PLC气动装置课设最终

第一章绪论 2第二章设计过程 42.1PLC在气压传动控制的工作原理 42.2气压传动控制的工艺过程分析 52.3气压传动机械手的电磁阀状态表 62.4PLC点数的确定及I/O地址分配 72.5 PLC电气接线图 82.6气压传动系统的单步单循环顺序功能图 92.7气压传动控制的运行梯形图 10第三章程序调试 13第四章结论 14第五章参考文献 15第一章绪论气压传动系统按照选用控制元件来分类，主要可分为如下几类：气阀控制系 统，逻辑元件控制系统，射流元件控制系统 其中气阀控制系统又分为全气阀控制系 统与电子电气控制，电磁阀转换系统。气压传动系统组成1气源装置 获得压缩空气的设备，空气净化设备。如空压机，空气干燥机等 2执行元件 将气体的压力能转 换成机械能的装置，也是系统能量输出的装置。如气缸，气马达等3控制元件用以控制压缩空气的压力，流量，流动方向以及系统执行元件工作程序的元件。如压 力阀，流量阀，方向阀和逻辑元件等4辅助元件起辅助作用，如过滤器，油雾器，消声器，散热器，冷却器，放大器及管件等。气压传动的优缺点，优点 1、用空气做介质，取之不尽，来源方便，用后直 接排放，不污染环境，不需要回气管路因此管路不复杂。2、空气粘度小，管路流动能量损耗小，适合集中供气远距离输送。3、安全可靠，不需要防火防爆问题，能在高温，辐射，潮湿，灰尘等环境中工作。4、气压传动反应迅速。5、气压元件结构简单，易加工，使用寿命长，维护方便，管路不容易堵塞，介质不存 在变质更换等问题。缺点1、空气可压缩性大，因此气动系统动作稳定性差，负载变化时对工作速度的影响大。 2、气动系统压力低，不易做大输出力度和力矩。 3、气控信号传递速度慢于电子及光速，不适应高速复杂传递系统。4、排气噪音大。气压传动系统是以压缩空气为工作介质，依靠密闭工作容积变化相等的原则， 实现动力传递和项目控制的系统。气压传动的基本工作原理是与液压传动相似的。 要在理解液压传动工作原理的基础上来理解气压传动的工作原理。液压传动中的压 力的传递 （力比例关系 、运动传递 （运动关系 、功率关系及其计算公式同样适用于 气压传动。因此，在气压传动中工作压力取决于负载，而与流人的气体多少无关； 活塞的运动速度取决于进入气缸的气体流量，而与气体压力大小无关，仍然是两个 重要的基本概念。同样在气压传动中的功率 P可以用压力p和流量q的乘积来表 示，压力p和流量q仍是气压传动中的两个重要参数。一、空气的物理性质自然界的空气是由若干气体混合组成的，其主要成分是氮 （N2和氧（02，其他气体占的比 例极少。此外空气中常含有一定量的水蒸气，我们把含有水蒸气的空气称为湿空 气。大气中的空气基本上都是湿空气。我们把不含有水蒸气的空气称之为干空气。 二、 压缩空气的析水量 在一定的温度下，湿空气中所能含有的水蒸气的量存在一个极限值，这就是饱和绝 对湿度或饱和含湿量。这个极限值随温度的上升而上升。在一般情况下，湿空气的 含湿量是小于饱和含湿量的，湿空气处于不饱和状态。当含湿量超过饱和值时，水 分就再也不能以蒸气状态存在于空气中。而要变成水滴凝析出来，这种情况经常发 生在湿空气冷却的时候。使湿空气中的水蒸气因冷却而开始凝析成水的温度，称为 该湿空气的露点。湿空气被压缩后，使原来在较大体积内含有的水蒸气都要挤到较 小的体积里来，这样单位体积里所含的水蒸气量增大。因为压力的上升必定伴随着 温度的上升，因此，气体的相对湿度总的来说变化不太大。但是压缩空气一旦被冷 却下来，其相对湿度将大大增加。到温度降到露点以下，水蒸气就要凝析出来。本次课设主要目的是通过介绍气动元器件工作原理 , 运用气动回路各种控制形 式实现顺序动作 , 能够让学生充分了解气动自动化控制技术 , 并初步掌握气动回路 的设计方法。在常用气动多执行元件行程顺序动作回路中 , 通常有全气控和电气控 两种方法 , 而由电气技术参与的电气控制已由普通继电器回路控制发展成可编程控 制器（ PLC 控制, PLC 控制具有工作可靠、编程简单、使用方便等特点 , 在工业自 动化控制中应用愈来愈广。因此 , 在气压传动控制的实验中 , 增加 PLC 控制内容 ,具有一定的现实意义。PLC 即可编程逻辑控制器，与工控机 IPC ，单片机 统称为自动化三大支柱， 工业控制都可以用 PLC 来完成。 PLC 应用分为开关量、模拟量、伺服定位、总线通 信。 PLC 可编程控制器在机电领域用的很广，大部分设备或产线的自动化控制会用PLC来完成。PLC是由输入、输出和控制器三部分组成，控制器是核心，输入、输出 是关键。在当今的工业界，只要涉及控制的地方，都离不开 PLC 这个大脑，简单的 讲 ， 可 大 概 分 为 两 个 领 域 ： 其一为单机控制为主的一切设备自动化领域，比如：包装机械、印刷机械、纺 织机械、注塑机械、自动焊接设备、隧道盾构设备、水处理设备、切割、多轴磨 床、冶金行业的辊压、连铸机械。