《专业课程设计》设计报告——项目三：加工单元控制系统院系：信息工程学院班级：08自动化一班姓名：何杰学号：2008550118指导老师：李丽娟完成日期：2011.12.13目录1.课程设计的任务和要求 (3)2.课程设计的内容 (3)3.加工单元程序 (7)4.加工单元程序流程图 (15)5.加工单元组态设计 (17)6.I/O口信号表和电气原理图 (17)7.课程设计总结 (19)1.课程设计的任务和要求专业课程设计是自动化专业的一门专业实践课。
其目的是使学生学习完所有专业课程后，综合应用《电力电子技术》《计算机原理与接口技术》《PLC》等课程相关知识，从原理上对直流调速系统等进行设计，掌握控制系统设计的步骤和方法，提高分析和解决实际问题的能力，以系统地加深对所学的理论知识的理解。
巩固专业知识，提高实践动手能力。
我和我们组员通过分工合作完成了这次的课程设计。
加工单元程序是一起合作写的，其他的我主要负责I/O口信号表和电气原理图方面，而组态设计则主要由其他组员完成。
2.课程设计的内容2.1加工单元的结构和工作过程加工单元的功能是完成把待加工工件从物料台移送到加工区域冲压气缸的正下方；完成对工件的冲压加工，然后把加工好的工件重新送回物料台的过程。
加工单元装置侧主要结构组成为：加工台及滑动机构，加工（冲压）机构，电磁阀组，接线端口，底板等。
其中，该单元机械结构如图1所示。
图1 加工单元机械结构加工台及滑动机构如图 2 所示。
加工台用于固定被加工件，并把工件移到加工（冲压）机构正下方进行冲压加工。
它主要由手爪气动、手指、加工台伸缩气缸、线性导轨及滑块、磁感应接近开关、漫射式光电传感器组成。
滑动加工台的工作原理：滑动加工台在系统正常工作后的初始状态为伸缩气缸伸出，加工台气动手指张开的状态，当输送机构把物料送到料台上，物料检测传感器检测到工件后，PLC 控制程序驱动气动手指将工件夹紧→加工台回到加工区域冲压气缸下方→冲压气缸活塞杆向下伸出冲压工件→完成冲压动作后向上缩回→加工台重新伸出→到位后气动手指松开的顺序完成工件加工工序，并向系统发出加工完成信号。
为下一次工件到来加工做准备。
图2加工台及滑动机构在移动料台上安装一个漫射式光电开关。
若加工台上没有工件，则漫射式光电开关均处于常态；若加工台上有工件，则光电接近开关动作，表明加工台上已有工件。
该光电传感器的输出信号送到加工单元PLC 的输入端，用以判别加工台上是否有工件需进行加工；当加工过程结束，加工台伸出到初始位置。
同时，PLC 通过通信网络，把加工完成信号回馈给系统，以协调控制。
移动料台上安装的漫射式光电开关仍选用E3Z-L61 型放大器内置型光电开关（细小光束型），该光电开关的原理和结构以及调试方法在前面已经介绍过了。
移动料台伸出和返回到位的位置是通过调整伸缩气缸上两个磁性开关位置来定位的。
要求缩回位置位于加工冲头正下方；伸出位置应与输送单元的抓取机械手装置配合，确保输送单元的抓取机械手能顺利地把待加工工件放到料台上。
加工（冲压）机构如图 3 所示。
加工机构用于对工件进行冲压加工。
它主要由冲压气缸、冲压头、安装板等组成。
冲压台的工作原理是：当工件到达冲压位置既伸缩气缸活塞杆缩回到位，冲压缸伸出对工件进行加工，完成加工动作后冲压缸缩回，为下一次冲压做准备。
冲头根据工件的要求对工件进行冲压加工，冲头安装在冲压缸头部。
安装板用于安装冲压缸，对冲压缸进行固定。
图3 加工（冲压）结构2.2 加工单元的气动元件加工单元所使用气动执行元件包括标准直线气缸、薄型气缸和气动手指，下面只介绍前面尚未提及的薄型气缸和气动手指。
薄型气缸属于省空间气缸类，即气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸有较大减小的气缸。
具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点。
薄型气缸的特点是：缸筒与无杆侧端盖压铸成一体，杆盖用弹性挡圈固定，缸体为方形。
这种气缸通常用于固定夹具和搬运中固定工件等。
在YL-335B的加工单元中，薄型气缸用于冲压，这主要是考虑该气缸行程短的特点。
气爪用于抓取、夹紧工件。
气爪通常有滑动导轨型、支点开闭型和回转驱动型等工作方式。
YL-335B 的加工单元所使用的是滑动导轨型气动手指，如图4 (a)所示。
其工作原理可从其中剖面图(b)和(c)看出。
图4 气动手指实物和工作原理加工单元的气动控制元件均采用二位五通单电控电磁换向阀，各电磁阀均带有手动换向和加锁钮。
它们集中安装成阀组固定在冲压支撑架后面。
气动控制回路的工作原理如图5所示。
1B1和1B2为安装在冲压气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1和2B2为安装在加工台伸缩气缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，3B1 为安装在手爪气缸工作位置的磁感应接近开关。
1Y1、2Y1 和3Y1分别为控制冲压气缸、加工台伸缩气缸和手爪气缸的电磁阀的电磁控制端。
图5 加工单元气动控制回路工作原理图2.3加工单元 PLC 控制系统设计工作任务：只考虑加工单元作为独立设备运行时的情况，本单元的按钮/指示灯模块上的工作方式选择开关应置于“单站方式”位置。
具体的控制要求为：1、初始状态：设备上电和气源接通后，滑动加工台伸缩气缸处于伸出位置，加工台气动手爪松开的状态，冲压气缸处于缩回位置，急停按钮没有按下。
