1、摘要I本科毕业论文（20 届）汽车板簧卷耳机的 PLC 程序设计所在学院 专业班级 自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要II摘 要板簧卷耳机是用于钢板弹簧端部切边（角）和耳部成型的专用设备。该设备采用模块化结构，由 PC 机与 PLC 两级计算机进行控制。其中，PLC 可编程序控制器作为核心的控制部分，顺序控制完成切边角、卷耳等动作。本设计主要阐述了研究板簧卷耳机的背景，国内外汽车板簧的研究现状以及板簧卷耳机的工作过程。同时简要介绍了 PLC 实现的功能，及其与继电器控制系统的比较，并根据板簧卷耳机的工作流程，设计其电气控制程序，包括主程序、切边角子程序、卷圆耳子程序
2、、卷包耳子程序、卷 1/4 耳子程序、压弯子程序，以及定位计算程序等各个部分的流程图绘制、PLC 程序的编写。本设计改变了以往使用继电器接触器的现状，具有稳定可靠、功能齐全，应用灵活方便等优点，提高了劳动效率及安全性能，从而使系统的自动化程度有很大提高。关键词：板簧，卷耳机，PLCAbstractIIIAbstractThe automatic leaf spring end eye forming machine is special equipment which is used for the trimming (or corner cutting) and end eye formin
3、g of leaf-spring. Modular structures for the devices are controlled by two computer levels which PC computer and PLC controller. Among them, the PLC programmable controller as the core control section, control complete cut corners, roll ear such action in sequence. The design mainly states the resea
4、rch background of the automatic leaf spring end eye forming machine, the domestic and foreign research situation of the vehicles leaf spring and the working process of the automatic leaf spring end eye forming machine. Also briefly introduced the function of PLC and the comparison with the relay con
5、trol system, and according to working process of the automatic leaf spring end eye forming machine, design its electric control procedures. Including the main program, trimming slot program, roll round the ear subprogram, volume package ear subprogram, bending subroutine, and the calculation procedu
6、re of positioning etc. And each part of the draw and PLC program flow chart of the writing. This design has altered the use relay contact device status quo, with stable and reliable, the function is all ready, flexible and convenient application advantages, such as improving labor efficiency and saf
7、ety performance, so that the system has a lot to improve the degree of automation. Keywords: leaf spring, Eye forming machine, PLC目 录IV目 录摘 要.IABSTRACT .II目 录.III第一章 绪论.11.1 本课题研究的背景和意义.1 1.2 汽车板簧卷耳机的研究现状及发展前景.11.3 本课题的主要设计内容.21.3.1 主要设计内容.21.3.2 主要技术指标与参数.3第二章 汽车板簧卷耳机的总体设计方案.42.1 总体控制方案的选择.42.1.1 P
