基于PLC定向供料的设计与仿真
摘要
在智能加工、装配生产线中，可以按照设定的程序完成供给加工的机构，称为定向供料装。随着科技的不断发展，由传统的人力搬运货料到现在的机器自动定向供料的转变。供料装置在生产中应用很广泛，其所涉及的范围有:化工、电力、冶金、建材、制药、轻工业、铁路、机械制造业、食品加工业等 等诸多行业。 本文主要研究的就是设计定向供料的机构设计，由于现在发电机及科技的普及，根据电机的原理和相应的计算，选取合适的电机实行。更可以利用博图软件，设计程序控制。基于此，本文研究的定向机构的设计与仿真。
关键词：智能加工；定向供料；电机选型；程序设计；程序仿真。
Abstract
In the automatic processing , assembly line , can automatically complete the workpiece to the processing or assembly machinery supply and feed the device . called directional feed loading . With the continuous development of science and technology , from the traditional human handling . goods to the current machine automatic directional supply transformation . Feed device is widely used in production practice , its scope involves : petrochemical , chemical , electric power , metallurgy , building materials . pharmace utical , light industry , railway , machinery manufacturing , food processing industry and many other industries . In this paper , the main research is the design of directional jeeding mechanism design , due to the popularization of the generator and technology , according to the principle of the motor and the corresponding calculation , select the appropriate motor implementation . More can use boty soltware , design proppram control . Based on this , the design and simulation of the onientaton mechanimstudied in this paper
Key wurds：Intelligent maching, directional feed supply , motor selection ,proram design,Program simulation.
目录
摘要 I
第一章 序言 1
1.1定向供料机构的系统概述 1
1.2定向供料机构的结构及工作原理 2
1.3未来发展趋势 2
1.4研究的意义和背景 3
1.5课题研究需要完成的工作 4
第二章 定向供料机构的三维建模及整体装配 5
2.1 UG建模软件简介 5
2.2定向供料机构的建模 5
2.3各零件的装配 9
2.4爆炸图的设计 14
2.5章节小结 15
第三章定向供料机构的设计与仿真 16
3.1定向供料机构的PLC选型 16
3.2定向供料机构的主要设备选型 17
3.3定向供料机构的电路设计 19
3.4定向供料机构的I/O地址分配 20
3.5定向供料机构的程序设计 21
3.6定向供料机构前提准备 21
3.8定向供料机构的程序设计 23
3.9HMI触摸屏设计 25
3.10本章小结 28
第四章 工作总结 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 序言
1.1定向供料机构的系统概述
随着现在文明的不断提升，从古代用石器、骨器的早期远古文明，到中世纪的蒸汽时代，再到现在现在的电气时代。使用的器具一直在不停的提神，甚至以至于今日人们开始使用自动的电器来解放双手。人类一直以来就是致力于使用器件来造福生活，实在全面的自动化。因此，自动化机械机构油然而生。在没有任何操作人员的操作和监视下，各部件之间能进行相应的程序，相互协调来完成原本设定的工作，在提前设定好的时间内，完成相应的目标要求，可循环的机械的设计称为自动化机器，其最大的优势就是生产效率高，安全性能高，劳动者的体力劳动降低，但伴随着脑力劳动的增加。
在诸多轻工业中使用供料机构来完成供料，这种类型的机构大多数是由机器的自动运行来实现的。但是部分的供料机构仍存在问题，其主要原因是由于材料的凹凸不行，电机的频率有问题。由此可见，为能成功实现供料机构的成功安全的运行。需要对这些问题进行探讨，研究。为了可以提高工作的工作效率和缓解甚至减轻工人的工作压力，所以定向供料机构的设计是当前研究的重要且有意义的课题之一。定向供料是自动化机械中的主要组成部分，其性能的好坏或多或少的直接影响着自动化机械的生产效率。定向供料系统的作用是把材料放入相应的路径，然后按照自动化的要求，定时、定量的输送到指定的位置。与其他的机械机构相比 ，这类结构简单、工作效率高、安全性能高、并且在供料过程中、可根据不同的形状进行调整。因此此机构才能广泛的被人们认可接纳、从而广泛的应用于日常生产中。
