机电一体化大学设计论文.docVIP

黄冈广播电视大学 毕业设计( 论文) 绪论 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 概要 机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。 控制程序设计 ---） 3.3 输入信号及输出信号的配置 ⑴ 输入信号及输入器件 PLC的输入信号是PLC在每个扫描周期第一阶段所采样的来自现场的实时命令信息和设备状态信息，是PLC在第二阶段进行逻辑运算按控制程序产生输出信号的依据。该机床加工功能所要求的输入信号应包括控制按钮、位置开关、压力继电器、光电继电器、主电路中的热继电器等开关量信号，考虑操作及调试要求还需设置工作方式选择开关，以选择自动加工、进给及退回点动和主轴点动等工作方式，另外还需设有急停按钮以策加工安全。为提高系统可靠性，减小非操作干扰因素的影响，全部采用开关量电器的动合触头作输入信号。该机床输入信号如表1所示。 ⑵ 输出信号及输出设备 PLC输出信号是PLC采样现场输入信号后，根据用户程序规定的控制功能进行逻辑运算，经放大于第三阶段刷新至输出端的控制信号，输出信号直接用于改变控制被控对象的工作状态，以完成加工工艺要求规定的工作内容。该机床输出信号所控制的外部设备主要包括交流异步电机、液压系统的阀用电磁铁、电磁离合器、传感器、主电机制动装置和LED显示器等，本机床输出信号如表2所示。 设计安排输入输出点时，应在满足控制要求的前提下注重考虑系统的性价比，从而减少系统硬件的投资成本以获得最大的技术经济效益。于本系统则可直接充分使用接触器等强电电器的辅助触头驱动LED显示器，再就是正确利用软件的方法取代硬件的功能，从而尽可能减少PLC输入输出点的数量，这也是技术改造工作中通常应该予以考虑的问题。 3．4 输入输出接口电路及系统强电电路设计 3.4.1 PLC的I/O端口接线设计 根据上述的输入输出点编号即可设计出本系统PLC的I/O外部接线图。因为在启动机床后因任何原因所导致的任何一个热继电器的过载动作都是系统故障信号，所以在PLC的输入口接线端X17点接入的是油泵电机、主轴电机、调节电机和电磁离合器这四个强电工作电器的热继电器常开触头的并联电气状态信号，其中任何一个电器在工作中过载都将使X17点激活有效，再由PLC在程序处理阶段中针对X17有效进行相应的故障处理，由此可省下3个输入点，既降低了改造成本又减少了PLC外部接线工作量而且提高了可靠性。同样地通过使用交流接触器的常开辅助触头和光电继电器的常开触头控制LED显示器，也可使系统接线简化并使成本降低。由于该系统输出端所驱动外部设备的工作电压不一致，（接触器和电磁阀等使用∽220V，光电继电器使用＋24V，LED显示器使用＋5V）所以应选用输出接线端子为共点分组输出形式的PLC。本系统的I/O接口电路原理图如图5所示。 3.4.2控制系统强电电路设计 本控制系统强电部分既包括一般继电接触电路的主电路单元，又包含有PLC输出继电器的输出触点驱动执行电器电磁线圈工作单元。控制电路中所有工作电器的逻辑处理全部由PLC系统完成，PLC在每个扫描周期第一阶段采样来自操作面的人工控制命令和来自机床设备的状态信息，并在第二阶段依据输入端条件状态执行用户梯形图程序，完成程序规定的逻辑运算，然后然后在第三阶段将逻辑运算结果刷新PLC输出继电器，再由经刷新后的输出继电器的物理触头的闭合/断开状态驱动或复位对应的电磁线圈、LED显示器等工作器件，从而控制机床完成工艺要求规定的一系列运动并同步提供机床加工动态显示信息。为在意外情况下能够强制切断输出端执行电器的工作电源并防止由于供电系统失电后意外供电而非法接通PLC电源，避免可能发生的人身设备事故，在强电电路中特别的设计了由SB7、SB8和KM6组成的零压保护电路单元，该电路单元的零压启动由SB8完成并自锁，SB7可强制切断PLC系统工作电源和全部执行电器电磁线圈的驱动电源，电网失电再恢复时后必须人工启动零压才可重新恢复PLC的运行。在显示电路单元，因为执行进给、退回和工进的 液压阀用电磁铁不可能提供同步辅助触头，所以进给、退回和工进动作显示由PLC的输出继电器物理触头驱动相应的LED完成，同样的加工方式和系统故障等工作状态的显示也由PLC输出点直接驱动LED完成，该机强电电路原理如图6所示。 而液压泵电机、镗削主电机、角位置调节电机和电磁离合