【正文】 1 引言 1 項(xiàng)目背景及研究意義 1 本文主要完成的工作 2 第二章 可編程控制器概述 3 可編程控制器的發(fā)展 3 PLC的特點(diǎn) 4 6 S7200系列 PLC的指令系統(tǒng) 7 MCGS組態(tài)軟件 12 第三章 設(shè)計(jì)論證 14 系統(tǒng)控制流程概述 14 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)概述 14 脹斷主機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 定扭矩裝配螺栓裝置的原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 自動(dòng)化傳送裝置的原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 步進(jìn)梁機(jī)械手夾持定位精度與縱、橫項(xiàng)運(yùn)動(dòng)精度 15 微機(jī)控制系統(tǒng)的功能制定與設(shè)計(jì) 15 微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 16 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 系統(tǒng)硬件總述 19 脹斷實(shí)驗(yàn)裝置由機(jī)械，液壓，電控三部分組成；脹斷主機(jī)共有10個(gè)液壓缸，按連桿脹斷工藝要求，先后順序動(dòng)作，完成脹斷任務(wù)。拘泥于傳統(tǒng)、落后的加工技術(shù)的生產(chǎn)模式早已難以適應(yīng)市場(chǎng)的變化，加工技術(shù)的變革成為必然的發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展方向。連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)上的關(guān)鍵零部件，在高頻率疲勞載荷下工作，對(duì)強(qiáng)度有較高的要求。對(duì)其制造方法與技術(shù)，國(guó)內(nèi)外都給與極大的關(guān)注。 項(xiàng)目背景及研究意義該項(xiàng)新技術(shù)在國(guó)外發(fā)展極為迅速、應(yīng)用越來(lái)越廣泛。日本的研究機(jī)構(gòu)與汽車生產(chǎn)廠商也對(duì)此項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究與開發(fā)，即將在多種車型上應(yīng)用。面對(duì)“入世”后的挑戰(zhàn)和市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，為了縮短我國(guó)和國(guó)外在汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)上的差距，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制造關(guān)鍵技術(shù)的跨越，迅速開展發(fā)動(dòng)機(jī)連桿脹斷加工新技術(shù)的研究與開發(fā)已是刻不容緩。為國(guó)內(nèi)連桿生產(chǎn)企業(yè)提供具有當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)水平的臉桿脹斷加工成套技術(shù)，使該項(xiàng)連桿制造加工的追新技術(shù)在國(guó)內(nèi)得以實(shí)施、應(yīng)用于推廣，從根本上改變我國(guó)目前仍沿用的加工工藝與方法。同時(shí)，國(guó)外同類產(chǎn)品的進(jìn)口、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白、節(jié)約大量的外匯和資金。液壓系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)主要包括液壓泵電機(jī)的參數(shù)選擇及控制電路，液壓油溫度的測(cè)量及顯示電路以及必要的報(bào)警電路。脹斷部分通過(guò)控制液壓閥來(lái)控制油路，使各機(jī)械部分產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，機(jī)械部分的運(yùn)動(dòng)起始信號(hào)由接近開關(guān)標(biāo)志，并且能向PLC發(fā)出信號(hào)。在本文的第三章對(duì)系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了敘述，作為硬件設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。第二章 可編程控制器概述第二章 可編程控制器概述 可編程控制器的發(fā)展可編程控制器是以自動(dòng)控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的新一代工業(yè)控制裝置，目前它已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。因此，它被稱為可編程邏輯控制器(programmable Logic Conkoller)，簡(jiǎn)稱PLC。但個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal puter)也常簡(jiǎn)稱PC，為了避免混淆，可編程控制器仍被稱為PLC。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序按制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物。