≥误差值＞55，则将滚柱送入料斗5；•如果85≥误差值＞70，则将滚柱送入料斗6；•如果误差值＞85，则将滚柱送入料斗7。以料斗3和料斗4为例，程序下图所示。•测量结果的规格化处理：调用规格化处理功能子程序FC105直接读取PIW288模拟量输入通道测量值(-32768～+32768)，并进行0～100的规格化处理，处理结果送入MD80。程序如图4.9所示。程序中使用M20.0的常开触点与常闭触点并联控制BIPOLAR端子状态为1，以实现对双极性数据进行规格化处理。三、系统运行调试•1.启动组织模块为了保证系统上电时退料缸Y8处于伸出位置、电磁挡板Y9处于伸出位置，所以在启动组织块OB100中设置了系统初始化程序。程序如下图所示，将SB1的常开触点和常闭触点并联可以保证初始化操作被执行。•2.主循环组织块OB1除了启动组织块OB100以外，功能子程序FC1～FC3必须通过OB1的调用才能被执行并实现相应的控制或处理功能。程序如图4.12所示。•3.系统运行调试调试步骤：•(1)手动设置筛选直径范围在45＞MD80≥30，按启动按钮SB1进入工序1，推料缸Y8缩回，等待滚柱从落料管落下；•(2)滚柱落下后，推料缸Y8伸出，将被测滚柱推到钨钢测头下方即限位挡板的位置；•(3)钨钢测头开始对滚柱进行测试；•(4)料斗3的电磁翻板，然后电磁挡板Y9缩回；•(5)进入工序5，被测滚柱落入料斗3，料斗计数器C3计数，然后电磁翻板Y3关闭，电磁挡板Y9伸出；•(6)进入工序1，准备开始下一个滚柱的筛选。仿真结果如下图所示四、总结本文针对精密滚柱直径筛选系统进行了分析和设计，简述了轴承直径分选系统的工作原理，建立了轴承直径检测分选的PLC控制，通过轴承检测系统中的PLC控制，减轻了工人劳动强度，提高了轴承检测精度和分选效率，提升了轴承检测的自动化程度。取得的主要研究成果如下：(1)设计的供料系统把待加工的滚柱从落料管中分离出来，按照控制要求，定量、定时、定向地送到加工位置，为下一步的测量做好准备工作。(2)运用传感器技术和PLC模拟量输入功能，对滚柱的直径进行筛选，通过压电传感器将直径误差转换为电信号输入PLC模拟量输入模块进行处理，判断误差范围，从而为分料系统做好准备。(3)使用PLC的计数功能，对筛选后落入料斗的滚柱数目进行计数，并通过声光报警器及时将料斗内是否缺料或者料满的信号输入PLC进行处理，实现了滚柱直径检测分选过程的自动化。需进一步研究的问题：•(1)本文所用的是基于PLC的滚柱直径测量及分选系统，只是初步对不同外径的滚柱进行了筛选，可以进一步对滚柱的内外径进行更高精度的分选。•(2)本文所用的检测系统属于直径误差检测方向，可以进一步对滚柱表面的凹凸度进行检测，可以用于对轴承表面裂纹的检测，确保轴承的使用寿命和筛去生产过程中的次品。