基于PLC的冲孔加工机控制系统样本.doc

毕 业 设 计（论文） 任 务 书

学生姓名：

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系部：

毕业设计
论文题目：
基于PLC冲孔加工机控制系统
完毕日期：

设计地点：

指引教师：

系部负责人：

发任务书日期：
毕业设计（论文）任务内容
一、设计内容：
1．对本课题总体简介：
老式自动控制系统由继电器—接触器控制构成，存在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺陷。随着PLC普及和完善，以及PLC自身所具备高可靠性、易编程修改特点，在自动控制系统中应用获得了良好效果。基于PLC冲孔加工机控制系统示意图如下所示。

①系统由5个流程构成：复位流程，清除残存工件；工件补充流程，依照有无工件控制传送带启停；冲孔流程，依照冲孔位置有无工件控制冲孔机与否实行冲孔加工；测孔流程，检测孔加工与否合格，由此判断工件解决方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。
②由于只有一种放在工件补充位置PH0来侦测工件有无，而此外钻孔、测孔及搬运位置并没有其她传感装置，那么应如何得知相应位置有无工件呢？本题所使用方式是为工件补充、钻孔、测孔及搬运设立4个标志，即M10-M13。当PH0侦测到传送带送来工件时，则设定M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13左移一种位元，亦即M11为1,钻孔机因而标志为1而动作。其她依此类推，测孔机依标志M12动作、包装搬运依M13动作。

2．重要内容：
①工件补充、冲孔、测试及搬运可同步进行。
②工件补充由传送带（电机M0驱动）送入。
③工件搬运分合格品及不合格品两种，由测孔某些判断。若测孔机在设定期间内能测孔究竟（MS2 ON），则为合格品，否则即为不合格品。
④不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，让不合格工件自动掉入废料箱；若为合格品，则在工件到达 搬运点后，由B缸抽离隔离板，让合格工件自动调入包装箱。
3. 对完毕课题内容详细规定：
依照控制规定编写毕业论文，内容涉及：
①设计过程和关于阐明
②PLC硬件配备电路。
③PLC状态转移图。
④PLC控制程序(梯形图和指令表)，用仿真软件和编程软件将程序录入计算机并进行模仿调试。
⑤其她阐明（如设计过程中遇到问题及解决办法、对课程设计心得等）。

二、时间安排与规定：
序号
日期（起止周数）
设计（论文）工作进度
1
7月2日～7月15日
收集有关资料及关于专利文献。
2
7月16日～7月31日
编制电气控制总体方案。
3
8月1日～8月15日
PLC硬件配备电路。
4
8月16日～8月31日
PLC状态转移图。PLC控制程序(梯形图和指令表)，用仿真软件和编程软件将程序录入计算机并进行模仿调试。
5
9月1日～9月20日
毕业论文撰写。
三、其她需要阐明事项：
毕业设计（论文）撰写内容与格式规定必要严格按照学院教务处规定格式执行(分别详见附件2和3)。
在设计过程中,同窗们要以严谨科学态度，求实创新精神,独立地保质保量完毕毕业设计任务。

注：任务书由指引教师填写

摘要

随着计算机工业控制技术不断发展，计算机监控技术日趋完善，PLC（Programmable logic controller程序逻辑控制）工业控制系统为各式各样自动化控制设备提供了非常可靠控制应用，其重要因素在于它可觉得自动化控制应用提供安全可靠和比较完善解决方案。基于冲孔加工程序流程特殊性，PLC在自动加工行业中逐渐使用。
老式冲孔加工系统是由工人将工件一件一件放置在冲孔模具上，然后冲压机动作完毕冲孔，工人在取出工件。该办法构造简朴，但效率低，成本高，易发生事故。随着PLC普及和完善，以及PLC自身所具备高可靠性、易编程修改特点，在自动控制系统中应用获得了良好效果。本文以冲孔加工机自动控制系统通过PLC控制来实现工件补充，气压冲孔，测控与工件搬运四大功能来提高生产效率，减少生产成本。详细为控制运送工件传送带启停，根具冲孔位置有无工件控制冲孔机与否实行冲孔加工，检测孔加工与否合格，由此判断工件解决方式以及将不合格工件放入废料箱，将合格工件放入包装箱。

