基于PLC的換刀控制系統(tǒng)

課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書專 業(yè) 姓 名 學(xué) 號(hào) 20098180 開(kāi)題日期： 2012 年 5 月 7 日 完成日期： 2012 年 5月 14 日題 目 換刀控制系統(tǒng) 一、設(shè)計(jì)的目的一個(gè)零件一般都需要多工序的加工，而單功能的數(shù)控機(jī)床只能完成單工序的加工。因此，在制造一個(gè)零件的過(guò)程中，大量的時(shí)間用于更換刀具上。為了縮短非切削時(shí)間，自動(dòng)換刀系統(tǒng)的作用就顯得越來(lái)越重要 。這種自動(dòng)換刀系統(tǒng)使生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、連續(xù)化，使得一個(gè)復(fù)雜的、需要多種刀具切削加工的零件可以一次完成，節(jié)省了換刀所需要的時(shí)間，提高了加工效率，同時(shí)減少了多次安裝造成的誤差，可有效提高加工精度 二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求換刀機(jī)械手是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀的主要機(jī)構(gòu)。換刀機(jī)械手由手爪、換刀臂、中臂、支架、底座、安裝板、汽缸、步進(jìn)電機(jī)等幾部分組成。機(jī)械手手爪，用來(lái)夾持刀具的刀柄；換刀臂上的伸縮缸在取刀和便防止機(jī)械手和刀庫(kù)等發(fā)生干涉；手爪處的氣缸放刀前后以及裝刀和卸刀前后使用，以用來(lái)驅(qū)動(dòng)完成手爪夾持刀具，保證轉(zhuǎn)換刀具時(shí)的夾緊，防止脫落等；中臂上的汽缸用在裝刀和卸刀時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)；支架上的汽缸用來(lái)彌補(bǔ)刀庫(kù)和刀架的高度差，還可以避免干涉；旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)中臂上的軸轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手換刀臂在刀架與刀庫(kù)之間的來(lái)回?cái)[動(dòng)；底座，用來(lái)支撐整個(gè)機(jī)械手。零部件之間全部采用螺栓連接的方式來(lái)固定。本研究設(shè)計(jì)的機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖如圖11. 底座 2. 安裝板 3.中臂 4. 汽缸 5. 換刀臂 6、7 汽缸 8.手爪部分 9. 軸承座 10. 電機(jī)架 11. 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)三、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 四、成 績(jī) 指導(dǎo)教師 (簽章) 硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的控制器采用日本三菱公司生產(chǎn)PLC，選用FX2N-32MR（見(jiàn)圖4-1），F(xiàn)X2N系列是三菱PLCFX家族中先進(jìn)的系列。有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊，靈活性和控制能力強(qiáng)，可擴(kuò)展到256點(diǎn)。三菱PLC編程叫采用編程軟件GX-Developer，簡(jiǎn)單易懂。三菱FX2N系列PLC的外形圖刀庫(kù)自動(dòng)選刀系統(tǒng)分析1） 首先按下PB1到PB6其中的一個(gè)按鈕選擇所需要的刀具。2） 接著按下PB7錄入當(dāng)前刀閘上的刀具號(hào)。3） 然后，按下刀具檢測(cè)按鈕SB1檢測(cè)當(dāng)前刀閘上的刀號(hào)是否與所選刀號(hào)相符，并發(fā)射脈沖信號(hào)。（注：以后刀盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一次按一次檢測(cè)按鈕SB1）4） 最后按下啟動(dòng)按鈕PB8通過(guò)比較指令比較寄存器記錄的D1,D2錄入的選擇刀號(hào)與當(dāng)前刀號(hào)的大小并驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行相關(guān)操作。例如選擇的刀號(hào)為3（即設(shè)定值為D1=3）當(dāng)前刀閘上的刀號(hào)為6即D2=6。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后因?yàn)镈1D2（設(shè)定值小于當(dāng)前值）刀盤反轉(zhuǎn)。此時(shí)第二次按下刀具檢測(cè)按鈕SB1，且因?yàn)榈侗P反轉(zhuǎn)所以寄存器D2自動(dòng)減1結(jié)果保存在D2即D2=5，隨后比較器進(jìn)行第二次比較。結(jié)果同上刀盤反轉(zhuǎn)，進(jìn)入循環(huán)。當(dāng)?shù)谒拇伟聪耂B1后D2=3此時(shí)D1=D2刀閘指示燈亮，刀閘打開(kāi)選刀過(guò)程結(jié)束。SB2為復(fù)位按鈕用來(lái)復(fù)位M0,M1,M2內(nèi)的比較結(jié)果。第一次按SB1第二次按下SB1第三次按SB1第四次按下SB1簡(jiǎn)易流程圖I/O分配PLC的I/O分配如下：PLC端子功能說(shuō)明PLC端子功能說(shuō)明X001一號(hào)刀選擇按鈕PB1M101正轉(zhuǎn)指示燈X002二號(hào)刀選擇按鈕PB2M102刀閘開(kāi)啟指示燈X003三號(hào)刀選擇按鈕PB3M103反轉(zhuǎn)指示燈X004四號(hào)刀選擇按鈕PB4Y001步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)X005五號(hào)刀選擇按鈕PB5Y002刀閘開(kāi)啟X006六號(hào)刀選擇按鈕PB6Y004步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)X007刀號(hào)錄入按鈕PB7D1所選刀號(hào)寄存器X010啟動(dòng)按鈕PB8D2當(dāng)前刀號(hào)寄存器X000刀具檢測(cè)按鈕SB1X011復(fù)位按鈕SB2Y003脈沖電路主機(jī)COM0、COM1、COM2、COM3、COM4等接電源GND換刀控制系統(tǒng)硬件連接圖梯形圖程序圖總 結(jié)大學(xué)生涯馬上就將結(jié)束，面對(duì)這次課程設(shè)計(jì)，我從一開(kāi)始的無(wú)從下手，到現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成，整個(gè)過(guò)程讓我更加熟悉了從理論到實(shí)踐的跨越。才真正體會(huì)到理論知識(shí)要完美的運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)中來(lái)，我還存在很多的問(wèn)題。讓我明白我們的知識(shí)面不應(yīng)該只是停留在書本上。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也遇到了很多的問(wèn)題。主要問(wèn)題出現(xiàn)在軟件設(shè)計(jì)方面，最開(kāi)始的梯形圖設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷的報(bào)錯(cuò)，設(shè)計(jì)的程序達(dá)不到預(yù)期的效果。設(shè)計(jì)過(guò)程中我不斷的檢查錯(cuò)誤，使程序完整化。雖然很多困難被克服了，但是系統(tǒng)中難免還有很多不足之處，希望老師和同學(xué)給予指正與建議。參考文獻(xiàn)1閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第五版)高等教育出版社2戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用(歐姆龍機(jī)型)(第二版)機(jī)械工業(yè)出版社 2012 年 5 月 24 日