这些设备的所有动作，加工都需要靠依据工艺设 定 在 PLC 内 的 程 序 来 指 导 执 行 和 完 成 ， 就 如 人 的 大 脑 ； 其二为过程控制为主的流程自动化行业，比如污水处理、自来水处理、楼宇控 制、火电主控、辅控、水电主控、辅控、冶金行业、太阳能、水泥、石油、石化、 铁路交通 . 也太多了。这些行业所有设备的连续生产运行，总存在许多的监控点和 大量的实时参数，而要监视、控制、和采集这些流程参数和相关的工艺设备，也必 须依靠PLC这个大脑来完成，当然传统叫法也有DCS尽管设计之初的理念不一样，但现技术路线已逐渐融合。20 世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。 这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各 种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更 加容易。第二章 设计过程2.1PLC 在气压传动控制的工作原理PLC 控制方案中的各缸及控制元件的平面布置如图 1 所示, 将各种气缸及控制元 件安装在实验基板和相应支架上 , 因为气缸的活塞上置有永久磁环 , 利用直接安装 在缸筒上的电子舌簧式或磁电式磁性开关来检测气缸活塞位置 , 使气缸行程位置 检测方便、结构紧凑。采用集中进气、集中排气结构的电磁换向阀组中PLC 控制7缸行程顺序动作平面示意图的电磁阀有单电控、双电控两种控制形式, 且为两位三通或两位五通阀结构。气缸速度控制通过单向节流阀实现 , 这种阀还可以直接安装在 气缸上，如双杆双作用缸B摆动气缸F、单作用气缸G等,使调速更加方便。用此多 自由度执行装置来模拟气动机械手的供料动作。气动机械手的动作过程是 : 按下启动电源启动按钮 SB1 A 缸送料到位开关 ST1 B 缸下降到位开关 ST2 C ( 连接吸盘 抓料、 B 缸延时提升到位开关 ST3 D 缸 右移、A缸退回一到位开关ST11 G缸推料、到位开关ST4 B缸下降一到位开关ST5 E 缸抓料、到位开关ST5 G缸退回,到位开关ST1(延时后C放料、ST7 B缸提升、D缸 左移到位开关 ST8 F 缸翻转180°到位开关 ST9 E 缸放料、 F 缸复位。为使输送 过程自动循环进行，用自制料筒连续地将盘状零件送至单作用缸 G的活塞杆前方，实 现自动加料。双杆濒作用吒缸Bi单作用Y缸&!I T"" - " - - ' - r_ . .-无杆气fcll),卩 h t、' - -j丄匸l,.ii t ! r一 i电催换向阀纽pznLLLl消声器jjf at 气口4指气町E摆动气SfF.i V.双作用气缸氏展板单向节流阀'"'M: n't除摆动缸F由一个双电控电磁阀控制外，其余执行元件分别采用单电控电磁阀 控制。单作用缸和真空发生器采用两位三通阀，其余则为两位五通阀控制。（1输 入信号：在气缸A、B、D上各安装两个电子舌簧式磁性开关，在摆动缸F上安装两 个磁-电式磁性开关，检测它们的行程位置，其它无发信装置的真空发生器C、单作 用缸G和手指气缸E等执行元件则采用同上述执行元件并联或延时的方式工作。设置 主令按钮启动、停止各一个。（2输出信号：控制执行元件的电磁阀，共8个线 圈。2.2气压传动控制的工艺过程分析气压传动控制机器工艺过程可表述如下：PLC控制方案中采用气动系统控制，动作过程包括 A缸送料一B缸下降一C （连 接吸盘 抓料、B缸延时提升一D缸右移、A缸退回一G缸推料、B缸下降一E缸 抓料、G缸退回,延时后C放料、B缸提升、D缸左移一F缸翻转180° E缸放 料、F缸复位等。气动系统中相应电磁阀通断电决定某一动作的实现。控制要求：利用PLC实现气压机控制的各缸及控制元件的手动及单步运行自动 控制2.3气压传动机械手的电磁阀状态表表2.1电磁阀顺序功能表松开动作名称""A缸 送料 B缸 下降C抓料B缸延时提升D缸右移A缸退回G缸推料B缸下降E缸抓料G缸退回延时后C放料B缸提升D缸左移F缸翻转180°E缸放料 F缸复位ST1发令元件电磁 阀1YA电磁 阀2YA电磁 阀3YA电磁 阀4YA电磁 阀5YA电磁 阀6YA电磁 阀7YA电磁 阀8YASB1+ST1+ST2+T0000+ST3+ST4 ST11+ST5 ST6+T0001+T0002+ST7+ST8+ST9 T00032.4 PLC点数的确定及I/O地址分配根据实验要求选择输入14,输出8,地址分配如表2.2,表2.3所示:表2.2气压传动机PLC输入端接口分配表元件名称分配地址发令行为SB11.00电源启动10ST0.10停止复位1ST0.00B缸下降2ST0.01C抓料3ST0.02D右移A退回4ST0.03B下降5ST0.04E抓料11ST0.06G推料表2.3气PLC输出配表2.5PLC根配 的电 图如下 示：6ST0.05G退回7ST0.07D缸左移8ST0.08F缸翻转180°9ST0.09E缸放料SB21.01转换开关SB31.02单步按钮元件名称分配地址发令行为1YA100.00A缸送料2YA100.01B缸下降3YA100.02C缸抓料4YA100.04