核心词：PLC控制、冲孔加工系统、自动控制

目录
1 引言 1
1.1 PLC发展前景 1
1.2 PLC构造 1
2 本设计任务描述 2
2.1工作内容 2
2.2 功能分析 3
2.3 整个流程I/O分派表 4
2.4 原点复位流程 5
2.5 工件补充流程 6
2.6 气压冲孔流程 6
2.7 测孔流程 7
2.8 工件搬运流程 8
2.9 整个控制系统顺序功能图 8
2.10 PLC冲孔加工机控制系统梯形图 10
2.10.1 PLC冲孔加工机控制系统梯形图编制 10
2.10.2 PLC冲孔加工机控制系统程序编制 13
2.10.3 PLC冲孔加工机控制系统仿真效果图 16
3 总结 20
4 道谢 21
5 参照文献 22

1 引言
1.1 PLC发展前景
在工业生产过程中，大量开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作控制，及大量离散量数据采集。老式上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置规定，次年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术控制装置，初次采用程序化手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了以便，也为了反映可编程控制器功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快时期，年增长率始终保持为30~40%。在这时期，PLC在解决模仿量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处在统治地位DCS系统。PLC具备通用性强、使用以便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简朴等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中地位，在可预见将来，是无法取代。
1.2 PLC构造
从构造上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC涉及CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一种不可拆卸整体。模块式PLC涉及CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配备。
　CPU构成:CPU是PLC核心，起神经中枢作用，每套PLC至少有一种CPU，它按PLC系统程序赋予功能接受并存贮顾客程序和数据，用扫描方式采集由现场输入装置送来状态或数据，并存入规定寄存器中，同步，诊断电源和PLC内部电路工作状态和编程过程中语法错误等。进入运营后，从顾客程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定任务产生相应控制信号，去指挥关于控制电路。CPU重要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系数据、控制及状态总线构成，CPU单元还涉及外围芯片、总线接口及关于电路。内存重要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少构成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU内部电路，但对各某些工作机制还是应有足够理解。CPU控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参加运算，并存储运算中间成果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC重要参数，它们决定着PLC工作速度，IO数量及软件容量等，因而限制着控制规模。
I/O模块：PLC与电气回路接口，是通过输入输出某些（I/O）完毕。I/O模块集成了PLCI/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模仿量输入（AI），模仿量输出（AO）等模块。
　电源模块：PLC电源用于为PLC各模块集成电路提供工作电源。同步，有还为输入电路提供24V工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（惯用为24VDC）。1.6 底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间联系，使CPU能访问底板上所有模块，机械上，实现各模块间连接，使各模块构成一种整体。
2 本设计任务描述
2.1工作内容
a) 工件补充、冲孔、测孔以及搬运可同步进行。
b) 工件补充由传送带（电机M0驱动）送入。
c) 工件搬运分合格品和不合格品两种，其合格与不合格由测孔不分判断完毕。若测孔机在规定期间内能测孔究竟（MS2为ON）则为合格品，否则为不合格品。
d) 不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，不合格工件掉入废料箱；合格品在检测完毕后，B缸抽离隔离板，合格品掉入包装箱。
e) 工作图 （见图 1-1）

