双面二工位铣钻组合机床PLC与组态控制系统设计毕业设计论文.docx
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双面二工位铣钻组合机床PLC与组态控制系统设计毕业设计论文
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作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
第一章 绪论
第一节 设计要求
对于机械—液压—电气结合控制的组合机床,电气控制系统起着重要的神经中枢作用。
我们在设计组合机床电气控制系统的时候,应根据组合机床的控制特点和工艺流程选择合适的控制方案,先设计出组合机床的功能表图,然后根据各工步的激活情况和主令转换情况,设计出满足机床控制要求的电气控制系统,随着PLC控制技术日益成熟并得到越来越广泛的应用,利用原有的继电器—接触器控制电路设计PLC控制系统,或直接进行PLC控制系统的设计,都能很好地满足组合机床自动化控制的要求。
本次设计的要求如下:
1.机床的主电路由7台Y系列三相交流异步电动机及控制元器件组成,由于各电动机均在7KW以下,允许采用直接起动控制。
2.液压工作台和电动机之间的配合与联锁必须符合双面二工位铣钻组合机床的工艺要求。
因为空操作的原因,铣削前要求工件快进,到规定位置工进铣削加工:
铣削完成后第二次快进,到规定位置后第二次工进至死挡铁停留。
此时钻头箱以快进转工进的工艺流程对工件钻削,钻削完成后必须在两钻头箱全部退回原位,钻头确实已离开工件后才允许工作台快速退回。
3.控制回路除了电气基本保护外,还应该设置“电隔离保护”,以提高安全性。
4.机床电气控制系统应能满足半自动循环加工工艺和手动调整工艺的需要。
各电动机和工作台的运动在工艺上都应具备必要的配合和联锁。
5.本系统主电路供电电压为交流380V,控制电路电压110V;直流控制电路为桥式全波整流,电压24V;指示灯电路电压为交流6.3V。
6.进行PLC硬件系统设计时应考虑必要的硬件联锁及不同电压种类和等级的分组。
7.编写的PLC控制程序必须上机通过模拟调试,调试时可采用模拟调试开关板和灯泡进行,调试时应有必要的记录。
8.对系统进行组态,并设计出组态软件与PLC的通讯程序,画出组态画面。
进行联机调试。
第二节 设备介绍及设计依据
双面二工位铣钻组合机床是由双面钻床和双面铣床组合而成,具体加工对象是对较大型壳体零件的粗加工。
组合机床为卧式,设置液压动力滑台为移动工作台,采用行程控制和液压传动,可作半自动循环加工和手动调整。
工件的装夹采用具有油路失电夹紧功能的液压控制系统夹紧(放松)被加工零件,在一次半自动循环中,工件经过两个工位进行铣、钻加工(每个工位都经过快速进给和工作进给两步),两个工位各完成一道加工工序。
第一工位为双面铣床:
左右两个铣头安装在工作台两边,铣刀作旋转运动,在工作台由快进转为工进时对夹紧在工作台上的工件铣削加工。
第二工位为双面钻床,由左右两个钻头箱构成,钻孔过程分为两个工步。
双铣头铣削后,工作台携夹紧的工件继续前进至死挡铁停止。
此时工作台不动,左右钻头箱(各两台电动机)先由快速进给电动机进行空操作的快进,继而快进电动机断电并由电磁制动器制动,钻头电动机得电,对夹紧固定在工作台上的工件进行工进钻削,加工完毕后钻头电动机断电,快进电动机反相序得电,电磁制动器松开制动,电动机反转带动钻头箱快速退回。
只有当左右钻头箱全部退回到原位后,才允许液压工作台快速退回原位。
液压工作台快速退回原位后,工人松开并卸下工件后,进行第二个壳体零件的加工,整个控制系统采用行程和压力控制。
被加工零件的夹紧(放松)由具有油路失电夹紧功能的液压控制系统完成,手动调整的特点是按住某个调整按钮后,系统相关环节动作,松开后关断。
组合机床工艺流程如图1.1所示。
图1.1组合机床工艺流程图
双面二工位铣钻组合机床采用机械、液压、电气相结合的控制方式。
其中机械设计是机床的基础,液压控制保证了工作台的进给和被加工工件的夹紧放松,电气控制设计起着神经中枢的作用。
使机—液—电的结合成为可能。
液压控制回路电磁阀及压力继电器动作表如表1-1所示。
元件
工步
1YV
2YV
