机械设计制造及自动化毕业设计-1.4万字伺服电机在冲床自动送料机构中的运用.doc

目 录摘要 1关键词 1Abstract 1Key words 1引言 21 冲床自动送料机构的原理和要求 31．1 冲床自动送料的原理 31．2 系统控制要求的分析 32 总体的设计方案 42．1 冲床自动送料控制方案选择 42．2 自动送料控制系统分析 42．2．1 伺服控制系统 42．2．2 可编程控制器的工作原理和特点 62．2．3 触摸屏的功能简介 62．2．4 PLC与模块之间的通信 73 系统的硬件设计 83．1 系统各硬件的选型 83．1．1 伺服电机的选型 83．1．2 可编程控制的选型 93．1．3 触摸屏的选型 113．2 软元件的分配和功能说明 123．3 自动送料系统接线图 133．3．1 主回路接线图 133．3．2 控制回路接线图 134 软件程序设计 144．1 程序流程图 144．2 源程序 145 系统调试 216 总结 21参考文献 23致谢 24伺服电机在冲床自动送料机构中的运用伺服电机在冲床自动送料机构中的运用自动化专业学生 指导老师 任国军摘要: 本文主要是在冲床自动送料机构的控制和原理的设计系统的设计包括硬件设计和软件设计部分。

硬件设计包括伺服电机和PLC之间的通信、触摸屏和PLC之间的通信、伺服系统的参数设置、I/O分配、触摸屏的画面设计软件设计包括程序流程图、源程序PLC发出脉冲控制伺服驱动器去驱动伺服电机带动负载，伺服电机的编码器将电机运行情况反馈到PLC同时利用触摸屏显示工作台运行状况和参数输入所设计的系统提高了送料效率、消除积累误差、减少劳动成本关键词: PLC；伺服驱动器 ；伺服电机 ；触摸屏 Servo motor automatic feeding punch in the use of structureStudent majoring in Automation chenjiyiTutor renguojunAbstract：This article is in press control and automatic feed dispensing mechanism design principles. The Design of the system includes hardware design and software design. Hardware design includes parameters to communicate, servo motor and servo systems of communication between the PLC, touch screen and PLC, I / O assignment, touch screen display design. Software design including process flow diagram, source. PLC sends pulses to control the servo drive servo motor to drive the load to drive, servo motor operation of the motor encoder feedback to the PLC. While taking advantage of the touch screen display operating conditions and parameters of the input table. The system is designed to improve the feed efficiency by eliminating accumulated error and reduce labor costs.Key words: PLC； servo drives ；servo motor；touch screen引言机械设计制造行业是国家的核心行业，特别是随着机械行业向着先进制造技术方向的发展，对冲压技术自动化提出越来越高的要求。

送料机构作为冲压生产中的关键组成，其发展直接影响着整个冲压生产水平，冲压成形作为一门古老而又年轻的制造技术，几乎渗透到国民经济的每一个部门在许多发达国家从作为支柱产业之一的汽车制造业到农业机械、动力机械、建筑机械、化工机械、精密机械、仪器仪表、医疗器械、日用五金等等，直到航空航天、军事兵器各个门类，冲压制件都占据着相当重要的地位随着我国工业的发展，冲压制件类型、工艺的复杂化以及人性化生产要求，手工送料的冲压加工生产由于存在着效率、速度、精度、安全等方面的一系列问题，冲压生产的手工送料已逐步由自动送料机构所取代，从而进一步满足了冲压生产自动化，大幅度提高生产节拍、生产质量等的要求冲压生产自动化主要是指包括材料供给、制品及废料的排出、模具更换、冲床的调整与运转、冲压过程异常状况的监视等作业过程自动化，将这些技术应用到冲压生产流水线的相应环节从而实现冲压生产过程的自动化自动送料机构作为冲压加工生产实现自动化的最基本的要求，是在一套模具上实现多工位冲压的根本保证，它的自动化程度高低，直接影响着冲压生产效率、生产节拍以及冲压生产整体自动化水平 相比较人工上料，自动送料机有较高的精确度，且又环保，又省时，大大减少了工人的劳动强度，真正做到了低成本，高回报，在现在高速发展的社会，这种自动化机械越来越受重视。

自动送料机对企业来说不仅仅只具有创造经济的价值，而且具有很多优点，首先，对环境的适应性强，能代替人从事危险，有害的工作，在长时间工作对人体有害的场所，自动送料机不受影响，只要根据工作环境经行合理设计，选择适当的材料和结构就可以在高温或低温，压力异常，粉尘，放射性条件下工作其次，自动送料机能持久，耐劳，减少了工人的劳动强度，再次，自动送料机可有程序控制，因此工作稳定，精度较高，能很好的避免人为操作的错误最后，自动送料机具有工业的通用性和灵活性，能很好的适应产品的变化，满足柔性生产的需要综上所述，鉴于各方面优点，在这个领域有很大的潜力，学习和研究都很有价值有必要1 冲床自动送料机构的原理和要求1．1冲床自动送料的原理自动送料冲床用于冲制、拉延薄壁零件冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机构送料过程：电动机通过V带传动和单级齿轮传动带动曲柄转动，将一定量的薄钢板送入冲床工作台面位置冲制过程：飞轮驱动曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构中曲柄为主动件，带动摇杆摆动，摇杆与棘轮共轴，从而将摇杆的连续往复摆动转换成棘轮的单向间歇运动，棘轮与辊轴中心轴线重合，最后依靠辊轴的压紧将一定量的板料送到工作位置自动送料机主要适用于物料的自动分配与传送，基本的功能是可以完成准确的送料时间，达到精确的送料位置。

