基于PLC自动攻丝装置的设计与制造
摘要：随着科技水平的不断提高，人们的生活发生了巨大的变化，不管是在平时的生活学习中，还是工作劳作时。一些传统的方式逐渐淡出人们的实现，随之而来的是一些更加智能更加人性化的自动化的产品。攻丝机是一个较为传统的机加工设备，替代了手工攻丝效率低下的问题。近几年随着自动化技术的成熟，一些传动的机加工设备有一升级改造，逐渐被数控自动化的设备所代替，自动攻丝机就是其中的一种产品，可以实现孔位的自动识别找寻，有的通过视觉系统实现有的通过传感检测单元进行对孔位的识别。本次设计就是针对这一课题设计了一种通过旋转编码器和传感器配合使用的自动攻丝机系统设计。
本次设计采用西门子S7-200小型PLC作为主要的控制元件，通过顺序控制的方式对程序进行编程，对板材上的孔位进行寻找，并自动识别其孔的中心位置。通过对硬件和软件的设计，满足现今控制行业对自动攻丝机的使用要求。最后对程序进行模拟调试，在不断的调试和修改过程中，使程序更加完美，达到最佳的工作状态。
关键词：自动攻丝机控制系统 可编程序逻辑控制器 顺序控制 自动寻找孔心
Design and manufacture of automatic tapping device
Abstract：With the continuous improvement of science and technology, people's lives have undergone tremendous changes, whether in normal life learning or work. Some traditional ways gradually fade out of people's implementation, followed by some more intelligent and more humane automated products. The tapping machine is a more traditional machining equipment, which replaces the problem of low efficiency of manual tapping. In recent years, with the maturity of automation technology, some transmission machining equipment has been upgraded and gradually replaced by CNC automation equipment. Automatic tapping machine is one of the products that can achieve automatic identification of hole positions. In some cases, through the visual system, the existing sensor detection unit is used to identify the holes. The design of this paper is to design a design of an automatic tapping machine which is used by rotating encoder and sensor.
This design uses Siemens s7-200 small PLC as the main control element, programming the program through sequential control, searching for the hole position on the plate, and automatically recognizing the center position of the hole. Through the hardware and software design, to meet the control industry today for the use of automatic wire attack machine requirements. Finally, the program is simulated and debugged, and in the process of continuous debugging and modification, the program is more perfect and the best working state is achieved.
Key words: automatic wire tapping machine control system programmable logic controller sequential control automatic search hole center
1.绪论
1.1课题研究的现状
1.1.1课题研究的背景资料
这几年来，中国的廉价劳动力优势已经慢慢消失、在用工成本大幅度的升高的背景下，行业“用工荒”、“高成本”等因素慢慢地体现了出来，这样的局面导致企业压缩了加工的盈利空间，显示出了目前业内中小企业生存环境的艰难。在发达国家中，用工业机器人自动化生产线成套设备来代替人工已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。并且国外许多工程机械制造企业已经大量使用工业机器人自动化生产线，从而保证产品质量，并且提高生产效率。
