專用鏜孔機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計

摘要摘要2TOC\o"1-5"\h\z一、設(shè)計目的2二、設(shè)計要求2三、設(shè)計分析2硬件的設(shè)計：3軟件的設(shè)計：4PLC的通信:4四、設(shè)計方法及步驟4.4、1專用鏜孔機(jī)床的硬件設(shè)計44、1-1PLC的選擇44、1-2專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表54、1-3PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖54、1-4PLC控制系統(tǒng)安裝注意事項64、2專用鏜孔機(jī)床的軟件設(shè)計64、2-1常用的編程方法62-2專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖72-3專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖92-4專用鏜孔機(jī)床PLC控制梯形圖10五、總結(jié)1.1六、參考文獻(xiàn)12本篇文章介紹了專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計方案，并且敘述了PLC的基本原理、PLC的工程設(shè)計步驟。整個系統(tǒng)采用了一臺PLC控制，整個控制系統(tǒng)設(shè)一個控制室。利用PLC控制專用鏜孔機(jī)床運行，實現(xiàn)了機(jī)床急促、啟動、停止、故障停止、緊急停止的功能，并且能自動控制機(jī)床的運行，從而實現(xiàn)了銑床運行的自動化功能。PLC控制的特點使原機(jī)床控制大大的簡單化，并且維修方便,易于檢查。節(jié)省大量的繼電器元件,使機(jī)床的工作效率大大提高。關(guān)鍵詞：可編程序控制器，專用鏜孔機(jī)床，電氣控制系統(tǒng)一、設(shè)計目的課程設(shè)計的主要目的是通過某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計過程、設(shè)計要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容及具體的設(shè)計方法。通過設(shè)計也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，以此，設(shè)計之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念。二、設(shè)計要求1、主軸為單向運轉(zhuǎn)，停車要求制動（采用能耗制動）。2、主軸電動機(jī)與靜壓電動機(jī)的聯(lián)鎖要求是：先開靜壓電動機(jī)，靜壓建立后（由3、油壓繼電器控制）才能啟動主軸電動機(jī)，而停機(jī)時，要求先停主軸電動機(jī)，后停靜壓電動機(jī)。4、主軸加工操作，采用兩地控制。加工結(jié)束自動停止，手動快退之原位。5、根據(jù)加工動作流程要求，設(shè)置鏜孔加工及鉸孔加工選擇。6、應(yīng)有照明及工作狀態(tài)顯示。7、有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖。三、設(shè)計分析專用鏜孔機(jī)床應(yīng)用于大批量生產(chǎn)某零件的鏜孔于鉸孔加工工序。其加工精度及效率的要求均較高，宜采用專業(yè)設(shè)備。機(jī)床主運動采用動力頭，由Y100L-6

型（1.5kw,4八）三相異步電動機(jī)拖動，單向運轉(zhuǎn)，采用能耗制動。該設(shè)備能進(jìn)行鏜孔加工，當(dāng)更換道具和進(jìn)給速度時，又能進(jìn)行鉸孔加工，既有鏜孔與鉸孔加工選擇。進(jìn)給系統(tǒng)采用液壓泵拖動電機(jī)丫801-2型（750W,1.9A）,由電磁閥（YV1?YV4）控制進(jìn)給速度，為提高加工精度，主軸采用靜壓軸承，主軸為單向運轉(zhuǎn)，停車要求制動，主軸加工操作，采用兩地控制。加工結(jié)束自動停止，手動快退至原位。由Y801-2型電動機(jī)拖動高壓液壓泵產(chǎn)生靜壓油膜。該鏜孔專業(yè)機(jī)場還要求有照明以及工作狀態(tài)的顯示，以便工人的操作，有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖，主軸電動機(jī)與靜壓電動機(jī)的聯(lián)鎖要求是：先開靜壓電動機(jī)，靜壓建立后（由油壓繼電器控制）才能啟動主軸電動機(jī)靜壓電動機(jī)，防止事故發(fā)生。加工動作流程如圖：快進(jìn)啟動油壓繼電器控制）才能啟動主軸電動機(jī)靜壓電動機(jī)，防止事故發(fā)生。加工動作流程如圖：快進(jìn)啟動,SQ3