1．2系统控制要求的分析以PLC作为上位机进行控制,控制要求如图1-1所示：气缸动作延时夹紧延时复位回原点夹紧送料冲孔 图1-1 控制结构图依据图1-1所示,对系统的控制要求分析如下:工作台移动的距离通过外部触摸屏设置,设置单位为毫米设置确定后,工作台在这个范围内左右循环运行按下停止按钮,工作台马上停止可以通过手动左移按钮或者右移按钮控制工作台运行，但不能超出左右极限1) 整个系统分为手动/自动控制，对不同的控制方式做出相应的动作2) 按下复位按钮，工作台自动回到原点的位置3) 检测到回到原点后，等待启动夹紧继电器动作，之后夹紧延时4) 利用上位机驱动伺服电机送料，用程序控制检测料送到之前设定的位置5) 送料完后，气缸上升—下降延时，接着冲孔重复自动程序的动作6) 一旦自动送料在程序运行中停止后，必须有原地启动的功能此时执行原地启动手动打孔程序2 总体的设计方案2．1 冲床自动送料控制方案选择 传统的自动送料机都是采用继电器控制，继电器逻辑控制的显著特点是造价低廉，但它有明显的不足之处，因为在现代化生产设备中，往往需要有大量开关量、数字器、脉冲量以及模拟量的控制装置，例如电机的启停、电磁阀的开闭、产品的计数等。

此种控制方案其连线多而复杂、体积大、功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难，另外继电器触点数目有限．因此灵活性和扩展性都很差；其次在控制速度上，继电控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，自然控制速度就很慢，而且机械触点还会出现抖动现象，工作不稳定另外的一种单片机控制，单片机具有结构简单、使用方便、价格便宜等优点它更擅长于数据计算与数据处理，一般更广泛地被应用于数据采集和中央控制室控制，完全由单片机控制特别是运动控制台也由单片机直接发送脉冲控制，这种方式下，单片机的负荷特别重，另外工业现场的电磁等于扰信号，会对单片机产生强烈的干扰，所以采用单片机赢接进入现场控制对其进行抗干扰处理也是不得不考虑的问题目前自动送料系统比较常用的一种控制方法是利用PLC控制，这种方案简单，硬件可选范围广，软件编程容易，调试一般也不会出现太大问题但是这种方案也有一些无法避免的缺点，比如灵活性相对比较差，针对某个具体应用场合，很难选择出一套完全与应用相吻合的系统，往往造成系统资源浪费，而且在某些特殊应用的情况下，有些技术细节难以实现因此就需要一些执行元件，辅助PLC去完成准确的定位控制执行元件有一般电机、步进电机、伺服电机等。

系统是采用伺服电机结合PLC控制系统对自动送料机构的设计采用伺服电机控制冲床自动送料，伺服驱动器与伺服电机构成一个闭环的控制系统，从而可以准确的定位冲床送料的位置再利用PLC的程序控制，对伺服驱动器的控制，达到全自动化的送料机构2．2 自动送料控制系统方分析伺服电机触摸屏伺服驱动器编码器工作台反馈PLC图2-1系统方框图2．2．1 伺服控制系统 伺服电机必须有驱动器才能旋转，因此所称的伺服电机包含伺服驱动器一组伺服电机由电机与驱动器匹配组成通用交流伺服电机驱动器依据的控制方法有三种，分别是：位置伺服，速度伺服，转矩伺服伺服电机依据外部指令信号作位置，速度或转矩的跟随控制伺服驱动器的工作的目的，主要是根据伺服控制器送出的指令工作同步电机并非完全同步于旋转磁场，驱动器必须进行修正工作，使电机工作稳定不失步所以，驱动电机正确跟随控制指令工作是伺服驱动器的主要工作任务位置伺服驱动器的内部包含:位置控制单元,速度控制单元和驱动单元驱动器与伺服电机之间为闭环控制系统，驱动器由编码器送回数据进行控制修正工作伺服电机驱动器在位置控制单元，必须先设置位置增益参数Kpp，采用比例控制控制系统，所以称Kpp为位置比例增益参数。

将指令脉冲数与编码器反馈脉冲数进行比较，称为偏差计数位置控制单元将偏差量转化成修正位置的速度指令，由速度控制控制单元处理后送驱动单元进行电机驱动因此，速度指令的幅度大小就可由Kpp位置比例增益参数来决定Kpp参数设置越大，控制反应越迅速，称为刚性较硬将速度控制单元及驱动单元进行简化，伺服闭环控制图如2-2所示：编码器反馈脉冲比例控制器偏差计数器指令脉冲序列Kpp比例增益图2-2 伺服闭环控制图 因控制器输出的驱动信号与输入关系只是一个比例增益常量关系，所以称为比例控制器，而其输入信号是控制器指令脉冲与伺服电机编码器产生反馈脉冲的偏差量，偏差量经比例控制器乘上比例增益常量Kpp再送往下一级控制单元处理在此需注意偏差计数器的功能，如果将偏差计数器输出于旋转中清零，表示速度指令下。