一种基于PLC的步进控制装配实训机构的控制系统
技术领域
本实用新型一种基于PLC的步进控制装配实训机构的控制系统涉及齿轮泵领域，特别是用于全自动齿轮泵装配综合实训装置的齿轮装配环节的控制系统。
背景技术
齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。由两个齿轮、泵体与前后盖组成两个封闭空间，当齿轮转动时，齿轮脱开侧的空间的体积从小变大，形成真空，将液体吸入，齿轮啮合侧的空间的体积从大变小，而将液体挤入管路中去。吸入腔与排出腔是靠两个齿轮的啮合线来隔开的。齿轮泵的排出口的压力完全取决于泵出口处阻力的大小。
齿轮泵适用于各个行业，输送的介质范围比较广泛，齿轮泵具有结构牢固，安装方便，拆卸容易，保养简单，使用的流量均匀连续，磨损轻微，使用寿命长等等一些优点。
现有的多功能机械系统综合实训装置由于结构比较复杂，不能有针对性的进行实训，因而需要一个使用方便，且能精确控制的分步骤控制的齿轮装配环节的控制系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是基于现有技术的不足，提供一种基于PLC的步进控制装配实训机构的控制系统，其具有实训操作方便，可精确控制齿轮装配环节各个部件的优点。
本实用新型是采取以下技术方案实现的：
一种基于PLC的步进控制装配实训机构的控制系统，包括用于控制系统的PLC控制器，所述PLC控制器上连接有倍速链输送系统、主从动齿轮输送系统、主动齿轮搬运机械手及从动齿轮搬运机械手；在倍速链输送系统和PLC控制器之间连接有倍速链输送系统驱动单元，在主从动齿轮输送系统和PLC控制器之间连接有主从动齿轮输送系统驱动单元，在主动齿轮搬运机械手和PLC控制器之间连接有主动齿轮搬运机械手驱动单元，在从动齿轮搬运机械手和PLC控制器之间连接有从动齿轮搬运机械手驱动单元；PLC控制器上还分别连接有触摸屏和主电源。
所述PLC控制器上连接有步进驱动器，所述步进驱动器上连接有步进电机，形成步进驱动系统，工作时，由PLC控制器向步进驱动器发送指令，控制步进电机工作。
所述倍速链输送系统包括倍速链电机、阻挡气缸I、阻挡气缸II、阻挡气缸III、阻挡气缸IV、定位气缸I和定位气缸II；所述倍速链输送系统驱动单元包括与倍速链电机连接的倍速链电机调速器、与阻挡气缸I连接的阻挡气缸I电磁阀、与阻挡气缸II连接的阻挡气缸II电磁阀、与阻挡气缸III连接的阻挡气缸III电磁阀、与阻挡气缸IV连接的阻挡气缸IV电磁阀、与定位气缸I连接的定位气缸I电磁阀及与定位气缸II连接的定位气缸II电磁阀。
所述主从动齿轮输送系统包括主动齿轮同步带电机和从动齿轮链条电机；所述主从动齿轮输送系统驱动单元包括与主动齿轮同步带电机连接的同步带电机步进驱动器及与从动齿轮链条电机连接的链条电机步进驱动器。
所述主动齿轮搬运机械手包括机械手1伸出气缸、机械手1升降气缸和机械手1手抓气缸；所述主动齿轮搬运机械手驱动单元包括与机械手1伸出气缸连接的机械手1伸出气缸电磁阀、与机械手1升降气缸连接的机械手1升降气缸电磁阀及与机械手1手爪气缸连接的机械手1手爪气缸电磁阀。
所述从动齿轮搬运机械手包括机械手2伸出气缸、机械手2升降气缸和机械手2手爪气缸；所述从动齿轮搬运机械手驱动单元包括与机械手2伸出气缸连接的机械手2伸出气缸电磁阀、与机械手2升降气缸连接的机械手2升降气缸电磁阀及与机械手2手爪气缸连接的机械手2手爪气缸电磁阀.
