1、本科毕业设计（论文）说明书基于 PLC 的点胶机控制系统设计学 院 机械工程学院 专业班级 机械工程及自动化 6 班 学生姓名 叶剑桐 学生学号 201130086502 指导教师 刘其洪 提交日期 2015 年 5 月 10 日 2华南理工大学广州学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 日期：2015 年 5 月 10
2、日学位论文版权使用授权书本人完全了解华南理工大学广州学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照有关要求提交学位论文的印刷本和电子版本；华南理工大学广州学院图书馆有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用复印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，可以公布论文的部分或全部内容。学位论文作者签名： 日期：2015 年 5 月 10 日指导教师签名： 日期：2015 年 5 月 10 日作者联系电话： 电子邮箱：摘 要随着信息产业的发展，人们对电子封装的要求越来越严格，对生产效率也越来越高，从手工劳动力逐渐向机械化趋势，控制机械的生产速度已经满足不了
3、现在化的生产，点胶机提高了生产效率和电子封装的精准稳定性。目前，我国电子产品生产企业主要是沿海一些中小型企业，点胶机的运用经济省钱、操作简单、控制精准、安全可靠、更改方便，数控型的自动化点胶机系统有极大的发展空间。本文分析的是一种基于 PLC 的点胶机控制系统，使用 PLC（即可编程控制器）为系统控制器，控制点胶机各机械部分的运动，保证其精准性与稳定性。本文主要分析有以下方面：1) 分析各种类型控制系统的结构和应用特点，控制技术当前在国内外发展状况，比较当前各种运动控制器的功能与优缺点；2) 设计控制系统的组成方案，由可编程控制器、机械结构以及上位机操作部分组成；3) 分析可编程控制器特点，选
4、取适合型号作为本次分析系统的控制器，因素包括I/O数量及输入、输出类型，还有扩展单元；4) 设计点胶机的传动方式、执行元件和控制系统硬件；5) 分析点胶机的运动控制；6) 软件编程和触摸屏软件界面开发，PLC程序梯形图和人机操作界面设计；7) 各部分结论分析以及出现问题分析。关键词：自动点胶机；运动控制系统；PLC（可编程控制器） ；触摸屏IAbstract With the development of information industry, people in electronic packaging requirements more stringent, the productio
5、n efficiency is more and more high, from manual labor to machine gradually trend, control of mechanical production speed has not satisfied the present production, dispensing machine improves the precision production efficiency and stability of electronic packaging. At present, Chinas electronic prod
6、ucts manufacturing enterprises are mainly small and medium enterprises in coastal areas, dispensing with economic saving, simple operation, accurate control, convenient change, automatic dispensing system for NC type has great development space.The analysis in this paper is a kind of control system
7、for dispensing machine based on PLC, using the PLC (programmable controller) as the controller, control each mechanical part dispensing machine movement, ensure the accuracy and stability.1) analysis of the structure and application characteristics of various types of control system, control technol
8、ogy currently in development at home and abroad, comparison of various current motion controller function and advantages and disadvantages;2) composed of scheme design of the control system, composed of a programmable controller, the mechanical structure and the upper computer operating parts;3) ana
9、lysis of the programmable controller features, select the appropriate model as the analysis of the system factors including I/O type controller, the number and the input, output, and the expansion unit;4) transmission mode, design dispensing machine execution of hardware components and control syste