3YV
4YV
5YV
6YV
7YV
8YV
1SP
2SP
3SP
原位
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
工件夹紧
-
-
-
+
+
-
+
-
-
+
+
滑台快进Ⅰ
+
-
+
+
+
-
+
-
-
+
+
滑台工进Ⅰ
+
-
-
+
+
-
+
-
+
+
+
滑台快进Ⅱ
+
-
+
+
+
-
+
-
-
+
+
滑台工进Ⅱ
+
-
-
+
+
-
+
-
+
+
+
死挡铁
+
-
-
+
+
-
+
-
-
+
+
滑台快退
-
+
-
+
+
-
+
-
-
+
+
工件松开
-
-
-
+
-
+
-
+
-
-
-
表1-1液压控制回路电磁阀及压力继电器动作表
设计技术数据:
1.液压泵电动机M1:
Y112M-44kw1440r/min8.8A380V△联结
2.左、右铣削头电动机M2、M3:
Y132S-45.5kw1440r/min15.4A380V△联结
3.左、右钻头箱快速进给电动机M4、M6:
Y90S-41.1kw1400r/min2.7A380V Y联结
4.左、右钻头电动机M5、M7:
Y100L-43kw1420r/min6.8A380V△联结
5.所有电磁阀线圈电压为DC24V额定电流0.78A
根据大型壳体零件加工要求,双面二工位铣钻组合机床需要配置床身、左右铣削头、移动工作台及夹具、左右钻头箱、中间底座8个部分。
根据生产工艺要求组合机床采用行程控制和液压传动,可作半自动循环加工和手动调整。
设置液压动力滑台为移动工作台,采用具有油路失电夹紧功能的液压控制系统夹紧(放松)被加工零件,总计设置7台电动机。
1.液压泵电动机M1
液压泵采用连续运转工作方式,电动机M1的控制方式为单向连续工作制。
液压泵电动机轻载起动,且只有4kw,可直接全压起动。
用一只交流接触器来控制液压泵电动机M1,设为KM1。
2.左右铣削头电动机M2、M3
由于左、右铣削头电动机起动时,铣削头尚未铣削,属空载,故可直接全压起动,各用一只交流接触器对左右铣削头电动机M2、M3进行单向连续运行控制,设为KM2、KM3。
3.左、右钻头电动机M5、M7
当M5、M7起动时,钻削头尚未钻削,属空载起动,设置起动方式为直接全压起动,各用一只交流接触器控制。
设为KM6、KM9。
4.左、右钻头箱快速进给电动机M4、M6
左、右钻头箱快速进给电动机M4、M6的功率只有1.1kw,但必须满足钻头箱的快进、快退要求,电动机须设置正反向控制,每台电动机设置两个交流接触器。
左钻头箱快速电动机的正、反转接触器设为KM4、KM5;右钻头箱快速电动机的正、反转接触器设为KM7、KM8。
由于M4、M6电动机都有制动要求,故分别设置两只电磁制动器1YB、2YB。
电磁制动器为断电制动型,钻头箱快进时得电松开,快进转工进时断电制动,快退时得电松开,回到原位时制动。
双面二工位铣钻组合机床配置的电动机均在7Kw以下,满足电动机直接起动的要求,可采用直接起动,除钻头箱快速进给电动机有正反向控制的要求外,其余电动机均为单方向起停控制。
在设计主电路时要求考虑到短路保护、零电压和欠电压等电气控制电路的基本保护。
第二章 组态控制
第一节 MCGS简介
计算机技术和网络技术的飞速发展,为工业自动化开辟了广阔的发展空间,用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统,并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术,使系统更加安全可靠,在这方面,MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。
MCGS全中文工业自动化控制组态软件(以下简称MCGS工控组态软件或MCGS)为用户建立全新的过程测控系统提供了一整套解决方案。
MCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件,可稳定运行于Windows95/98/NT操作系统,集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身,并支持国内外众多数据采集与输出设备,广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。
