電氣工程畢業(yè)設(shè)計論文

目錄第一章緒論.......................................-2-第一節(jié)設(shè)計要求(2第二節(jié)設(shè)備介紹及設(shè)計依據(jù)(3第二章組態(tài)控制...................................-7-第一節(jié)MCGS簡介.(7第二節(jié)雙工位組態(tài)控制畫面(8第三節(jié)雙工位銑鉆加工機數(shù)據(jù)庫列表(10第四節(jié)雙工位銑鉆加工組態(tài)控制腳本程序(11第三章可編程控制................................-19-第一節(jié)PLC-200系列簡介(19第二節(jié)硬件電路(21第三節(jié)I/O口地址分配表(25第四節(jié)可編程控制程序(26附錄............................................-30-總結(jié)(30致謝(31參考文獻和資料(32第一章緒論第一節(jié)設(shè)計要求對于機械—液壓—電氣結(jié)合控制的組合機床,電氣控制系統(tǒng)起著重要的神經(jīng)中樞作用。我們在設(shè)計組合機床電氣控制系統(tǒng)的時候,應(yīng)根據(jù)組合機床的控制特點和工藝流程選擇合適的控制方案,先設(shè)計出組合機床的功能表圖,然后根據(jù)各工步的激活情況和主令轉(zhuǎn)換情況,設(shè)計出滿足機床控制要求的電氣控制系統(tǒng),隨著PLC控制技術(shù)日益成熟并得到越來越廣泛的應(yīng)用,利用原有的繼電器—接觸器控制電路設(shè)計PLC控制系統(tǒng),或直接進行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計,都能很好地滿足組合機床自動化控制的要求。本次設(shè)計的要求如下:1.機床的主電路由7臺Y系列三相交流異步電動機及控制元器件組成,由于各電動機均在7KW以下,允許采用直接起動控制。2.液壓工作臺和電動機之間的配合與聯(lián)鎖必須符合雙面二工位銑鉆組合機床的工藝要求。因為空操作的原因,銑削前要求工件快進,到規(guī)定位置工進銑削加工:銑削完成后第二次快進,到規(guī)定位置后第二次工進至死擋鐵停留。此時鉆頭箱以快進轉(zhuǎn)工進的工藝流程對工件鉆削,鉆削完成后必須在兩鉆頭箱全部退回原位,鉆頭確實已離開工件后才允許工作臺快速退回。3.控制回路除了電氣基本保護外,還應(yīng)該設(shè)置“電隔離保護”,以提高安全性。4.機床電氣控制系統(tǒng)應(yīng)能滿足半自動循環(huán)加工工藝和手動調(diào)整工藝的需要。各電動機和工作臺的運動在工藝上都應(yīng)具備必要的配合和聯(lián)鎖。5.本系統(tǒng)主電路供電電壓為交流380V,控制電路電壓110V;直流控制電路為橋式全波整流,電壓24V;指示燈電路電壓為交流6.3V。6.進行PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮必要的硬件聯(lián)鎖及不同電壓種類和等級的分組。7.編寫的PLC控制程序必須上機通過模擬調(diào)試,調(diào)試時可采用模擬調(diào)試開關(guān)板和燈泡進行,調(diào)試時應(yīng)有必要的記錄。8.對系統(tǒng)進行組態(tài),并設(shè)計出組態(tài)軟件與PLC的通訊程序,畫出組態(tài)畫面。進行聯(lián)機調(diào)試。第二節(jié)設(shè)備介紹及設(shè)計依據(jù)雙面二工位銑鉆組合機床是由雙面鉆床和雙面銑床組合而成,具體加工對象是對較大型殼體零件的粗加工。組合機床為臥式,設(shè)置液壓動力滑臺為移動工作臺,采用行程控制和液壓傳動,可作半自動循環(huán)加工和手動調(diào)整。