10、m;5) analysis of dispensing machine motion control;6) software programming and touch screen interface software, the PLC program of ladder diagram and the man-machine interface design;7) the study analysis and problem analysis.Key words: automatic dispensing machine; motion control system; PLC (progr
11、ammable logic controller); touch screenII目 录摘 要 .IAbstract.II第一章 绪论 .11.1 背景 .112 控制系统的内容 .113 控制系统的分类 .2131 按是否型成闭合回路分类 .2132 按被控量的性质和运动控制方式分类 .4133 按给定值信号的特点分类 .4134 按控制系统元件的特性分类 .5135 按驱动方式不同分类 .514 课题研究目的 .5第二章 点胶机的控制方案 .721 点胶机简介 .722 点胶机的机械结构 .723 运动控制系统的控制要求分析 .8231 点位运动 .8232 直线插补 .8233 系统操作
12、界面的设计要求 .8234 运动控制系统控制方案 .924 三菱 FX 系列 PLC .9241 三菱 FX 系列 PLC 特点 .9242 三菱 FX 系列 PLC 编程元件 .1125 本章小结 .11第三章 点胶机的驱动方案 .1231 点胶机的传动方式 .1232 点胶机执行元件分析 .13321 步进电机 .14III322 电机的脉冲控制 .1533 点胶机控制系统硬件 .1634 本章小结 .19第四章 点胶机运动控制分析 .2041 点位控制 .2042 插补运动控制 .2143 本章小结 .22第五章 软件编程 .2351 脉冲指令 .2352 梯形图 .2353 本章小结
13、.25第六章 操作界面设计 .2661 界面设计 .2662 PLC 与触摸屏要注意的问题 .2863 本章小结 .28第七章 结论 .2971 结论 .2971 未来展望 .29参考文献 .30致谢 .32第一章 绪论1第一章 绪论1.1 背景随着现代科技的发展，电子信息技术越高，人类逐渐步入信息时代，无论是电脑、电视、手机等家用电器电子设备，还是军事、航空、航天领域，都离不开电子产品的的封装制造，因此，对于电子封装的要求越来越高，数量越来越多，效率也正在逐步提升，这使得点胶机的运用越来越广泛。我国是电子产品的生产大国、出口大国，电子制造主要分部在我国东南沿海地区，也是我国沿海地区的支柱产业
14、。因为我国劳动力充足，使得电子生产领先于世界，电子工业也取得较大的成就，但是，随着电子机械自动化的发展，人工制造的速度远远不足以拟补自动化不发达的缺陷，在人口缺乏的地区更是跟不上基本水平，我国在电子工业生产发展中就存在着极度不平衡的现象。因此，我国电子工业有两个方面，一方面，电子工业的发展如火如荼，在轻工业中占的比重越来越大，另一方面，电子工业中自动化程度很低，生产效率低下，工作条件恶劣。因此，虽然我国是电子制造业大国，生产规模庞大，但与发达国家相比，电子产品的质量水平和生产效率都很低，制造装备的落后是一个最主要的原因。然而，电子产品的有焊接、贴片、组装、涂胶，打螺丝等各个环节，这些中涂胶工序
15、的数量大，精细，花费人工多，耗时时间长，减低了一个电子产品的生产效率，同时工人的工作条件，恶劣的环境因素，往往影响电子产品的质量。一大部分的涂胶都是由人工去完成，人工涂胶速度慢，完成率低，喷涂效果不均匀，层度轻的影响美观，严重的导致线路短路，发生设备故障，影响使用者的安全。为了改变现状，自动点胶机的使用，速度快，喷涂精准，提高产品的品质和生产率，保护人身安全。点胶机主要用于将要喷涂的材料，通过浇口实现点、涂和轨迹的变化，精准到产品每一个位置。轨迹上有直线轨迹、曲线轨迹和椭圆轨迹。自动点胶机是一种为电子精密设备密封要求而研制的自动涂胶设备，以设备硬件为基础，控制系统技术为核心，根据程序，做点、直
16、线、圆弧等任意不规则的点胶产品。所以，自动点胶机的工作效率和工作质量，主要取决于运动控制系统。12 控制系统的内容【运动控制(Motion Control)通常是指在复杂的条件下，通过将指定的方案或第一章 绪论1动作指令，规划转变成有目的性的机械运动，实现机械 6 运动精准的位置控制、路径控制、速度控制、加速度控制、力的强度控制和转矩或力矩的控制，使运动单位以非常准确的的设定速度在规定的时间到达准确的位置的可控运动。】运动控制的定义分析，如表 1-1 所示。表 1-1 运动单元的运动特点运动控制系统具有多样性，但每一种运动控制系统都有一个基本结构，所有结构的离不开由上位控制器、执行电机、机械传
17、动机构和位置检测元件，基本结构图由图 1-1 所示。图11 运动控制系统结构框图其中，上位控制器作为整个运动控制系统的核心，如人的大脑，把方案指令控制讯号传送到下位驱动器中，然后驱动如神经，对数据进行转换，驱动执行电机则是能量提供动力，电机带动机械结构为执行单元，最后再通过传感器等定位设备，如眼睛一般对运动元件的位置、速度等，再反馈到控制器进行分析,为电机或其它动力和执行装置提供正确的控制信号。电机通过传动机构带动机械结构运动，得到预期的动作幅度。13 控制系统的分类路径 从一个初始位置到一个终点位置，以理想的方式行动。动作 有相应快慢和动作稳定性来衡量。位置 有绝对位置和相对位置。位置检测上
18、位控制器 驱动器 执行电机 机械结构华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书2131 按是否型成闭合回路分类根据位置控制系统原理，即有无检测反馈传感器及其检测部件，可分为开环、半闭环和闭环三种基本的控制方案。（1） 开环控制系统一个控制系统，输入信号中不包含输出端反馈回来的信号时，则为开环控制系统。优点是，结构容易实现，方便和成本低。缺点是精度低，容易受干扰。所以运用在对控制要求不高的小型机器设备，如图 1-2 所示 。图 1-2 开环控制系统结构框图（2） 半闭环控制系统【一个控制系统，在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角，间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，使移动部件补充位移，直到差值消除为止的控制系统。】半闭环控制系统稳定性好，使用广泛，为大多数中小型数控机床所采用。如图 1-3 所示。图 1-3 半闭环控制系统框图驱动器 执行元件 工作台指令脉冲位置控制单元速度控制单元执行元件 工作台速度检测单元位置检测单元脉冲指令