MCGSWW服务器版本,集工业现场的集散控制和各类历史、实时数据及相关曲线的WWW发布于一体,可以解决整个企业的Internet/Intranet方案,也可以非常方便的与您已有的企业网络相衔接,让您从具体的技术环节和繁杂的数据堆中脱身,随时随地掌握工业现场与企业运营状态,了解所需的各项信息,大幅度提高工作效率,实现成功决策。
第二节 双工位组态控制画面
1.机床画面
图2.1机床画面
2.暂停状态
图2.2暂停状态
3.工件快进
图2.3工件快进
4.左钻工进
图2.4左钻工进
第三节双工位铣钻加工机数据库列表
表2-1双工位铣钻加工机数据库列表
第四节 双工位铣钻加工组态控制脚本程序
IF启动按钮=1THEN
液压电动机=1
右运行按钮=1
ENDIF
IF水平移动量1>=71OR水平移动量1<0THEN
液压电动机=0
ENDIF
IF水平移动量1<=10AND右运行按钮=1AND液压电动机=1AND(快进1点动=1OR暂停按钮=0)THEN
快进1指示=1
水平移动量1=水平移动量1+0.4
水平移动量2=水平移动量2+4
ELSE
快进1指示=0
ENDIF
IF水平移动量1>10AND水平移动量1<=24AND右运行按钮=1AND(工进1点动=1OR暂停按钮=0)THEN
工进1指示=1
水平移动量1=水平移动量1+0.2
水平移动量2=水平移动量2+2
电动机1=1
电动机2=1
ELSE
工进1指示=0
ENDIF
IF水平移动量1>=24AND水平移动量1<=61AND右运行按钮=1AND(快进2点动=1OR暂停按钮=0)THEN
电动机1=0
电动机2=0
IF水平移动量1<=61AND水平移动量1>=24THEN
快进2指示=1
水平移动量1=水平移动量1+0.4
水平移动量2=水平移动量2+4
ENDIF
ELSE
快进2指示=0
ENDIF
IF水平移动量1>=61AND右运行按钮=1AND(工进2点动=1OR暂停按钮=0)THEN
工进2指示=1
水平移动量1=水平移动量1+0.2
水平移动量2=水平移动量2+2
ELSE
工进2指示=0
ENDIF
IF水平移动量1<=0THEN
左限位开关=1
ELSE
左限位开关=0
ENDIF
IF水平移动量1>9AND水平移动量1<11AND右运行按钮=1THEN
工进1位置=1
ELSE
工进1位置=0
ENDIF
IF水平移动量1>23AND水平移动量1<25AND右运行按钮=1THEN
快进位置=1
ELSE
快进位置=0
ENDIF
IF水平移动量1>59AND水平移动量1<61AND右运行按钮=1THEN
工进2位置=1
ELSE
工进2位置=0
ENDIF
IF水平移动量1>=71THEN
右限位开关=1
右运行按钮=0
右运行指示=0
ELSE
右限位开关=0
ENDIF
IF右限位开关=1THEN
右钻头箱电动机=1
右钻头=1
ENDIF
IF右钻头箱电动机=1AND右钻头箱垂直移动量<8AND上下按钮=1AND(右钻头箱快进点动=1OR暂停按钮=0)THEN
右钻头箱垂直移动量=右钻头箱垂直移动量+0.3
右钻头箱垂直移动=右钻头箱垂直移动+3
ENDIF
IF右钻头箱垂直移动量>=8AND上下按钮=1AND(右钻头箱工进点动=1OR暂停按钮=0)THEN
右钻头箱垂直移动量=右钻头箱垂直移动量+0.1
右钻头箱垂直移动=右钻头箱垂直移动+1
ENDIF
IF右钻头箱垂直移动量>=12THEN
上上按钮=1
上下按钮=0
ENDIF
IF上上按钮=1AND右钻头箱垂直移动量>=0AND(右钻头箱快退点动=1OR暂停按钮=0)THEN
右钻头=0
右钻头箱垂直移动量=右钻头箱垂直移动量-0.3
右钻头箱垂直移动=右钻头箱垂直移动-3
ENDIF
IF右钻头箱垂直移动量<=0THEN
上限位开关=1
ELSE
上限位开关=0
ENDIF
IF上限位开关=1AND上上按钮=1THEN
右钻头箱电动机=0
右钻头=0
左钻运行=1
左钻头箱电动机=0
ENDIF
IF左钻运行=1THEN
左钻头箱电动机=1
左钻头=1
ENDIF