所述PLC控制器上还连接有若干个继电器，所述继电器分别与倍速链输送系统驱动单元、主从动齿轮输送系统驱动单元、主动齿轮搬运机械手驱动单元及从动齿轮搬运机械手驱动单元。
具体的，7个继电器分别与倍速链输送系统驱动单元的倍速链电机调速器、阻挡气缸I电磁阀、阻挡气缸II电磁阀、阻挡气缸III电磁阀、阻挡气缸IV电磁阀、定位气缸I电磁阀及定位气缸II电磁阀相连；3个继电器分别与主动齿轮搬运机械手驱动单元的机械手1伸出电磁阀、机械手1升降电磁阀及机械手1手爪电磁阀相连；3个继电器分别与从动齿轮搬运机械手驱动单元的机械手2伸出电磁阀、机械手2升降电磁阀及机械手2手爪电磁阀相连。
所述PLC控制器的型号为SIMATIC 1214C DC/DC/DC。
所述步进驱动器的型号为雷赛DMA860H。
所述触摸屏的型号为昆仑通态TPC7062Ti。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：基于PLC的步进控制装配实训机构控制系统的设备自动化程度高，装配齿轮泵主从动齿轮的速度快，更换模块操作简单方便。通过PLC、步进、人机界面HMI的配合使齿轮泵主从动齿轮装配过程自动化、精确化，本控制系统可精确对各个部分进行控制，提高了设备的工作效率，系统可对产品进行加工速度设定，设定自由度高，灵活便于操作。
附图说明
图1是本发明实施例的模块连接示意图；
图2与图3是本发明实施例中PLC控制器的电路连接图；
图4是本发明实施例中主电路的电路连接图；
图5是本发明实施例中步进驱动器的电路连接图；
图6是本发明实施例中继电器与气动元件电磁阀的电路连接图；
图7是本发明实施例中气动回路的连接图。
图中：1、主电源；2、PLC控制器；3、倍速链输送系统；3-1、倍速链电机；3-2、阻挡气缸I；3-3、阻挡气缸II；3-4、阻挡气缸III；3-5、阻挡气缸IV；3-6、定位气缸I；3-7、定位气缸II；4、主从动齿轮输送系统；4-1、主动齿轮同步带电机；4-2、从动齿轮链条电机；5、主动齿轮搬运机械手；5-1、机械手1伸出气缸；5-2、机械手1升降气缸；5-3、机械手1手爪气缸；6、从动齿轮搬运机械手；6-1、机械手2伸出气缸；6-2、机械手2升降气缸；6-3、机械手2手爪气缸；7、倍速链输送系统驱动单元；7-1、倍速链电机调速器；7-2、阻挡气缸I电磁阀；7-3、阻挡气缸II电磁阀；7-4、阻挡气缸III电磁阀；7-5、阻挡气缸IV电磁阀；7-6、定位气缸I电磁阀；7-7、定位气缸II电磁阀；8、主从动齿轮输送系统驱动单元；8-1、同步带电机步进驱动器；8-2、链条电机步进驱动器；9、主动齿轮搬运机械手驱动单元；9-1、机械手1伸出气缸电磁阀；9-2、机械手1升降气缸电磁阀；9-3、机械手1手爪气缸电磁阀；10、从动齿轮搬运机械手驱动单元；10-1、机械手2伸出气缸电磁阀；10-2、机械手2升降气缸电磁阀；10-3、机械手2手爪气缸电磁阀；11、继电器；12、触摸屏。
具体实施方式
以下结合附图1～7和具体实施例对本实用新型作详细说明。
实施例：
参照附图1，本实用新型基于PLC的多功能机械系统综合实训装置的控制系统，包括作为控制系统主体的PLC控制器2，PLC控制器2的型号为SIMATIC 1214C DC/DC/DC；所述PLC控制器2经倍速链输送系统驱动单元7与倍速链输送系统3相连、经主从动齿轮输送系统驱动单元8与主从动齿轮输送系统4相连、经主动齿轮搬运机械手驱动单元9与主动齿轮搬运机械手5相连、经从动齿轮搬运机械手驱动单元10与从动齿轮搬运机械手6相连；在PLC控制器2上连接有主电源1和触摸屏12。
PLC控制器2上连接有继电器11-1～11-13，其中，继电器11-1～11-6分别与倍速链输送系统驱动单元7的阻挡气缸I电磁阀7-2、阻挡气缸II电磁阀7-3、阻挡气缸III电磁阀7-4、阻挡气缸IV电磁阀7-5、定位气缸I电磁阀7-6及定位气缸II电磁阀7-7连接；继电器11-7～11-9分别与主动齿轮搬运机械手驱动单元9的机械手1伸出气缸电磁阀9-1、机械手1升降气缸电磁阀9-2及机械手1手爪气缸电磁阀9-3相连；继电器11-10～11-12分别与从动齿轮搬运机械手驱动单元10的机械手2伸出气缸电磁阀10-1、机械手2升降气缸电磁阀10-2及机械手2手爪气缸电磁阀10-3相连，继电器11-13与倍速链输送系统驱动单元7的倍速链电机调速器7-1相连。