本课题来源于企业，传统的工做方式成本高，工作效率低已经远远跟不上现代企业要求。对于其中一些五金件的标准以及非标小零件内孔攻丝工序，工业厂矿之前采用普通攻丝机手工操作已经满足不了现在的生产要求，手工操作极其不方便，并且成本很高、效率较慢，特别是对于需要进行批量加工的零件。为解决这些问题，一些实现自动操作的自动攻丝设备逐渐体现了它的优势并且成为了大部分企业的选择。目前，很多时候为了节约成本，还是使用普通台转来进行攻丝，普通台钻包括加工主轴，带动加工主轴转动的电机，操作加工主轴的手柄，其中手柄和加工主轴靠齿轮轴连接，现在旧的攻丝机是更换普通台钻加工主轴上的丝锥大小，靠人为操作手柄对固定在夹具上的工件进行攻丝，攻丝的力度快慢都靠人主观判断，就不具备自动进给攻丝和判断攻丝力度的能力。本设计下方设有传感器，提高了工作精度。
1.1.2国内发展现状的分析
目前我国在自动化设备制造行业处于一个瓶颈期，自动化控制水平不高、机械结构不能很好的自主研发，停留在相互模仿和价格较低、利润难求的境地。这种现状也很难制造出适合产品需求的、更加贴合使用者操作习惯的好的设备，必须打破现今阶段，制造企业相互模仿相互相互抄袭的问题，使得自主创新成为变革的大趋势，这也符合我国创新驱动的国家政策，只有企业放下渴望成功渴望利润的心态，从基础做起、加大对新 产品的投入和实现科技的创新。
自动化设备结合了机械、液压、电气、传感器控制等多种技术。因此，基础理论研究是新技术发展的基础。只有核心技术的发展才能促进自动化非标设备设备的进步，各方面的努力才能促进技术的发展。这样，我国的绕组设备将逐步走上自主创新的道路。
目前国产的自动化设备自动化控制水平低、控制方法落后是常见的问题。只能适用于精度和智能化程度较为低的情况。高端设备有日本、瑞士、德国等进口设备占据市场，而国内设备只能在很小的市场份额中以低价赢得客户。分析目前我国自动化设备市场高速发展的情况，恰恰相反，我国自动化制造商的情况相当困难，不难看出市场份额巨大的是进口设备，在国内市场获得较高的利润回报。新设备的发展有强大的资本保证，国内企业销售利润低，消除了销售环节的成本，使企业没有回报。所以我们要不断提高自主创新能力，相信我们有能力在市场上占有较大份额的中高档市场中取胜，打破目前的困境。
1.2本次设计的内容及目的
1.2.1本次设计的内容
此次设计本次设计的基于PLC的自动攻丝机控制系统硬件主要采用S7-200系列的可编程序逻辑控制器，通过顺序控制的方式对系统程序进行编写，并输入至可编程序逻辑控制器中，通过预设的逻辑关系命令，驱动相应的负载端进行动作，本次设计的负载端主要为三个位移电机等组成部分。
各章主要内容如下：
第一章为绪论，对自动攻丝机控制系统控制进行了现状分析，并介绍自动攻丝机未来发展趋势，同时简单介绍了论文各章的主要内容。以及对控制系统选择的确定，然后对PLC系统的特点组成及其发展趋势做了简要叙述，
第二章是对系统硬件的设计。主要是对PLC的选型，变频器的选型方面做了详细分析。并绘制了硬件配置表。
第三章是对软件的设计，主要通过对控制流程的分析，绘制流程图。根据PLC的选型以及流程图分配输入和输出点，最后绘制I/O表。通过S7-200编程软件对控制程序进行编写，并绘制梯形图。最后通过程序和I/O分配表，采用CAD软件绘制PLC外部接线图。
第四章是自动攻丝机控制系统控制程序的模拟调试，通过模拟仿真软件对PLC进行模拟仿真，对程序进行修改、完善。
1.2.2本次设计的目的
本次设计的目的主要是通过平时对PLC的学习认知，通过自己所学的知识，系统的对自动攻丝机控制系统控制系统进行设计，更多的是对所学知识的一种检验与查漏补缺。结合自动攻丝机工作原理以及逻辑顺序等，对自动攻丝机控制系统控制系统进行全面设计，掌握复杂条件下对PLC计时计数指令、置位复位指令、高速脉冲计数指令、顺序控制的编程方式等知识。通过对家用自动攻丝机控制系统控制系统硬件的选型与使用，掌握各种电器元件的原理以及使用方法，为以后的学习工作奠定基础。通过对程序的编写与程序的反复调试以及修改，更加熟悉程序的一般编写方法和对程序调试方法的熟悉和认知。进而提高自己的学习能力和知识储备，和发现问题、解决问题的一种方法，为以后的工作奠定更加坚实的基础。
目录
摘 要
1.绪论
1.1课题研究的现状 3
1.1.1课题研究的背景资料 3
1.1.2国内发展现状的分析 3
1.2本次设计的内容及目的 4
1.2.1本次设计的内容 4
1.2.2本次设计的目的 5
1.3系统控制的选择比较 5
1.4 PLC定义及简述 6
1.5 PLC的基本结构组成 6
1.6 PLC的发展趋势分析 8
2控制系统硬件的设计
2.1 自动攻丝机控制系统控制的要求 9
2.2自动攻丝机控制的系统组成 9
2.3 硬件选型 10
2.3.1 PLC选型 10
2.3.2旋转编码器的选型 13
2.3.3触摸屏的选型 13
2.3.4红外传感检测开关的选型 13
2.4本次系统设计的主要硬件清单 14
3 自动攻丝机控制系统控制系统PLC程序的编写
3.1自动攻丝机的控制简述 15
3.2绘制控制流程图 15
3.3 配置I/O表 16
3.4 接线图 17
3.5程序编写 20
3.5.1梯形图编写 20
3.6控制画面组态 30
4 程序仿真
4.1环境要求 31
4.2程序调式 31
致 谢 33
参考文献 34
参考文献
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