停手動操作原位SQ5快退而停機(jī)時，要求先聽主軸電動機(jī)，后停快進(jìn)SQ2啟動工工進(jìn)一S-L-hSQ4停J原位SQ5快退手動操作液壓控制要求：YV1YV2YV3YV4快進(jìn)+++工進(jìn)（鏜孔）+工進(jìn)（鉸孔）++?？焱?+1、PLC的選型2、PLC類型的選擇3、I/O點數(shù)的確定4、按裝形式的選擇5、PLC存儲容量的確定6、輸入接口電路形式的選擇7、輸出接口電路形式的選擇8、PLC供電方式的選擇9、PLC拓展模塊的選擇10、PLC的I/O地址分配表，根據(jù)實際所需分配地址11、繪制I/O設(shè)備與PLC的連線圖12、電氣系統(tǒng)的設(shè)計軟件的設(shè)計：1、經(jīng)驗設(shè)計法2、繼電器-接觸器控制線路轉(zhuǎn)換設(shè)計法3、邏輯設(shè)計方法4、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計法本次決定用繼電器-接觸器控制線路轉(zhuǎn)換設(shè)計法PLC的通信：1、計算機(jī)鏈接通信協(xié)議采用專用通信協(xié)議，由計算機(jī)發(fā)出讀寫PLC數(shù)據(jù)的命令幀，PLC收到后自動生成和返回響應(yīng)幀，但計算機(jī)的程序仍需用戶編寫。2、計算機(jī)鏈接可以用于一臺計算機(jī)與一臺配有RS-232C通信接口的PLC通信，但需要FX-485PC-1F轉(zhuǎn)換器。四、設(shè)計方法及步驟4、1專用鏜孔機(jī)床的硬件設(shè)計4、1-1PLC的選擇在PLC選型是時主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方便性，備件的通用性，是否易于擴(kuò)展，有無特殊功能要求等。PLC輸入/輸出點確定：I/O點數(shù)選擇時要留出適當(dāng)余量；由控制要求可知有8個輸入口，則輸入的點數(shù)可選擇8點或16點；控制對象可知有5個，則輸出點數(shù)可以小于8點，可選擇8點。綜合以上兩點，選擇輸入輸出點數(shù)16點。PLC存儲容量：系統(tǒng)有模擬量信號存在或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時容量應(yīng)選擇大一些；專用鏜孔機(jī)床PLC控制程序設(shè)計步驟200步之內(nèi)存儲容量小于20K，選擇8K即可。輸出類型：通常由于專用鏜孔機(jī)床由交流220V三相異步電機(jī)拖動，則選擇繼電器輸出型MR（有觸點，可帶交直流負(fù)載）或雙向晶閘管輸出型MS（無觸點，可帶交流負(fù)載）都可。（4）存儲維持時間：一般存儲約保持1~3年（與使用次數(shù)有關(guān)）。若要長期或掉電保持應(yīng)選用EEPROM存儲（不需備用電源），也可選外用存儲卡盒；PLC的擴(kuò)展：可通過增加擴(kuò)展模塊、擴(kuò)展單元與主單元連接的方式。擴(kuò)展模塊有輸入單元、輸出單元、輸入/輸出一體單元。擴(kuò)展部分超出主單元驅(qū)動能力時應(yīng)選用帶電源的擴(kuò)展模塊或另外加電源模塊給以支持；（5）PLC的聯(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種。與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可通過RS232C接口直接連接、RS422+RS232C/422轉(zhuǎn)換適配器連接、調(diào)制解調(diào)通訊連接等方式；一臺計算機(jī)與多臺PLC聯(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器、網(wǎng)絡(luò)適配器等方式進(jìn)行連接，連接介質(zhì)為雙絞線或光纜；PLC之間互聯(lián)時可通過專用通訊電纜直接連接、通訊板卡或模塊+數(shù)據(jù)線連接等方式。綜上（1）、（2）、（3）、（4）、⑸所述原因，選擇FX2N-16MR-001。4、1-2專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表如表4-1所示:I口接線端O口接線端X000啟動按鈕SB1Y001電磁閥YV1(KM1)X001行程開關(guān)SQ1Y002電磁閥YV2(KM2)X002行程開關(guān)SQ2Y003電磁閥YV3(KM3)X003行程開關(guān)SQ3Y004電磁閥YV4(KM4)X004行程開關(guān)SQ4Y005停止顯示燈HLX005手動操作按鈕SB2X006行程開關(guān)SQ5X007鏜孔選擇開關(guān)SA4、1-3PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖如圖4-2所示:SB1—KM1rSB2n,X000X005Y001Y002KM2LD—SQ1?一KM3Y003Y004SQ21X001X002KM4SQ3----niSQ40^一SQ5sa_LUX003X004X006X0070-N220V-FU-FRcomcomAC圖4-2專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖4、1-4PLC控制系統(tǒng)安裝注意事項專用鏜床PLC系統(tǒng)安裝時應(yīng)注意以下幾個問題：（1）為防止來自電源線的干擾，電源線使用雙絞線，每根導(dǎo)線截面應(yīng)在1.25mm2以上，電源通過1:1的隔離變壓器供給PLC，降低電噪聲。另外為了防止電壓過高損壞PLC,電源輸入端加上壓敏電阻。（2）PLC輸人線路與動力線路不能位于同一線槽或電線管內(nèi)，三相動力線路束在一起走線，并且使兩部分盡可能相互垂直走線，輸人線也可采用屏蔽線，以防動力線路干擾輸入線路。（3）為防止過熱,PLC不許安裝在變壓器等發(fā)熱元件的正上方，在元器件留有適當(dāng)空隙，以便散熱，并且在配電箱上安裝風(fēng)扇降熱。4、2專用鏜孔機(jī)床的軟件設(shè)計4、2-1常用的編程方法對同一功能,PLC控制的編程方法可以有多種，但好的方法可以帶來最大的方便。主要介紹了PLC順序控制的四種不同編程方法，分別應(yīng)用于不同的場合。