工件的裝夾采用具有油路失電夾緊功能的液壓控制系統(tǒng)夾緊(放松被加工零件,在一次半自動循環(huán)中,工件經(jīng)過兩個工位進行銑、鉆加工(每個工位都經(jīng)過快速進給和工作進給兩步,兩個工位各完成一道加工工序。第一工位為雙面銑床:左右兩個銑頭安裝在工作臺兩邊,銑刀作旋轉(zhuǎn)運動,在工作臺由快進轉(zhuǎn)為工進時對夾緊在工作臺上的工件銑削加工。第二工位為雙面鉆床,由左右兩個鉆頭箱構(gòu)成,鉆孔過程分為兩個工步。雙銑頭銑削后,工作臺攜夾緊的工件繼續(xù)前進至死擋鐵停止。此時工作臺不動,左右鉆頭箱(各兩臺電動機先由快速進給電動機進行空操作的快進,繼而快進電動機斷電并由電磁制動器制動,鉆頭電動機得電,對夾緊固定在工作臺上的工件進行工進鉆削,加工完畢后鉆頭電動機斷電,快進電動機反相序得電,電磁制動器松開制動,電動機反轉(zhuǎn)帶動鉆頭箱快速退回。只有當(dāng)左右鉆頭箱全部退回到原位后,才允許液壓工作臺快速退回原位。液壓工作臺快速退回原位后,工人松開并卸下工件后,進行第二個殼體零件的加工,整個控制系統(tǒng)采用行程和壓力控制。被加工零件的夾緊(放松由具有油路失電夾緊功能的液壓控制系統(tǒng)完成,手動調(diào)整的特點是按住某個調(diào)整按鈕后,系統(tǒng)相關(guān)環(huán)節(jié)動作,松開后關(guān)斷。組合機床工藝流程如圖1.1所示。表1-1液壓控制回路電磁閥及壓力繼電器動作表設(shè)計技術(shù)數(shù)據(jù):1.液壓泵電動機M1:Y112M-44kw1440r/min8.8A380V△聯(lián)結(jié)2.左、右銑削頭電動機M2、M3:Y132S-45.5kw1440r/min15.4A380V△聯(lián)結(jié)3.左、右鉆頭箱快速進給電動機M4、M6:Y90S-41.1kw1400r/min2.7A380VY聯(lián)結(jié)4.左、右鉆頭電動機M5、M7:Y100L-43kw1420r/min6.8A380V△聯(lián)結(jié)5.所有電磁閥線圈電壓為DC24V額定電流0.78A根據(jù)大型殼體零件加工要求,雙面二工位銑鉆組合機床需要配置床身、左右銑削頭、移動工作臺及夾具、左右鉆頭箱、中間底座8個部分。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求組合機床采用行程控制和液壓傳動,可作半自動循環(huán)加工和手動調(diào)整。設(shè)置液壓動力滑臺為移動工作臺,采用具有油路失電夾緊功能的液壓控制系統(tǒng)夾緊(放松被加工零件,總計設(shè)置7臺電動機。1.液壓泵電動機M1液壓泵采用連續(xù)運轉(zhuǎn)工作方式,電動機M1的控制方式為單向連續(xù)工作制。液壓泵電動機輕載起動,且只有4kw,可直接全壓起動。用一只交流接觸器來控制液壓泵電動機M1,設(shè)為KM1。2.左右銑削頭電動機M2、M3由于左、右銑削頭電動機起動時,銑削頭尚未銑削,屬空載,故可直接全壓起動,各用一只交流接觸器對左右銑削頭電動機M2、M3進行單向連續(xù)運行控制,設(shè)為KM2、KM3。3.左、右鉆頭電動機M5、M7當(dāng)M5、M7起動時,鉆削頭尚未鉆削,屬空載起動,設(shè)置起動方式為直接全壓起動,各用一只交流接觸器控制。設(shè)為KM6、KM9。4.左、右鉆頭箱快速進給電動機M4、M6左、右鉆頭箱快速進給電動機M4、M6的功率只有1.1kw,但必須滿足鉆頭箱的快進、快退要求,電動機須設(shè)置正反向控制,每臺電動機設(shè)置兩個交流接觸器。左鉆頭箱快速電動機的正、反轉(zhuǎn)接觸器設(shè)為KM4、KM5;右鉆頭箱快速電動機的正、反轉(zhuǎn)接觸器設(shè)為KM7、KM8。