图 1-1 冲孔加工机工作图

2.2 功能分析
a) 系统由5个流程构成，复位工程，清除残存工件工工件补充流程，依照有无工件控制传送带启停，冲孔流程，依照判断冲孔位置有无工件控制冲孔机与否实行冲孔加工，测孔流程，检查孔加工与否合格，检查方式为如果在规定期间内测孔机能测孔究竟，则该工件为合格品，否则为不合格品。然后将合格品放入包装箱，不合格品放入废料箱。
b) 本设计将工件补充，冲孔，测孔以及搬运设立为4个标志，即M10-M13。当PH0检测到传送带送来工件时，则设定M10值为1当转盘转动后，左移指令将M10-M13左移一种位元，即M11为1，因而钻孔机标志为1时动作，当M12为1时测孔机动作，当M13为1时，进行包装搬运。
c) 工件搬运流程：当传送带传送后在两种状况下动作才会结束一是PH0测得工件已补入，二是设定期间到后PH0仍未检测到工件。
d) 冲孔流程：当M11为1时，表达冲孔机位置有工件，此时冲孔机动作，开始冲孔。冲孔完毕后，MS0为ON，冲孔机退回，直到MS1为ON时，冲孔机停止退回。
e) 测孔流程：当M12为1时，表达测孔机位置有工件。此时测孔机动作，进行测孔。若在规定期间内测孔究竟，即MS2为ON，表达该工件为合格品，则测孔流程结束，将工件送到包装箱；若在规定期间内没有测孔究竟，则阐明冲孔过程失败，此工件为不合格品。此时需要做如下动作：
f) 清除工件
g) 驱动A缸抽动隔离板，将不合格品放入废料箱。并延时一段时间，保证工件掉入废料箱。
h) 工件搬运流程：当M13为1时表达搬运位置有工件，此时B缸动作，抽离隔板，工件掉入包装箱，并延时一段时间，以保证工件掉入包装箱。

2.3 整个流程I/O分派表
整个流程I/O分派表
输入
输出
输入继电器
作用
输出继电器
作用
X000
STOP按钮
Y000
M0
X001
START按钮
Y001
M1
X002
PH0
Y002
A缸
X003
PH1
Y003
B缸
X004
MS0
Y004
冲孔
X0005
MS1
Y005
测孔
X006
MS2