IF左钻头箱电动机=1AND左钻头箱垂直移动量>=-8AND下上按钮=1AND(左钻头箱快进点动=1OR暂停按钮=0)THEN
左钻头箱垂直移动量=左钻头箱垂直移动量-0.3
左钻头箱垂直移动=左钻头箱垂直移动-3
ENDIF
IF左钻头箱垂直移动量<=-8AND下上按钮=1AND(左钻头箱工进点动=1OR暂停按钮=0)THEN
左钻头箱垂直移动量=左钻头箱垂直移动量-0.1
左钻头箱垂直移动=左钻头箱垂直移动-1
ENDIF
IF左钻头箱垂直移动量<=-12THEN
下上按钮=0
下下按钮=1
ENDIF
IF下下按钮=1AND左钻头箱垂直移动量<=0AND(左钻头箱快退点动=1OR暂停按钮=0)THEN
左钻头=0
左钻头箱垂直移动量=左钻头箱垂直移动量+0.3
左钻头箱垂直移动=左钻头箱垂直移动+3
ENDIF
IF左钻头箱垂直移动量>=0THEN
下限位开关=1
左钻头箱电动机=0
左钻头=0
ELSE
下限位开关=0
ENDIF
IF下限位开关=1AND下下按钮=1AND水平移动量1>=0AND(快退点动=1OR暂停按钮=0)THEN
液压电动机=1
左运行指示=1
右运行指示=0
水平移动量1=水平移动量1-0.5
水平移动量2=水平移动量2-5
ELSE
左运行指示=0
右运行指示=1
ENDIF
第三章 可编程控制
第一节 PLC-200系列简介
一.概述
S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC,其许多功能达到大、中型PLC的水平,而价格却和小型PLC的一样,因此,它一经推出,即受到了广泛的关注。
二.S7-200系列PLCR的硬件系统
西门子公司前几年刚刚投入市场的小型可编程序控制器,可以单机运行,也可以进行输入/输出和功能模块的扩展。
它的价格低廉,结构小巧,可靠性高,运行速度快,继承和发挥可它在大、中型PLC领域的技术优势,有极丰富的指令集,具有强大的多种集成功能和实用性,其性能价格比非常高,所以它在各个行业中的应用得到迅速推广,在规模不太大的控制领域是较为理想的控制设备。
硬件系统的基本构成
S7-200PLC硬件系统的配置方式采用整体式加积木式,即主机中包含一定数量的输入/输出点,同时还可以扩展I/O模块和各种功能模块。
一个完整的系统组成如图所示
图3.1一个完整的系统组成图
三.模块的扩展
在双面二工位铣钻加工机床控制中,我们需要24个输入点和21个输出点。
后以我们要进行加入输入输出点的扩展。
我们选用二个EM221对输入扩展和2个EM222对输出扩展。
模块连接方式如图
1.基本单元 基本单元有时又称做CPU模块,也有的称之为主机或本机。
它包括CPU模块、存储器、基本输入/输出点和电源等,是PLC的主要部分。
实际上它就是一个完整的控制系统,可以单独完成一定的控制任务。
2.扩展单元 主机I/O点数量不能满足控制系统的要求时,用户可以根据需要扩展各种I/O模块,所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的I/O点数是由多种因素共同决定的。
3.特殊功能模块 当需要妄称某些特殊功能的控制任务时,需要扩展功能模块。
它们是完成某种特殊控制任务的一些装置。
4.相关设备 相关设备是为充分和方便地利用系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备、人机操作界面和网络设备等。
5.工业软件 工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序,它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机软件等几大类构成。
图3.2工业软件构成图
第二节 硬件电路
一.主接线图
图3.3主接线图
二.控制电路接线图
图3.4控制电路接线图
三.CPU接口和扩展电路
图3.5CPU接口和扩展电路
第三节 I/O口地址分配
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- 关 键 词:
- 双面 二工位铣钻 组合 机床 PLC 组态 控制系统 设计 毕业设计 论文