由于现代科技的提升，根据加工的零件的形状、要求、材料各不同。因此机构选择也大有不同。按照供料的形、性态分：液体料供料机构、粉粒料供料机构、条、带、线、棒料供料、单件及板片料供料、特殊物料供料。按驱动控制方式分：机械式（最为广泛）、电气式（电磁振动供料最广泛）、气动式、液压式等等。在日常生活中机械式应用的最为广泛。与别的控制相比，电机控制有一下显著的优点：
（1）可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单。
（2）效率高，电机本身损耗相较于古代的煤气、石油发电消耗低·，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%，仅需一年就可以实现成本的回收。
（3）可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载。
（4）不受无线电的干扰，产生的火花小（甚至几乎没有），适用于有爆炸物的场所，具有良好的防爆性能。
因此电动机控制得以广泛应用、本论文中，控制部分将采用三相异步电机来进行控制。
1.2定向供料机构的结构及工作原理
定向供料机构是把运料放在管道中，在重力的影响下，滑倒相应的卡槽当中，在通过电机控制间歇转动，使运料块能够准确的落到指定的位置。正是因为结构简单、安全。使用广泛的应用于日常的生产当中。
a料仓
作用：储存运料和运输运料 样式：斗式料仓、槽式料仓
目前较为常见的运料仓有以下几种：u型料槽、半闭式料槽、T型料槽、板型料槽等等。根据不同的样式选择相应的料槽进行工作。
b送料器送料器的作用：把料仓上的运料取出，然后分离、分别送到相应的位置上。
样式：A、直线往复式：简单、方便、速度低、安全性能高
B、摇摆式：在直线往复的基础之上进行改进、升级。
C、回转式： 特点：兼有隔离物料和运输物料的作用。
D、复合运动式：结合之前的各种样式的 优点进行改进升级的机构，但结构复杂，花费的资源成本较高。
c隔料器（物品或料仓中的物品较多) 作用：分离物料
常用的隔料器，直线往复式插板式：(适用于球、柱、轴、套、板块)
摇摆插板式：(适用于球、柱、轴、套类)
旋转式：拨拨式(适用于球、短柱、环类等物品)
螺旋式：(适用于球、柱、环、螺钉等物品）
工作原理：
由上面的分析可知，料仓在定向供料机构中起到供料和储存料物的作用，当料物是异性物，则需要根据物料形状来改变料仓的形状。把物料至于料仓当中，物料在重力加速度的影响下滑倒送料器端口，然后在三相异步电机的控制旋转下，送料器进行旋转，当物料到达指定位置后，物料会滑倒送料端口。如果物料被送料端口卡死，则会在第二个转动口进行滑落。最终完成定向供料的任务，往复操作最终完成任务。
1.3未来发展趋势
随着科技的发展，市场对这类机构的依赖性愈发的提升，对其质量的要求也越来越高，在需求的影响下，人们将不断完善此类机构。使其发展高度提升到一个新的阶段。综合现在的发展趋势和对未来的展望，以及结合对定向机构的研究发现，未来的发展趋势主要有以下几个方面：
（1）随着科技的发展，定向机构的各零件精度不断的提高，因此工作的可靠性会进一步提升。不仅如此，元器件的精度的提升，同时还能确保工件的使用寿命，零件的使用寿命更一步能保证整体机构的使用寿命。因此关于定向机构的各个元器件的发展和研究会是今后很有意义的研究课题。
（2）由于经济的发展，定向机构还需要被改进和升级。随着人均经济的提升，机械的工厂的不断扩大。使用古老的定向机构只能满足较小物料的运送，今后需要更多大型物料而且物料数目也会随着扩大。所以还需不断改进机构。使其能够完成大型工作量的任务。确保工作的平稳性和可靠性。
（3）老式的机器可能由于零器件的老化导致工作时会发出噪音，需要改进噪音的污染，向更环保、更节能方面的发展。
（4）长时间的工作会导致工作效率的降低，需要调节控制，对其性能进行改进，确保机器在长时间的工作的情况下能够确保机器高效率工作。
1.4研究的意义和背景
（1）研究意义
定向供料系统是现在很有意义的一项研究项目，此项目改变工厂的面貌，使人们能够解放双手，让更多的精力投身更有意义的研究，而不是白白花费时间在搬运物料这种事情上面。这机构不仅解决了工厂需要花费金钱请工人看机器的费用，还能确保工人需要休息，导致工作效率低下，花费成本提高。
本次课题设计采用 UG12.0三维建模软件，对定向机构的各个零件进行三维建模，然后进行装配。这样可以使得整体机构更加清晰、明了。然后再配上三相异步电机控制间歇转动。不仅如此，还可以使用博图V15软件设计了实时检测的电动机转动的程序和HMI模拟仿真触摸屏。可以让我们更加全面的观察、了解机构运动情况。与传统的机械设计相比，这种设计更加的方便，确保我们的工作效率。
（2）研究背景
数控加工技术起源于航空工业的需要，20世纪40年代后期，美国一家直升机公司提出了数控加工的设想。1952美国麻省理工学院研制出来。50年代进行改造、升级。数控技术是现代加工的技术的核心。数控技术改变了传统的工业面貌，使得产品的质量和工作的效率得到保证。因此，定向供料代替了传统的手动供料。近年来，PLC技术也在工业生产自动生产方面也愈发广泛，它在数控编程方面的优越性越来越被人们所发现、接受、采纳、应用。伴随着PLC的技术的发展，此技术在更多的领域得到应用。
1.5课题研究需要完成的工作
设计主要是针对定向供料系统机构的进行结构设计，实现各零件的三维建模和整体的三维模型装配。同时进行电动机的选型与设计，加上电气系统触摸屏仿真。所需要的工作包括：
(1)计算并设计整体的机构的零件，然后根据设计好的零件图，在UG12.0的软件中绘制出相应的零件模型，然后继续在软件中设计整体模型，插入零件图，再添加相应的图形约束，使得零件各部件能完整装配。
(2)搜寻资料，结合零件建模、需要的设备需求，计算选出本次设计所需要的各种设备。
(3)搜索对应的教程，仿照、改进设计出与本次设计相对应的程序，然后检查程序段是不是符合程序逻辑，再根据机构的工作原理设计出，对应的HMI触摸屏的设计，最后进行仿真，观察设计结束的成果，是否能够达到预期的目的。
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