PLC课程设计箱体加工组合机床的电气控制系统.docx
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PLC课程设计箱体加工组合机床的电气控制系统
机电工程学院
PLC课程设计
(箱体加工组合机床的电气控制系统)
院系机电工程学院
班级机电0932
学号
姓名
指导老师
时间2010年12月25日
1绪论……………………………………………………………………..1
2设计方案………………………………………………………………..2
2.1左、右两动力头进给电机……………………...………………..2
主轴电机…………………………………………………...……..3
照明及信号指示………………………………………...………..4
2.4PLC的选择……………………………………………..………..5
2.5程序的设计………………………………………….…………..5
3I/O分配………………………………………………………..……..8
4外部接线图……………………………………………………………..8
4.1PLCI/O接线图…………………………………...……………..8
5梯形图…………………………………………………………………9
6系统调试……………………………………………………………..11
7设计心得……………………………………………………………....12
8参考文献……………………………………………………………....13
1绪论
对于机械—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。
传统的组合机床采用的继电器—接触器控制系统,接线复杂、故障率高、调试和维护困难。
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:
组合机床的结构如下图所示:
该机床专门用于加工箱体的两个侧壁,采用两个动力头从两个侧面分别加工,左、右动力头的电动机均为2.2kw,进给系统和工件夹紧都用液压系统驱动,液压泵电动机的功率为3kw,动力头和夹紧装置的动作由电磁阀控制。
机床的工作循环步骤如下(在工件夹紧、动力头快进、动力头快退以及电源接通时均有电信号指示):
1.按下起动按钮,夹紧装置将被加工的工件夹紧,夹紧后发出讯号;
2.左右动力头同时快进,并同时启动主轴;
3.达到工件附近,接受到行程开关的信号后,动力头由快进转为工进,进行切削加工;
4.加工完成后,左右动力头暂停2秒,然后快速退回原位,夹紧装置松开被加工工件;
5.停止主轴
至此,一个工作循环完成,准备下一个工作循环开始。
其中,在工件夹紧、动力头快进、动力头快退以及电源接通时均有电信号指示。
电磁阀的动作顺序表如下:
左动力头
右动力头
夹紧装置
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
YV6
YV7
上、下料
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
快进
ON
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
工进
ON
ON
OFF
ON
ON
OFF
ON
停留
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
快退
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
注:
ON表示给电磁铁通电;OFF电磁铁处于断电状态。
2设计方案
2.1左、右两动力头进给电机
根据设计要求知左、右两动力头均要求快进→工进→快退的工作循环,并且左、右两动力头可以同时工作,也可进行单独调整。
所以就要求快速电机M5、M6能够正反转,工作进给电机为M3、M4能够正转即可。
其主电路如下图2-1。
图2-1M3、M4、M5、M6的接线电路图
因为这4个功率都较小,所以可以直接启动。
M3、M4只要接触器KM3、KM4的线圈得电就会吸合,就能正转;M5、M6分别当接触器KM5、KM6线圈得电时正转,当接触器KM7、KM8分别得电就反转。
主轴电机工作方式有两种:
正转、反转。
根据不同的工作要求,主轴电机的转向不同。
因主轴电机的功率较小,故可以直接启动。
其主电路图如下2-2。
图2-2主轴电机的接线图
当KM1、KM2的线圈得电吸合分别使电机M1、M2正转;当KM9、KM10的线圈得电吸合分别是电机M1、M2反转。
通过plc的输出就可以使不同的接触器线圈得电,从而使电机的转向不同。
当机床工作时,为了警告旁人不要误动作,故要有信号指示说明,告诉别人正在进行工作,不要误动作。
信号指示也能显示机床是否是在正常工作、有无问题。
有时候需要晚上工作,所以需要必要的照明。
图2-3指示信号灯