倍速链输送系统驱动单元7用于控制倍速链输送系统3，主从动齿轮输送系统驱动单元8用于主从动齿轮输送系统4，主动齿轮搬运机械手驱动单元9用于主动齿轮搬运机械手5，从动齿轮搬运机械手驱动单元10用于驱动从动齿轮搬运机械手6；在倍速链输送系统驱动单元7与倍速链输送系统3中，倍速链电机调速器7-1直接控制倍速链电机3-1，阻挡气缸I电磁阀7-2直接控制阻挡气缸I 3-2，阻挡气缸II电磁阀7-3直接控制阻挡气缸II 3-3，阻挡气缸III电磁阀7-4直接控制阻挡气缸III 3-4，阻挡气缸IV电磁阀7-5直接控制阻挡气缸IV 3-5，定位气缸I电磁阀7-6直接控制定位气缸I 3-6，定位气缸II电磁阀7-7直接控制定位气缸II 3-7；在主从动齿轮输送系统驱动单元8与主从动齿轮输送系统4中，同步带电机步进驱动器8-1直接控制主动齿轮同步带电机4-1，链条电机步进驱动器8-2直接控制从动齿轮链条电机4-2；在主动齿轮搬运机械手驱动单元9与主动齿轮搬运机械手5中，机械手1伸出气缸电磁阀9-1直接控制机械手1伸出气缸5-1，机械手1升降气缸电磁阀9-2直接控制机械手1升降气缸5-2，机械手1手爪气缸电磁阀9-3直接控制机械手1手抓气缸5-3；在从动齿轮搬运机械手驱动单元10与从动齿轮搬运机械手6中，机械手2伸出气缸电磁阀10-1直接控制机械手2伸出气缸6-1，机械手2升降气缸电磁阀10-2直接控制机械手2升降气缸6-2，机械手2手爪气缸电磁阀10-3直接控制机械手2手抓气缸6-3。
下面通过图2～6的电路连接图及图7的气动元件连接图来说明控制原理。
如图2与图6所示， PLC控制器上的Q0.0端口与同步带电机步进驱动器相连，用于控制同步带电机的脉冲；PLC控制器上的Q0.1端口与同步带电机步进驱动器相连，用于控制链条电机的方向；PLC控制器上的Q0.2端口与链条电机步进驱动器相连，用于控制链条电机的脉冲；PLC控制器上的Q0.3端口与链条电机步进驱动器相连，用于控制链条电机的方向；Q0.4端口与继电器KA1相连，继电器KA1与阻挡气缸I电磁阀相连，以此来控制阻挡气缸I；Q0.5端口与继电器KA2相连，继电器KA2与阻挡气缸II电磁阀相连，以此来控制阻挡气缸II；Q0.6端口与继电器KA3相连，继电器KA3与阻挡气缸III电磁阀相连，以此来控制阻挡气缸III；Q0.7端口与继电器KA4相连，继电器KA4与阻挡气缸IV电磁阀相连，以此来控制阻挡气缸IV；Q1.0端口与继电器KA5相连，继电器KA5与定位气缸I电磁阀相连，以此来控制定位气缸I；Q1.1端口与继电器KA6相连，继电器KA6与阻挡气缸II电磁阀相连，以此来控制定位气缸II。
如图2所示，PLC控制器上的I0.3和I0.4端口分别与主动齿轮同步带电机（步进电机1）的原点传感器以及从动齿轮链条电机（步进电机2）的原点传感器相连，以便检测同步带电机原点与链条电机原点；I0.5、I0.6和I1.0端口分别与阻挡气缸I传感器、阻挡气缸II传感器、阻挡气缸III传感器及阻挡气缸IV传感器相连，以便检测阻挡气缸I、阻挡气缸II、阻挡气缸III及阻挡气缸IV是否有件；I1.1、I1.2、I1.3和I1.4端口分别与定位气缸I的上位传感器、定位气缸I的下位传感器、定位气缸II的上位传感器及定位气缸II的下位传感器相连，以便检测定位气缸I与定位气缸II的位置；I1.1端口与机械手1伸出气缸9-1的伸出到位传感器相连，以便机械手1伸出的位置。
