基于 PLC 自动检测装管机系统设计与仿真
摘要
尽管我国众多传统制造业在轴类零件检具的运用上仍停留在依赖人工测量的初级阶段，传统的检测方法和技术面临着精度低、人力投入高、生产效率受限等诸多问题。小型机械加工装配企业普遍沿用手动检验轴类零件直径的传统做法，这不仅消耗了大量人力资源，而且极大地浪费了工人们的宝贵时间和精力，限制了他们发挥创新潜能。因此，推动传统制造业向智能化升级转型，引入先进的机电一体化轴径测量设备，具有深远的社会价值。选择在非标准化自动化设备领域广泛应用的西门子S7-1200 PLC作为核心控制系统，自主研发出了一台轴径自动装管检测机。该装置由精密的机器控制系统、电子控制单元和智能应用软件三部分协同运作。在机械结构上，主要包括轴承、限位开关、管道安全检查器、抓取装置以及分类和分拣系统。在电气控制层面，采用了前沿的传感技术和信号处理技术，结合高效硬件设计，集成各类感应传感器，进行精确的数据采集和信号处理，实现了PLC的智能控制。实时监控与控制系统能快速响应，高效处理各种传感器信息。这款轴径装管检测机不仅保证了产品质量，降低了成本，更显著提升了工作效率和多功能性，标志着我国制造业在迈向智能化道路上迈出了坚实的步伐。
关键词：装管机；传感器；PLC控制；自动检测
目 录
摘要 I
Abstract II
目 录 III
第一章 绪论 1
第二章 轴径自动装管检测机总体方案设计 2
2.1 自动装管检测机功能及技术要求 2
2.2 自动装管检测机的工作原理 3
第三章 轴径自动装管检测机机械部分设计 4
3.1 轴径自动装管检测机材料结构确定 4
3.2 轴的传输机构设计 4
3.3 轴分类分拣机构设计 5
3.4 皮带轮传动部分设计 6
3.5 轴径装管检测机构设计 7
3.6 滚珠丝杠的选择与设计 7
3.7 电动机的选型与设计 9
3.7.1 电动机选择 9
3.7.2 硬件组态及伺服电机参数设置 11
3.8 气缸的选择与设计 12
第四章 轴径自动装管检测机电气控制部分设计 14
4.1 传感器的选择 14
4.1.1 检测部分传感器选择与设计 14
4.1.2 压力传感器选择与设计 15
4.1.3 光电传感器选择与设计 16
4.1.4 传感器的标定 17
4.2 PLC的硬件设计 17
4.2.1 PLC简介 17
4.2.2 输入输出分配表 18
4.2.3 PLC端子接线图 19
4.2.4 电气原理图 19
4.2.5 S7-1200 PLC模拟量输入模块 21
4.3 其它硬件设备选型 22
4.3.1 交流接触器的选择 22
4.3.2 中间继电器的选择 22
4.3.3 开关电源的选择 23
4.3.4 空气开关的选择 23
4.3.5 导线的选择 24
4.3.6 按钮的选择 24
第五章 轴径自动装管检测机软件部分设计 26
5.1 整体控制系统流程图 26
5.2 传感器信号处理 26
5.3 传送带及槽轮程序 26
5.4 机械手动作部分梯形图 27
5.5 缺料和报警监测程序 28
5.6 装管检测机的触摸屏设计 29
结论 31
致谢 32
参考文献 33
附录 34
第一章 绪论
我国众多传统制造业在轴类零件检具的应用上尚未摆脱基础的传统模式，主要依赖于人工测量，这导致了精度不高、人力消耗大、生产效率低下且存在较高的损耗问题。小型企业尤其倾向于采用手工方法检验轴类零件的直径，这种做法严重依赖人力资源，浪费了工人们大量的时间和精力，限制了他们在创新领域的发挥。因此，推动制造业向智能化转型，通过研发高效能的机电一体化轴径测量设备，替代繁琐的人工操作，对于社会进步具有深远影响。基于轴径自动检测技术的革新和行业发展趋势，选定西门子S7-1200PLC这一在非标准化自动化设备中广受欢迎的控制系统作为核心组件，成功自主研发出轴径自动装管检测机。该设备由机器控制、电子控制和应用软件控制三个模块紧密协作构成。在机械设计层面，包括轴承、极限位置传感器、管道安全检查器、抓取装置以及分类和分拣系统等关键部件。电气控制部分充分利用先进的传感技术和信号处理技术，结合硬件检测控制系统，集成了多种感应检测传感器，进行信号接收和数据采集，实现了对可编程逻辑控制器信号的精准处理，并对整个装置进行有效控制。实时检测和自动控制系统能快速接收和处理来自多传感器的数据，显著提升了设备的响应速度和多功能性。这款轴径装管检测机不仅保证了品质，降低了成本，而且极大地提高了工作效率，体现了技术创新的价值。
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