傳統(tǒng)的繼電器控制對(duì)頻繁變動(dòng)的生產(chǎn)線很不適應(yīng)。首先提出PLC概念的是美國(guó)最人的汽車制造廠家通用汽車公司(GM)。根據(jù)這種設(shè)想，1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出了世界—上第一臺(tái)PLC，并在美國(guó)GM公司的汽事自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上試用獲得成功。1971年，日本引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)并開始生產(chǎn)PLC。70年代中期，歐美及日本的一些生產(chǎn)廠家，其PLC產(chǎn)品中多以微處理器及大規(guī)模集成電路芯片為其核心部件，使PLc的功能進(jìn)一步擴(kuò)展，并且有了自診斷功能，可靠性得到大大提高。到90年代中期之后，PLC幾乎完全計(jì)算機(jī)化，其速度更快、功能更強(qiáng)，PLC的各種智能化模塊不斷被開發(fā)出來(lái)，一些廠家還推出了PLC的計(jì)算機(jī)輔助編程軟件，使得許多小型PLC的性能也不可小視。為了進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，適應(yīng)大、中、小型企業(yè)的不同需要，PLC產(chǎn)品大致向兩個(gè)方向發(fā)展：小型PLC向體積縮小、功能加強(qiáng)、速度加快、價(jià)格低廉的方向發(fā)展，使之能更加廣泛地取代繼電器控制更便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化；大中型PLC向高可靠性、高速度、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，將PLC系統(tǒng)控制功能和信息管理功能融為一體，使之能對(duì)大規(guī)模和復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動(dòng)控制。其致命的缺點(diǎn)是，如果工藝要求稍有改變，控制電路必須隨之做相應(yīng)的變動(dòng)，耗時(shí)且費(fèi)力。一臺(tái)PLC可以用于不同的控制系統(tǒng)中，只不過(guò)改變了其中的程序罷了。2．抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高繼電器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動(dòng)以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象是不可避免的，大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而在PLC控制系統(tǒng)中，大量的開關(guān)動(dòng)作是由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成的，加之PLC在硬件和軟件方面都采取了強(qiáng)有力的措施，使產(chǎn)品具有極高的可靠性和抗干擾能力，故此PLC可以直接按裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而穩(wěn)定地工作。因而PLC被譽(yù)為“專為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)”。大多數(shù)PLC采用類似繼電器控制電路的“梯形圖”語(yǔ)言編程，清晰直觀，簡(jiǎn)單易學(xué)，了解繼電器控制線路的電氣技術(shù)人員很容易接受。而PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，其輸入接口可以直接與各種輸入設(shè)備(如按鈕、各種傳感器等)連接，輸出接口具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，可以直接與繼電器、接觸器、電磁閥等強(qiáng)電電器連接，接線簡(jiǎn)單，使用非常方便。而用繼電器控制時(shí)，需使用大量時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器、步進(jìn)控制開關(guān)等設(shè)備，其準(zhǔn)確性與可靠性無(wú)法與PLC相比。因此它既可對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制，又可對(duì)模擬量進(jìn)行控制。PLC的功能擴(kuò)展極為方便，硬件配置相當(dāng)靈活，根據(jù)控制要求的改變，可以隨時(shí)變動(dòng)特殊功能單元的種類和個(gè)數(shù)，再相應(yīng)修改用戶程序就可以達(dá)到變換和增加控制功能的目的。更為方便的是可在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行系統(tǒng)的模擬運(yùn)行調(diào)試，使現(xiàn)場(chǎng)工作人員大為減少。7．PLC體積小、質(zhì)量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化由于PLC內(nèi)部電路主要采用半導(dǎo)體集成電路，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)；更由于它具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，因而它已成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制裝置。