如图2-3,其指示着组合机床的工作状态,指示灯分别与与之对应的接触器的常开触点连接,当接触器的线圈得电,其常开触点闭合,通过6.3V电压使之亮。
KM1、KM9分别是控制M1的正反转的接触器;KM2、KM10分别是控制M2的正反转的接触器;KM3、KM4分别是控制左右工进电机正转的接触器;KM5、KM7,KM6、KM8分别是左右快进快退电机。
这样就可以把所有的电机的状态显示出来。
照明灯如下图2-4。
图2-4照明灯
2.4PLC的选择
统计组合机床PLC输入元器件、执行元器件及I/O点数:
输入部分
输入部分
点数
动力头工作方式选择按钮SB
6
冷却泵选择开关SA
2
行程开关SQ
6
按钮SB
4
总计
18
输出部分
输出部分
点数
接触器
12
总计
12
注:
照明不需要接入PLC,只需要选择开关就可以。
所以选用FX2N―32MR加扩展单元FX2N―32ER,FX2N―32MR含有32个I/O点(16入,16出),FX2N―32ER为含有32点扩展单元。
2.5程序的设计
根据要求知需使左、右两动力头均要求快进→工进→快退的工作循环和可使左、右两动力头同时工作,也可进行单独调整。
故设计的流程图如下图2-5。
图2-5程序流程图
3I/O分配
因采用PLC控制,需分配其I/O点,它决定着系统如何工作。
输入地址号
信号名称
输出地址号
信号名称
开始
主轴
SQ1
YV1
SQ2
YV2
SQ3
YV3
SQ4
YV4
SQ5
YV5
X6
SQ6
YV6
夹紧
表3-1I/O口地址分配表
4PLCI/O接线图
5梯形图
6系统调试
安装GXDeveloper和西门子的仿真软件,建立一个新工程,将梯形图输入到工程中,完成后将其转换。
再启动梯形图逻辑测试,选择软元件测试,输入不同的软元件,改变其状态,观察输出的改变。
软元件的改变
输出的改变
X0=1,X1=0
Y0=1
X0=0,X1=1
Y1=1
X2=0
Y0=0,Y1=0
X3=1
Y5=1
X3=0
Y5=0
X7=1,X0=1,X1=0/X7=1,X0=0,X1=1
Y0=1,Y3=1/Y1=1,Y3=1
X4=1
Y2=1,Y3=0
X5=1
Y2=0,Y4=1,Y0=0/Y1=0
X6=0
Y4=0
X10=1
Y4=1
X11=1,X12=0
Y6=1
X11=0,X12=1
Y7=1
X13=1
Y6=0,Y7=0
X14=1
Y13=1
X20=1,X11=1,X12=0/X20=1,X11=0,X12=1
Y11=1,Y6=1/Y11=1,Y7=1
X15=1
Y10=1,Y11=0
X16=1
Y10=0,Y12=1,Y6=0/Y7=0
X17=0
Y12=0
X21=1
Y12=1
表6-1调试表格
7设计心得
通过这次PLC课程设计,我知道:
使机床与PLC结合,可以轻松的完成规定的工作,这可以很大程度的减小工人的工作和减小危险。
因为这一切都是有程序控制的,能够使机器严格按规律执行,而人工作的时候总会有一些错误发生,这些错误有可能引发危险。
和学别的学科一样,在学完PLC理论课程后我们做了课程设计,此次设计以分组的方式进行,每组有一个题目。
我做的是组合机床的组合机床的电气控制系统。
由于平时大家都是学理论,没有过实际开发设计的经验,拿到的时候都不知道怎么做。
但通过各方面的查资料并学习。
我基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。
通过这次设计实践。
我学会了PLC的基本编程方法,对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中,提高了我们的工程素质,在没有做实践设计以前,我对知道的撑握都是思想上的,对一些细节不加重视,当我把自己想出来的程序与到PLC中的时候,问题出现了,不是不能运行,就是运行的结果和要求的结果不相符合。
能过解决一个个在调试中出现的问题,我对PLC的理解得到加强,看到了实践与理论的差距。
通过此次课设,让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解,也让我了解了关于PLC设计原理。
有很多设计理念来源于实际,从中找出最适合的设计方法。
最后,非常感谢老师的指导和同学们的帮助!
8参考文献
1.黄鹤汀.金属切削机床.上册.北京:
机械工业出版社,2000.5;
2.扬州惠乐机械装备有限公司(扬州组合机床厂)网站:
或者大连专用机床厂网站:
3.凌智勇.机床液压系统及故障维修.北京:
化学工业出版社,2007.7或者张群生.液压与气压传动.第2版.北京:
机械工业出版社,2008;
4.李向东.电气控制与PLC.北京:
机械工业出版社,2009.1
5.丁学恭.电器控制与PLC.浙江:
浙江大学出版社,2004.1或者其他“机床电气控制”类的图书资料
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