《可编程序控制器应用》-机电一体化加工与传送单元课程设计.doc

信息与电气工程学院
课程设计说明书
（2013 /2014 学年 第 2 学期）

课程名称 ： 《可编程序控制器应用》课程设计
题 目 ： 机电一体化加工与传送单元
专业班级 ： 电气
学生姓名 ： ***
指导教师 ： * **
设计周数 ： 2 周
设计成绩 ：

2014 年 7 月 9 日

目录
1、课程设计目的 1
2、原始数据及主要任务 1
3、机电一体化简介 1
4、可编程序控制器简介 2
5、课程设计正文 2
5.1系统分析 2
5.2加工单元设计 4
5.2.1加工原理图 4
5.2.2加工单元梯形图程序 4
5.3传送单元设计 8
5.3.1传送单元原理图 8
5.3.2传送单元梯形图程序 8
6、课程设计总结 13
7、参考文献 14

1、课程设计目的
1.掌握PLC控制的基本原理, 掌握步进电动机的驱动、传感器的原理及使用。
2. 掌握采用远程I/O通信网络系统实现了加工传送的PLC顺序控制。
3.熟悉PLC梯形图编程语言的运用，提高个人的动手能力。
2、原始数据及主要任务
加工单元：当工件被送到锁紧槽后，拉缸向后，将工件锁紧，然后钻机启动，并缓慢下降，当到达规定位置后钻机上升，升至顶端后停转，这时拉缸复位向前，并发出信号，将控制权移交给下一站。
传送单元：接到信号后，旋臂顺时针旋转180°，当到达工件上方时，旋臂下降，再抽真空，工件被吸住后，旋臂上升至顶端，并逆时针旋转180°后旋臂真空释放将工件放置在立体仓库的接料库位上，为下次动作作准备。
技术要求：加工单元：1、钻机旋转 2、钻机上下运动 3、锁紧槽锁紧（既拉缸向后）后，钻机才能旋转并下降 4、锁紧槽释放后要发出一个信号给下一站
传送单元：1、旋臂做上下运动。2、旋臂顺时针或逆时针转180°。3、用真空吸取工件。
3、机电一体化简介
3.1、机电一体化技术
机电一体化技术是在以微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术。从系统理论出发根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。
3.2、机电一体化发展前景
机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。中国是从20世纪80年代初开始进行机电一体化技术方面的研究和应用的。虽然经过20多年的努力取得了一定成果，但与发达国家相比仍有相当差距。为了加快发展、缩小与发达国家的差距，需要我们在产业政策、金融政策和市场导向上，对机电一体化技术和产业予以积极支持，主要包括：国家在政策上对机电一体化技术给予大力支持，特别是涉及基础技术、综合技术等方面，要给予强有力的财政和各种扶助。由于机电一体化技术是各种高新技术的综合和升华，需要多学科、多技术、多种机构协调研发，这也对技术研发机构和产业界的协调能力提出了挑战，因而需要继续发挥主管部门的作用。
3.3、机电一体化应用领域
数控机床
1、总线式、模块化、紧凑型的结构，即采用多CPU、多主总线的体系结构。
机电一体化技术2、开放性设计，即硬件体系结构和功能模块具有层次性、兼容性、符合接口标准，能最大限度地提高用户的使用效益。
3、智能化设计。系统能提供面向车间的编程技术和实现二、三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制。
4、能实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务或控制多台和多种机床的能力，并将刀具破损检测、物料搬运、机械手等控制都集成到系统中去。
5、以单板、单片机作为控制机，加上专用芯片及模板组成结构紧凑的数控装置。
4、可编程序控制器简介
可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。
5、课程设计正文

5.1 系统分析
加工单元：
本单元工件被送到锁紧槽后，拉缸向后，将工件锁紧，然后钻机启动，并缓慢下降，当到达规定位置后钻机上升，升至顶端后停转，拉缸复位向前，并发出信号，将控制权移交给下一站。

传送单元：
本单元由旋臂，底盘和吸盘组成。旋臂有步进电机驱动，可以顺逆时针旋转。底盘有步进电机驱动，可以上下伸缩。吸盘可以采用抽真空的方法抓取和释放工件。步进电机驱动器输入信号共有三路，他们是:步进脉冲信号CP、方向电平信号DIR、脱机电平信号FREE.

5.2加工单元设计

5.2.1加工原理图

5.2.2加工单元梯形图程序
主程序：

手动子程序

自动子程序：

5.3传送单元设计
5.3.1传送单元原理图

5.3.2传送单元梯形图程序
主程序：

手动子程序：

自动子程序：

步进电机子程序：

6、课程设计总结
两个星期的PLC设计，使我对PLC硬件有了更进一步的认识和了解，感觉到上课学的东西必须实践才能掌握的更好，这次课设基本上不是很难，除了步进电机部分，其余部分都还是比较好写，调试过程中遇到了很多前后矛盾的地方，最后基本是通过加M0.X存储器限制解决的，本这次课程设计我发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在实际运用中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才能解决。这也激发了我今后要更加努力的学习，对我以后的学习产生了积极的影响。
这次课程设计多谢各位老师的指导，完成的非常好，本次设计加深了我对PLC的了解，提高了实际操作能力，对以后工作也有好处，最后谢谢老师的指导!
7、参考文献
[1] 权明富,齐佳音,舒华英.客户价值评价指标体系设计[J].南开管理评论,2004,7(3):17-18.
[2]SIEMENS SIMATICS7-200可编程序控制。
[3]可编程序控制器-宋伯生编著，中国劳动出版社，1998.8.

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评 语

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成 绩

指导教师
（签字）

年 月 日
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