如图3与图6所示， PLC控制器上连接有1个扩展模块，所述扩展模块均采用SM1223DI*16 DO*16 24VDC模块。其中，扩展模块上I2.0端口与机械手1伸出气缸5-1的缩回到位传感器相连，以便检测机械手1伸出的位置；I2.1和I2.2端口分别与机械手1升降气缸5-2的下降与上升到位传感器相连，以便检测机械手1下降与上升的位置；I2.3和I2.4端口分别与机械手1手爪气缸5-3的夹紧与松开到位传感器相连，以便检测机械手1手爪的夹紧与松开；I2.5和I2.6端口分别与机械手2伸出气缸6-1的伸出与缩回到位传感器相连，以便检测机械手2伸出与缩回的位置；I2.7和I3.0端口分别与机械手2升降气缸6-2下降与上升到位的传感器相连，以便检测机械手2下降与上升的位置；I3.1和I3.2端口分别于机械手2手爪气缸6-3夹紧与松开到位的传感器相连，以便检测机械手2手爪的夹紧与松开；I3.3和I3.4端口分别与主动轮到位和从动轮到位的传感器相连，以便检测主动轮与从动轮是否到位；拓展模块的Q2.0、Q2.1与Q2.2端口分别与继电器KA7、KA8及KA9相连，继电器KA7、KA8及KA9分别与机械手1伸出气缸电磁阀9-1、机械手1升降气缸电磁阀9-2及机械手1手爪气缸电磁阀9-3相连，以此来控制机械手1的伸缩、升降与手爪动作；Q2.3、Q2.4与Q2.5端口分别与继电器KA10、KA11及KA12相连，继电器KA10、KA11及KA12分别与机械手2伸出气缸电磁阀10-1、机械手2升降气缸电磁阀10-2及机械手2手爪气缸电磁阀10-3相连，以此来控制机械手2的伸缩、升降与手爪动作；Q2.6端口与继电器KA13相连，继电器KA13与倍速链电机调速器7-1相连，以此来控制倍速链电机的运行。
如图4和图5所示，在本控制系统电路中还设有若干个空气开关，所述空气开关分别为QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6、QF7与QF8。空气开关QF1安装在控制系统主电源电路前端，为整个控制系统提供电源；空气开关QF2和QF3分别安装于开关电源VC1的两端，用于共同控制开关电源VC1 DC24V 120W，所述开关电源VC1为PLC控制器和触摸屏提供电源；空气开关QF4安装于开关电源VC2的前端，用于控制开关电源VC2 DC48V 500W，所述开关电源VC2为步进驱动器提供电源；空气开关QF5安装在散热风扇和电源插座电路前端，为散热风扇和电源插座提供电源；空气开关QF6安装在倍速链电机调速器电路前端，为倍速链电机调速器提供电源；空气开关QF7安装在同步带电机步进驱动器电路前端，为同步带电机步进驱动器提供电源；空气开关QF8安装在链条电机步进驱动器电路前端，为链条电机步进驱动器提供电源。
如图7所示，为阻挡气缸I～IV、定位气缸I～II、机械手1伸出气缸、机械手1升降气缸、机械手1手爪气缸、机械手2伸出气缸、机械手2升降气缸与机械手2手爪气缸的气动回路连接图。
在本实用新型的实施方式中，主动齿轮同步带电机4-1启动，将主动齿轮运输至指定位置，从动齿轮链条电机4-2启动，将从动齿轮运输至指定位置，倍速链电机3-1带动倍速链将齿轮泵底座向前输送，齿轮泵底座输送至定位气缸I时阻挡气缸I上升以阻挡后面的齿轮泵底座，同时定位气缸I上升将底座顶出以供主动齿轮搬运机械手5工作，当主动轮到位传感器检测到主动轮到位时，主动轮搬运机械手5启动将主动齿轮放至底座中，动作完毕后，定位气缸I下降将齿轮泵底座放回倍速链上，齿轮泵底座运行过了阻挡气缸II后，阻挡气缸II上升，同时阻挡气缸I下降将下一底座送至主动齿轮搬运机械手5处；齿轮泵底座运行过了阻挡气缸III后，阻挡气缸III上升以阻挡后面的底座，定位气缸II上升将齿轮泵底座抬出以供从动齿轮搬运机械手6工作，当从动齿轮到位传感器检测到从动齿轮到位时，从动齿轮搬运机械手6启动将从动齿轮放至底座中，动作完毕后，定位气缸II下降将齿轮泵底座放回至倍速链上，齿轮泵底座运行过了阻挡气缸IV后，阻挡气缸IV上升，同时阻挡气缸III下降将下一底座送至从动齿轮搬运机械手6处。如此可实现齿轮泵的主从动齿轮的自动化安装作业。
本实用新型中所述的元件均采用市售的元器件，上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