若设备在上述初始状态，则“正常工作”指示灯HL1 常亮，表示设备准备好。
否则，该指示灯以1Hz 频率闪烁。
2、若设备准备好，按下启动按钮，设备启动，“设备运行”指示灯HL2 常亮。
当待加工工件送到加工台上并被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。
如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作。
3、在工作过程中，若按下停止按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。
HL2 指示灯熄灭。
要求完成如下任务：（1）规划PLC的I/O分配及接线端子分配。
（2）进行系统安装接线和气路连接。
（3）编制PLC程序。
（4）进行调试与运行。
3.加工单元程序3.1加工单元主程序3.2加工控制程序4.加工单元程序流程图加工单元主程序流程图5.加工单元组态设计通过自学和查阅资料我和组员分工合作设计出了基本符合要求的组态图。
加工单元组态设计图如图6所示。
图 6 加工单元组态设计6. I/O口信号表和电气原理图5.1PLC的I/O分配1、装置侧接线端口信号分配如表1所示。
表1 加工单元装置侧的接线端口信号端子的分配2、加工单元选用S7-224 AC/DC/RLY主单元，共14点输入和10点继电器输出。
PLC的I/O信号表如表2所示。
表 2 加工单元PLC的I/O信号表5.2加工单元电气原理图通过学习绘图软件CAD 及MTLAB的基础，我经过努力学习和同学的帮助下绘制了如下图7所示的加工单元电气原理图。
还根据有关资料绘制了加工单元的PLC接线图。
图 8 加工单元的PLC接线图7.课程设计总结经过这次专业课程设计，我真正了解了自动化在工业化生产中的重大作用。
自动化式机械的运作加工生产是对我们所学的多门专业课程的综合应用的实践。
特别是经过我对YL-335B的整体控制和加工单元的分站控制的深入了解，我对自动化专业在生产实践中的应用有了直接的了解。
这对我今后在PLC等有关专业知识的理解和实际应用有莫大的作用，是我的一份宝贵的实践经验。
虽然这次实践课程只有很短的实间，但我从中学到的却很多。
比如，在组态设计中加深了解了组态软件的应用学会了制作基本的组态图，通过对CAD的学习学会了绘制一些基本的电气原理图，还经过对加工单元的PLC 梯形图设计加深了对PLC所学的知识的理解和应用，这些都是我自己实践的基本经验。
总之，通过这次专业课程设计的实践大大加深了我对所学自动化专业方面知识的理解。
对于我而言，这是一次还算得上是成功的实践课程设计。
出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。
然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。
诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。
宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。
若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。
侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。
将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。
亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。
先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。
侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。
臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。
先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。
后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。
先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。
受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。
今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。
此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。
至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。
愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。
若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。
臣不胜受恩感激。
今当远离，临表涕零，不知所言。
