机电一体化技术与系统课程设计001

郑州电力职业技术学院郑州电力职业技术学院 课程设计说明书课程设计说明书 题题目目 机机电电一一体体化化技技术术与与系系统统课课程程设设计计 - --数控加工中心刀具换刀系统的设计 系系别别机电工程系 专专业业机电一体化专业 班班级级09 机电一班 姓姓名名赵晓伟 设设计计时时间间2011 10 指指导导教教师师刘光定 课 程 设 计 说 明 书 二二○一○一一一年年 二月月一日日 郑郑州州电电力力职职业业技技术术学学院院 课课程程设设计计任任务务书书 一、课程设计任务一、课程设计任务 设计一个数控加工中心刀具库换刀系统。 二、课程设计要求二、课程设计要求 刀具由 PLC 控制来实现其功能。斗笠式刀库装 6 把刀，从上向下看顺时针编号，以 机械手位置为基准， 刀号变大方向连续 3 把刀盘逆时针换刀； 刀号变小连续 2 把刀采用顺 时针旋转换刀。例如：假设 1 号刀为停留在机械手位置处时，调去 1 号刀时刀盘不动作； 调取 5、6 号刀时刀盘顺时针旋转，调去 2、3、4 号刀时，刀盘逆时针旋转。 三、课程设计的参数设置三、课程设计的参数设置 （1）寄存器 D0;机械手当前位置寄存器。 （2）寄存器 D1 ：程序刀号寄存器。 （3）寄存器 D3 ：偏差寄存器。 （4）参数 K ：参数 K1 、K2 、K3 、K4 、K5 、K6 分别为 1、2、3、4、5、6。 四、课程设计过程四、课程设计过程 第一节第一节 PLCPLC 基本介绍基本介绍 可编程器的定义和产生： 可编程控制器简称 PLC 于 1968 年美国的汽车工业首先提出 了可编程控制器的概念，在 1987 年 2 月，国际电工委员会（IEC）在可编程控制器的标 准中做可如下定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应 用而设计，他采用用可编程序的存储器逻辑运算、 顺序控制、定时、 技数和算术运算等操 1 课 程 设 计 说 明 书 作的指令，并通过数字式和模拟式的输入\ 输出接口。控制各种类型的机械或生产过程， 可编程控制器及其有关外围设备易于工业控制系统连成一个整体， 并已于扩充其功能。 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logicntroller,PLC)， 它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机的工 业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编 程控制器，简称 PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer) 的简称混淆， 所以将可编程序控制器简称PLC,plc 自 1966 年美国数据设备公司 （DEC）研制出现， 现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。图1—1PLC 简单认 识。 图 1-1(PLC 认识) 可编程控制器的特点：可靠性强，抗干扰能力强，平均无故障的时间可达到 30 万小 时以上；适用性强，应用灵活；编程方便，易于使用；具有各种接口，与外围设备连接方 便，适应范围广；功能完善具有模拟和数字输入\ 输出、逻辑运算、定时、计数、数据处 理、通信、人机对话、自检、记录和显示等功能，可实现顺序控制、逻辑控制、顺序控制、 位置控制和生产过程控制， 通过编程器在线和离线修改程序， 就能更改系统的控制功能及 要求。 可编程控制器的应用： 可编程控制器近年来不断发展和完善， 目前他已广泛应用于机 械制造、石化、冶炼、电力轻纺、汽车、交通及各种机电产品的生产中，其应用类型包括 以下几种：顺序控制和时序控制；过程控制；数据处理；联网和显示打印。 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相 2 课 程 设 计 说 明 书 同，基本构成为： a、电源：PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、 可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分 重视。一般交流电压波动在 +10%(+15%) 范围内，可以不采取其它措施而将PLC 直接 连接到交流电网上去 b. 中央处理单元 (CPU) ；中央处理单元 (CPU)是 PLC 的控制中枢。它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储 器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运 行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映 象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定 执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执 行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的 输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC 的可靠性，近年来 对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统，或采用三CPU 的表决式系统。这样，即使 某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。 c、存储器：存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储 器称为用户程序存储器。 d、输入输出接口电路：①现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电 路，作用是 PLC 与现场控制的接口界面的输入通道。②现场输出接口电路由输出数 据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC 通过现场输出接口电路向现场 的执行部件输出相应的控制信号。 e、功能模块 :如计数、定位等功能模块 . f、通信模块: 如以太网、RS485 、Profibus-DP 通讯模块等。 三菱 PLC 的主要特点为： ① 结构灵活不受环境的限制， 有电即可组建网络， 同时可以灵活扩展接入端口 数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与WLAN 媲美。 ② 传输质量高、速度快、带宽稳定；可以很平顺的在线观赏DVD 影片，它所提 供的 14Mbps 带宽可以为很多应用平台提供保证。最新的电力线标准HomePlug AV 3 课 程 设 计 说 明 书 传输速度已经达到了200Mbps ；为了确保QoS，HomePlug AV采用了时分多路访问 （TDMA）与带有冲突检测机能的载体侦听多路访问（CSMA）协议，两者结合，能够 很好地传输流媒体。 ③ 范围广；无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做 到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设N 多个 AP 才能满足需求，而且同样不 能避免信号盲区的存在。而电力线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网 络无法比拟的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电 力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的发展 空间。终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目， 打电话或者是可视电话。 ④ 低成本；充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资 源。无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也 节省了人力。相对传统的组网技术，PLC 成本更低，工期短，可扩展性和可管理性 更强。目前国内已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为50-80 元/月左