梯形圖語(yǔ)言是基本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它通常由一系列指令主成，用這些指令可以完成一系列的簡(jiǎn)單控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過(guò)擴(kuò)展和增強(qiáng)指令集它也能執(zhí)行其他的基本操作。功能塊圖語(yǔ)言采用功能塊圖的形式，通過(guò)軟連接的方式完成所要求的控制功能，它不僅在可編程控制器中得到了廣泛的應(yīng)用，在集散控制系統(tǒng)的編程和組太時(shí)也常常被采用，由于它具有連接方便，操作簡(jiǎn)單，易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員所喜愛(ài)。不同廠家的PLC各有自己的一套梯形圖符號(hào)。因此，各種機(jī)型的PLC都把梯形圖作為第一編程語(yǔ)言。對(duì)同樣功能的指令，不同廠家的PLC使用的助記符一般不同。個(gè)復(fù)雜的控制功能是用較長(zhǎng)的語(yǔ)句表來(lái)描述的。 CPMlA系列 PLC的指令系統(tǒng) 指令的分類 指令的格式4．指令的微分、非微分形式 基本指令 常用的基本指令 OMRON特殊功能模塊模擬量輸入單元 C200H AD00l結(jié)構(gòu)C200H AD 001是C200H PC的模擬量輸入單元。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。同時(shí)它也提供了數(shù)據(jù)換算，取平均值計(jì)算、峰值保持處理等功能。當(dāng)AD001單元上電或當(dāng)PLC的AR區(qū)中與該單元對(duì)應(yīng)的重新啟動(dòng)位激活時(shí)．PLC將預(yù)設(shè)的參數(shù)經(jīng)I/O總線送給AD001單元中的CPU和存貯器。然后持PLC發(fā)出讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的命令，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量放到PLC指定的數(shù)據(jù)區(qū)。單元的各端子號(hào)有相應(yīng)的PC數(shù)據(jù)區(qū)所對(duì)應(yīng)。該數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)存入方式及其與輸入端子的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1 所示。同時(shí)，AD001轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)亦放在IR區(qū)中。由相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)。它將12位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)(3位十六進(jìn)制數(shù))轉(zhuǎn)換成BCD碼表示的數(shù)據(jù)〔4位十進(jìn)制數(shù)〕。當(dāng)內(nèi)部輔助繼電器區(qū)域〔1002—1005〕內(nèi)的刻度值標(biāo)志為ON時(shí)，執(zhí)行此功能。設(shè)定時(shí)，BCD數(shù)據(jù)的范圍為09999。詳細(xì)設(shè)定操作見(jiàn)C200H操作手冊(cè))。 MCGS組態(tài)軟件關(guān)于MCGS .MCGS 95和Windows NT平臺(tái)(或更高版本)、用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，它提供了從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出等解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案。設(shè)備構(gòu)件不僅僅包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，還有不同的方法和屬性供系統(tǒng)調(diào)用，每個(gè)設(shè)備構(gòu)件都由一個(gè)獨(dú)立的線程來(lái)管理。* 以窗口為單位* 豐富和方便的動(dòng)畫組態(tài)* 充分利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)* 充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)* 對(duì)象元件庫(kù)庫(kù)的日益擴(kuò)大和豐富，復(fù)雜的組態(tài)過(guò)程將會(huì)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單。而連桿脹斷加工方法由于采用了脹斷工序，從而取消了連桿桿與蓋的兩端一級(jí)桿、蓋結(jié)合面磨削這兩道生產(chǎn)效率低的工序。針對(duì)目前國(guó)外的連桿脹斷成套設(shè)備研制現(xiàn)狀，并充分考慮我國(guó)的國(guó)情，確定了總體技術(shù)方案，所研究開發(fā)的連桿脹斷工藝裝備由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電器及微機(jī)控制系統(tǒng)組成。定扭矩裝配螺栓主裝置的功能是將步進(jìn)梁機(jī)械手有脹斷工位傳遞過(guò)來(lái)的桿、蓋完全嚙合的連桿進(jìn)行定位、壓緊穿入螺栓，并按所規(guī)定的扭矩?cái)Q緊。每一尺步進(jìn)動(dòng)作將完成工件得上料、脹斷、定扭矩裝配螺栓、