X007
MS3

表1-1整个流程I/O分派表

2.4 原点复位流程
（见图1-2）

图 1-2 原点复位流程

此流程是清除工作台上残存零件，保证补充工件之前已将残存工件清除不影响工作正常进行。

2.5 工件补充流程
（见图1-3）

图1-3工件补充流程

此流程是将手工填充工件通过传送带运送到工作台上。

2.6 气压冲孔流程
（见图1-4）

图 1-4气压冲孔流程

此流程是如果检测到有工件需要冲孔，冲孔机将进行冲孔动作。

2.7 测孔流程
（见图1-5）

图 1-5气压冲孔流程

此流程是检测被冲孔工件与否合格，并将合格与不合格工件进行分类解决。

2.8 工件搬运流程
（见图1-6）

图 1-6工件搬运流程

将冲孔合格工件搬运到包装箱。

2.9 整个控制系统顺序功能图
（见图1-7）

图 1-7整个控制系统顺序功能图

2.10 PLC冲孔加工机控制系统梯形图
2.10.1 PLC冲孔加工机控制系统梯形图编制
依照题目所给规定，合理选用器件，编制合理梯形图，以达到预期效果，实现PLC冲孔加工机控制系统自动控制，梯形图编制（见图1-8）

图 1-8 PLC冲孔加工机控制系统梯形图

2.10.2 PLC冲孔加工机控制系统程序编制
依照所编制对的梯形图，写出PLC冲孔加工机控制系统程序。程序如下：（见图1-9）

见图1-9 PLC冲孔加工机控制系统程序

2.10.3 PLC冲孔加工机控制系统仿真效果图
（见图1-10）

图1-10 PLC冲孔加工机控制系统仿真效果图

3 总结
本次课程设计对我受益匪浅，让我系统性地结识和全面地掌握了也全面地掌握了PLC编程和调试技术，对plc梯形图、指令表、外部接线图及PLC设计原理有了更进一步理解。让我将寻常学PLC编程及应用办法学以致用，使我PLC编程能力有了很大提高和进步，让我对PLC应用有了进一步细致理解。也对Pro／E软件技术应用，对其基本概述、基本2D草图绘制（草绘模式、基本几何图形绘制、草图编辑、草图几何约束操作、尺寸标注与修改）、基本实体特性绘制（新建零件文献操作办法、拉伸、旋转、扫描、混合等特性操作）、基准特性应用（基准平面、基准轴、基准点、基准坐标系、基准曲线）、工程图特性设计（孔、筋、圆角、倒角、拔模）、特性操作（特性删除、隐含与恢复、插入、修改与定义、复制、阵列、图层操作）、高档实体特性应用（可变剖面扫描特性、扫描混合特性、螺旋扫描特性）、曲面特性应用（基本曲面特性应用、边界混合曲面特性，曲面特性编辑、曲面实体化），零件装配设计（装配约束类型、基本操作、编辑操作）、及PRO／E工程图（基本操作、工程图环境变量、图框格式与标题栏、工程图详细操作）基本操作等有了更进一步理解。也让我理解了关于更多设计理念来源于实际，从中找出最适合设计办法。同步遇到问题要和同窗互相讨论交流。让我将寻常学基本技能及应用办法学以致用，使我综合应用能力有了很大提高和进步。
一方面，寻找关于资料和课题并且研究设计方案，进行设计总体规划，理清课程设计思路，但是将这些详细方案贯彻到每一种设计环节和环节中，难免会浮现某些错误，这就需要在进行设计过程中运用所掌握知识认真排查错误因素，多方面思考问题，不断地改正自己设计局限性之处和错误。
另一方面，运用所学知识对设计零件进行优化设计，最后进行合理装配，得到所需最后设计产品。对于机床电器控制，对硬件电路工作原理和可编程知识掌握是进行下一步软件设计核心。进入设计方案和详细编程与调试运营阶段，在这个阶段中，对系统需求分析和如何采用模块化设计思想是设计方案重要解决问题。在没有任何有价值参照资料状况下，通过不断地设计尝试和重复地设计调试初步解决了问题。

4 道谢
随着片片枫叶到来，毕业设计也接近了尾声。通过几周奋战我毕业设计终于完毕了。在没有做毕业设计此前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己看法有点太片面。毕业设计不但是对前面所学知识一种检查，并且也是对自己能力一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己本来知识还比较欠缺。自己要学习东西还太多，此前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一种长期积累过程，在后来工作、生活中都应当不断学习，努力提高自己知识和综合素质。在整个设计中我更加理解到了：
什么是毕业论文？毕业论文就是高等院校毕业生提交一份有一定学术价值文章。它是大学生完毕学业标志性作业，是对学习成果综合性总结和检阅，是大学生从事科学研究最初尝试，是在教师指引下所获得科研成果文字记录，也是检查学生掌握知识限度、分析问题和解决问题基本能力一份综合答卷。
大学生撰写毕业论文目：重要有两个方面；一是对学生知识有关能力进行一次全面考核。二是对学生进行科学研究基本功训练，培养学生综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题能力，为后来撰写专业学术论文打下良好基本。
在此要感谢我指引教师张彦对我悉心指引，感谢教师给我协助。在设计过程中，我通过查阅大量关于资料，与同窗交流经验和自学，并向教师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作能力，树立了对自己工作能力信心，相信会对此后学习工作生活有非常重要影响。并且大大提高了动手能力，使我充分体会到了在创造过程中摸索艰难和成功时喜悦。虽然这个设计做也不太好，但是在设计过程中所学到东西是这次毕业设计最大收获和财富。水木机电，春风化雨，教我育我，终身难忘！

5 参照文献
（1）廖常出 可编程序控制器应用技术（第五版）
（2）张汉兵，叶伯生，杨道善 数控系统中内嵌式PLC梯形图编程软件实现.组合机床与自动化加工技术，( 12)：26-28
（3）周峰， 王新华等 软PLC编辑系统设计与实现.计算机工程程与应用， (7)：111—113
（4）张运波 PLC梯形图设计中核心技术.
（5）辛舟 PLC 控制侧窗自动冲孔模设计 机械与电子,(10)：53-54
（6）薛东彬，王浩钢. 基于PLC 票据自动冲孔机控制系统设计 自动化技术与应用，，24(11)：43-45.
（7）宋曲家 筛板冲孔自动送料装置设计（研究生论文）
（8）梅丽凤，杜丽芬，陈英辉，赵越岭 双头冲孔机PLC控制系统设计与实现辽宁工业大学学报(自然科学版)
（9）王敏，孙继武，杜华 基于PLC普通车床控制系统改造 长春工程学院学报
（10）李炽岚机床数控系统PLC编辑器设计（研究生论文）