8、LC 可编程序控制器概述.42.1.2 PLC 与其他工业控制装置的比较.52.2 汽车板簧卷耳机的工作原理.62.3 控制系统的总体设计方案.72.3.1 模块式 PLC 的组成.72.3.2 总体设计方案.7第三章 汽车板簧卷耳机的程序设计.93.1 PLC 程序实现的功能及其组成.93.1.1 PLC 程序实现的功能.93.1.2 PLC 程序的组成.目 录V.93.2 PLC 外部及内部资源使用说明.103.2.1 PLC 外部资源使用说明.103.2.2 PLC 内部资源使用说明.133.3 控制系统的定位调整.143.4 控制系统主程序设计.173.4.1 主程序流程图设计.173
9、.4.2 主程序梯形图设计.183.5 切边角子程序设计.193.5.1 切边角子程序流程图设计.193.5.2 切边角子程序梯形图设计.203.6 卷耳子程序设计.223.6.1 卷圆耳子程序设计.223.6.2 其它卷耳子程序设计.243.7 定位程序设计.303.7.1 切边角定位子程序设计.303.7.2 其它定位子程序设计.31结 论.32参考文献.33致 谢. .34第一章 绪 论- 1 -第一章 绪 论1.1 本课题研究的背景和意义汽车板簧减震器是支撑汽车系统的关键组成部分。它能确保汽车的平稳驾驶，而且具有结构简单、方便制造和维修的特点。它除了用作弹性元件，还起着缓冲和传递车轮和
10、框架之间的侧向力和纵向力的作用。汽车板簧的优劣不仅是衡量汽车档次的重要参数，也是决定汽车安全性的重要因素之一。钢板弹簧主要用于重、中、轻、微等各种类型的载货车和各种类型的客车。汽车板簧之所以能广泛应用是得益于它能维持框架和车身的稳定性，应力合理，能实现变刚度特性。目前国内工业水平落后，板簧卷耳机制造设备大都是半自动的，自动化水平低不仅效率低、浪费人力物力，也降低了产品的精度，钢板弹簧液压卷耳机是用于钢板弹簧端部切边角和耳部成型的专用设备，其主要用于生产汽车弹簧减震器的各种耳型。主要由上料机械手总成、炉取出装置、切边角机构、切头卷耳装置、成品堆积装置等组成。由于系统采用液压控制，使用电磁阀较多，
11、传统的继电器控制线路使得电气控制系统复杂，故障率也较高，同时电器维修也不方便，影响了生产效率。该设备采用模块化结构，它由 机与 两级计算机控制。机器中的 采用集中控制模式，并且配PCLPLC备有液压伺服电机、液压气缸以及高精度且具有良好线性的传感器。在整个系统的控制过程中，所有机构都能在高精度的状态下进行定位、移动和工作。可编程控制器可完成对弹簧的自动上料、从加热炉中取出、切边角、末端卷耳成形到最后的成品堆积全过程的实时控制及检测。本文主要设计的是全自动汽车板簧卷耳机的程序控制部分，因其能提高效率，降低能耗，以及减轻的劳动强度，同时又能提高安全性能，因而能更好的适应市场经济的需求。控制的汽车板
12、簧卷耳机具备许多优点：低成本、高效益、结构紧密、PLC运行可靠平稳、维修方便、易于调整等。而且可以应用计算机方便的实现弹簧参数的变化，已完成不同类型、不同形状的汽车板簧的生产，进而使生产效率得到极大提高。 控制的汽车板簧卷耳机具有很好的应用前景。1.2 汽车板簧卷耳机的研究现状及发展前景第一章 绪 论- 2 -汽车板簧的生产设备大多采用专用设备，由于钢板弹簧的生产产量大，所以称为社会上很多企业看好的目标。而且目前国内外汽车板簧的生产自动化水平不是很高，随着汽车行业的迅速发展，对汽车板簧生产工艺的研究也将十分深入。在国内，随着经济的发展已经汽车行业的复苏，带动了汽车相关产业的发展。改革开放至今，
13、我国汽车的产品结构发生了非常大的变化，轿车、客车、载货车各占汽车总产量的比例也发生了巨大变化，轿车的年产量在逐年增加，而客车和载货车在汽车年总产量中的份额却呈现逐年下降的趋势。我国的汽车板簧卷耳机大都是半自动的，这样既浪费了人力和物力，同时也降低了产品德精确度，同时安全性能也得不到保证。因此，汽车板簧在国内有很大的市场。在国外，随着现代化技术的发展和车辆工程技术的要求，汽车板簧的生产技术得到很大提高，双耳加工技术已经成熟，能源环境、人力物力资源得到充分的发挥，并将逐步迈向现代化生产的领域。可编程控制器都与工业系统连成一个整体，易于按扩充其功能的原则PLC设计。 技术随着计算机和微电子技术的发展
14、而迅速发展，使 在概念、PLC设计、性能价格比以及应用等方面都有了新的突破。不仅其控制功能强，功耗、体积小，成本降低，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且远程通信、数据处理以及人机界面也有了长足发展。现在的 可编程控制器O/I不仅可用于制造业的自动化系统，而且还可以应用于连续生产的过程控制系统，已经成为现代工业自动化的三大技术支柱之一。 控制逻辑采用存储器PLC PLC逻辑，工作于串行工作方式，控制速度极快，可靠性高，通用性强，设计施工周期短，使用维护方便。020406080100第 一 季 度 第 三 季 度东 部西 部北 部因此，研制 控制的全自动汽车板簧卷耳机能适应国内为外市场经
15、济的PL需求，我国的汽车板簧卷耳机还有相当大的市场、广泛的发展空间及美好的发展前景。1.3 本课题的主要设计内容1.3.1 主要设计内容通过对板簧卷耳机特点的分析，本设计的主要内容和工作主要是采用可编程控制器来控制板簧卷耳机的整个工作过程，改变了以往使用继电器PLC控制的现状。该设计采用 系列 作为整个系统的核心控制部分，抗07SPLC第一章 绪 论- 3 -干扰能力强，且布线简单，处理速度快等一系列优点，进而是系统高效稳定的工作，提高了整个系统的工作效率，同时系统维护也方便。主要设计内容如下：（1） 实现自动与手动的切换；当发生紧急情况时，使整个系统停止工作。（2） 5 种定位的设计计算。（