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大,傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)愈來愈難以適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需求。可編程控制器PLC是以微處理器為核心，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動化控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種通用型的工業(yè)控制裝置。外部接線簡單方便,它的控制主要是程序的設(shè)計,編制梯形圖是最常用的編程方式,使用中一般有經(jīng)驗設(shè)計法,邏輯設(shè)計法,繼電器控制電路移植法和順序控制設(shè)計法,其中順序控制設(shè)計法也叫功能表圖設(shè)計法,功能表圖是一種用來描述控制系統(tǒng)的控制過程功能、特性的圖形,它主要是由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、箭頭線和動作組成。有了功能表圖后,可以用四種方式編制梯形圖,它們分別是:起保停編程方式、步進(jìn)梯形指令編程方式、移位寄存器編程方式和置位復(fù)位編程方式。本文以三菱公司F1系列PLC為例,說明實現(xiàn)順序控制的三種編程方式。（1）使用起保停電路的編程方式起保停電路僅僅使用與觸點和線圈有關(guān)的指令,無需編程元件做中間環(huán)節(jié),各種型號PLC的指令系統(tǒng)都有相關(guān)指令,加上該電路利用自保持,從而具有記憶功能,且與傳統(tǒng)繼電器控制電路基本相類似,因此得到了廣泛的應(yīng)用。這種編程方法通用性強(qiáng)，編程容易掌握,一般在原繼電器控制系統(tǒng)的PLC改造過程中應(yīng)用較多（2）使用步進(jìn)梯形指令的編程方式步進(jìn)梯形指令是專門為順序控制設(shè)計提供的指令，它的步只能用狀態(tài)寄存器S來表示,狀態(tài)寄存器有斷電保持功能,在編制順序控制程序時應(yīng)與步進(jìn)指令一起使用,而且狀態(tài)寄存器必須用置位指令SET置位,這樣才具有控制功能，狀態(tài)寄存器S才能提供STL觸點，否則狀態(tài)寄存器S與一般的中間繼電器M相同。在步進(jìn)梯形圖中不同的步進(jìn)段允許有雙重輸出,即允許有重號的負(fù)載輸出,在步進(jìn)觸點結(jié)束時要用RET指令使后面的程序返回原母線。這種編程方法很容易被初學(xué)者接受和掌握,對于有經(jīng)驗的工程師,也會提高設(shè)計效率,程序的調(diào)試、修改和閱讀也很容易,使用方便,程序也較短,在順序控制設(shè)計中應(yīng)優(yōu)先考慮,該法在工業(yè)自動化控制中應(yīng)用較多。（3）使用置位復(fù)位指令的編程方式在以置位復(fù)位指令的編程方式中,用某一轉(zhuǎn)換所有前級步對應(yīng)的輔助繼電器的常開觸點與轉(zhuǎn)換對應(yīng)的觸點或電路串聯(lián),作為使所有后續(xù)步對應(yīng)的輔助繼電器置位和使所有前級步對應(yīng)的輔助繼電器復(fù)位的條件。對簡單順序控制系統(tǒng)也可直接對輸出繼電器置位或復(fù)位。該方法順序轉(zhuǎn)換關(guān)系明確,編程易理解,一般多用于自動控制系統(tǒng)中手動控制程序的編程。4、2-2專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖如圖4-3所示:圖圖4-3專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖圖圖4-3專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖產(chǎn)一開始_1P1按啟動按鈕SB1r快進(jìn)按下行程開關(guān)SQ1FF鏜孔F按下行程開關(guān)SQ3按下行程開關(guān)SQ2FF鉸孔1r按下行程開關(guān)SQ4停止顯示燈HL亮F按下手動按鈕SB2■r快退r按下行程開關(guān)SQ544、2-4專用鏡孔機(jī)床PLC控制梯形圖4、2-3專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖如圖4-4所示:圖4-4專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖專用鏡孔機(jī)床PLC控制梯形圖如圖4-5所示:

五、總結(jié)通過近一周的努力，我終于成功地完成了這次課設(shè)，本次我設(shè)計的是專用鏡孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)，開始我接到這個課題還真不知道該如何下手，因為它涉及到機(jī)械類的鏡孔機(jī)床,我對大型的機(jī)床根本沒有看到過,更不要說有多了解了,于是我就到圖書館去搜集專用鏡孔機(jī)床方面的書籍，經(jīng)過仔細(xì)閱讀后，我大概了解了專用鏡孔機(jī)床的構(gòu)造及其工作原理。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到了許多問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做PLC課設(shè)，