基于PLC控制的自动喷涂机的设计.doc

基于PLC控制的自动喷涂机的设计
摘 要:喷涂在各行各业应用广泛,在分析现有各种喷涂设备的基础上,依据我国中小民营企业工件喷涂作业的具体情况,设计了一种通用型喷涂机。文章首先对喷涂机的结构进行设计,在机构设计的基础上完成控制将产品固定在工作台面板上之后,通过控制系统使喷枪在垂直于底座和竖直方向上移动完成喷涂任务。
3 电气控制系统设计
控制方案设计
根据喷涂机的功能需求,本文主要以PLC为主控制器,利用以太网PROFINET与触摸屏、上位机等其他设备进行通信,从而建立一个完整的控制系统。其主要运行过程可以概括为,传感器或行程开关检测喷涂机的运行状态,将数据传送至控制器,随后PLC利用触摸屏和上位机的输入信号进行控制,将数据传送给执行设备,完成喷涂机的具体运行。[3]其具体的系统结构如图2所示。
整个控制系统主要由三部分组成,即PLC控制系统、触摸屏系统和上位机系统。(1)PLC控制系统的核心是以PLC为核心的CPU控制器,利用传感器进行信号采集,并将信号输送给CPU,控制器对这些信号进行识别、分析和处理,然后将控制命令传送到执行设备,从而实现系统的控制操作;(2)触摸屏系统主要实现了人机交互功能,用户通过触摸屏系统选择工件类型并设置相应的参数;(3)上位机系统主要实现了实时监控的功能,该系统以PC机为主要设备,通过网络连接访问和获取PLC设备中的数据,显示到监控设备中。 硬件设计
该系统中应用到的硬件主要包括光电、接近和限位开关等信号检测模块、PLC控制器等控制模块以及伺服电机等执行模块,下面分别介绍这些具体的硬件设备。
对于控制器,由于西门子SIMATIC S7-1200 具有模块化设计以及可扩展的功能。作为与机器设备之间的接口,集中或分散提供了各种各样的输入输出信号模块、用于执行特殊工艺功能(如计数)的工艺模块以及通信模块,故选用为本系统的CPU,同时考虑到需要和触摸屏及编程器通信,所以选用有2个PROFINET以太网通信端口的控制器,型号为CPU1215 C DC/DC/DC。由于控制器本体的I/O接口有限,不能满足该系统的需求,因此还需要配备输出输出模块,根据实际情况选用SM1223 8×24V DC输入/8×继电器输出。
触摸屏作为人机交互界面,也是该系统的重要组成部分,选用型号为KTP 600 Basic color DP的触摸屏。
驱动工作台面板作连续旋转的动力源选用三相异步电动机,并用变频器对其进行调速,变频器的型号为台达VFD007EL23A。驅动滚珠丝杠及支撑台翻转的动力源均选用交流伺服电机,采用台达B2/。
在传感器模块中,选用直流三线NPN常开型的光电开关检测工作台上是否有待喷涂工件;选用直流二线常开型的接近开关,用于控制喷枪移动的行程;选用型号是LX25-111/1115的限位开关,保护滚珠丝杠的安全运行,限位开关决定机械设备运动的极限位置,当机械设备上行程开关的触头碰到挡块时,就会切断控制电路,设备会根据控制器的命令停止运行或者改变运行方向。
软件设计
喷涂机在工作之前要进行初始化,让喷枪支架返回原点,根据待喷涂工件类型的不同进行模式的选择,并且通过人机界面进行参数的