16、3） 编写以下程序：切边角动作程序、卷耳动作程序（包括卷圆耳、卷包耳、卷 1/4 耳和压弯四部分） 、5 种定位的计算程序。（4） 绘制程序流程图。1.3.2 主要技术指标与参数表 1-1 主要设计技术指标与参数板簧厚度 626mm 板料宽度 50120mm板料长度 10002500mm 最大切边长度 350mm切边宽度精度 0.5mm 切边（角）生产率 6 头/分卷（包）耳孔径 2095mm 两孔中心距 9402000mm卷制耳孔精度 0.3mm 装机功率 30KW耳孔平行度 1% 耳孔垂直度 1%卷耳种类 切线圆耳、1/4 卷耳、3/4 包耳、弯头卷耳生产率 6 头/分第二章 汽车板簧卷耳
17、机的总体方案- 4 -第二章 汽车板簧卷耳机的总体设计方案2.1 总体控制方案的选择2.1.1 可编程序控制器概述PLC在可编程控制器出现以前，继电器控制在工业控制领域占主导地位。但继电器、接触器控制系统具有明显的缺点，即设备体积大、可靠性差、动作速度慢、功能弱，难于实现复杂的控制；特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂繁琐，当生产工艺或对象需要改变时，原有的接线和控制柜就要更换，所以通用性和灵活性差。1969 年美国数字设备公司（ ）研制开发出出世界上第一台可编程序DEC控制器，并在 公司汽车生产线上应用成功。这是世界上的第一台可编程序GM控制器，型号为 。当时开发 的主要目的是用来
18、取代继电器逻辑控14PPL制系统，只能进行计数、定时以及开关量的逻辑控制，所以通常称之为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller） ，简称 。PC随着微电子技术的发展，20 世纪 70 年代中期出现了微处理器和微型计算机，人们将微型计算机技术应用到 中，从而它能够更多的发挥计算机的功PLC能，它不仅用逻辑编程取代了硬连线逻辑，同时还增加了运算、数据传送和处理功能，它真正成为一种电子计算机工业控制设备。1980 年，在国外工业界正式将它命名为可编程序控制器（Programmable Controller）,简称 。但由于它PC易与个人计算机（Personal
19、Computer）的简称相混淆，故把可编程控制器称作。PLC可编程控制器（ ）是集计算机技术、自动控制技术、通信技术为一体PLC的新型自动控制装置。其性能优越，已被广泛地应用于工业控制的各个领域。在电力工业中，应用可编程控制器的场合比比皆是。例如电厂输煤系统、锅炉燃烧系统、汽轮机和锅炉的起动及停车系统、废水处理系统、发电机和变压器监控系统、整个电力网的联网通讯、调度及控制、利用可编程控制器进行软动控制等等。种类虽然很多，但其组成结构和基本工作原理大致相同。 采用了PLC PLC典型的计算机结构，它主要由 、存储器、专门设计的 接口模块、电源CPUO/I第二章 汽车板簧卷耳机的总体方案- 5 -
20、等主要部件组成。同时还有扩展接口、通信接口、智能模块、编程设备以及存储卡、电池卡等其它外部设备。是一种专为工业环境下应用而设计的计算机，它具备相应的控制软件。PLC从整体上说，其控制软件可以分为系统程序和应用程序两大部分，而且二者又包括一些用途不同的组成程序，相对独立。系统程序通常有管理程序、指令译码和标准程序块三组成部分。应用程序的编制方法和采用的编程语言、用户程序的结构等一般由于 的具体型号的不同、生产厂家的不同、使用的编程工PL具的不同及个人的习惯的不同而不同。目前，梯形图是最为常用的编程语言，其程序不仅通俗易懂，而且编程直观方便。此外，指令表、功能块、顺序功能图、流程图以及其它的一些高
21、级语言也可以在不同的场合使用。具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便PLC的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因，因此 可编程控制器有广阔PLC的发展前景。2.1.2 与其他工业控制装置的比较梯形图是使用最多的 编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路PLC原理图非常相似，主要原因是 梯形图大致上沿用了继电器控制的电路符号和术语，仅个别之处有些不同。同时，信号的输入/ 输出形式及控制功能基本上相同，但 的控制与继电器的控制又有根本不同之处，主要表现在以下几个PL方面：（1）控制方式不同 继电器的控制都是采用硬件接线来实现的，即利用继电器的机械触点串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合来形成控制逻辑，它只能完成既定的逻辑控制。而 的控制则采用存储逻辑来形成控制逻辑，PLC它是以程序方式存储在内存中，若需要改变控制逻辑，只需改变程序即可，因此称为软接线，方便快捷。（2）控制速度不同 继电器的控制逻辑是通过机械触点的动作来实现控制的，工作频率比较低，毫秒级，而且机械触点会有抖动现象。而 则是用程PLC序指令来控制半导体电路来实现控制的，速度比较快，微秒级，而且严格同步，无抖动现象。（3）延时控制不同 继电器的控制系统是依靠时间继电器的滞后动作来实