由于M4、M6電動機都有制動要求,故分別設(shè)置兩只電磁制動器1YB、2YB。電磁制動器為斷電制動型,鉆頭箱快進時得電松開,快進轉(zhuǎn)工進時斷電制動,快退時得電松開,回到原位時制動。雙面二工位銑鉆組合機床配置的電動機均在7Kw以下,滿足電動機直接起動的要求,可采用直接起動,除鉆頭箱快速進給電動機有正反向控制的要求外,其余電動機均為單方向起?？刂?。在設(shè)計主電路時要求考慮到短路保護、零電壓和欠電壓等電氣控制電路的基本保護。第二章組態(tài)控制第一節(jié)MCGS簡介計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,為工業(yè)自動化開辟了廣闊的發(fā)展空間,用戶可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng),并且通過采用遠程監(jiān)控及診斷、雙機熱備等先進技術(shù),使系統(tǒng)更加安全可靠,在這方面,MCGS工控組態(tài)軟件將為您提供強有力的軟件支持。MCGS全中文工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件(以下簡稱MCGS工控組態(tài)軟件或MCGS為用戶建立全新的過程測控系統(tǒng)提供了一整套解決方案。MCGS工控組態(tài)軟件是一套32位工控組態(tài)軟件,可穩(wěn)定運行于Windows95/98/NT操作系統(tǒng),集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、雙機熱備、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強大功能于一身,并支持國內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備,廣泛應(yīng)用于石油、電力、化工、鋼鐵、礦山、冶金、機械、紡織、航天、建筑、材料、制冷、交通、通訊、食品、制造與加工業(yè)、水處理、環(huán)保、智能樓宇、實驗室等多種工程領(lǐng)域。MCGSWW服務(wù)器版本,集工業(yè)現(xiàn)場的集散控制和各類歷史、實時數(shù)據(jù)及相關(guān)曲線的WWW發(fā)布于一體,可以解決整個企業(yè)的Internet/Intranet方案,也可以非常方便的與您已有的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)相銜接,讓您從具體的技術(shù)環(huán)節(jié)和繁雜的數(shù)據(jù)堆中脫身,隨時隨地掌握工業(yè)現(xiàn)場與企業(yè)運營狀態(tài),了解所需的各項信息,大幅度提高工作效率,實現(xiàn)成功決策。第二節(jié)雙工位組態(tài)控制畫面1.機床畫面圖2.1機床畫面2.暫停狀態(tài)圖2.2暫停狀態(tài)3.工件快進圖2.4左鉆工進第三節(jié)雙工位銑鉆加工機數(shù)據(jù)庫列表表2-1雙工位銑鉆加工機數(shù)據(jù)庫列表第四節(jié)雙工位銑鉆加工組態(tài)控制腳本程序IF啟動按鈕=1THEN液壓電動機=1右運行按鈕=1ENDIFIF水平移動量1>=71OR水平移動量1<0THEN液壓電動機=0ENDIFIF水平移動量1<=10AND右運行按鈕=1AND液壓電動機=1AND(快進1點動=1OR暫停按鈕=0THEN快進1指示=1水平移動量1=水平移動量1+0.4水平移動量2=水平移動量2+4ELSE快進1指示=0ENDIFIF水平移動量1>10AND水平移動量1<=24AND右運行按鈕=1AND(工進1點動=1OR暫停按鈕=0THEN工進1指示=1水平移動量1=水平移動量1+0.2水平移動量2=水平移動量2+2電動機1=1電動機2=1ELSE工進1指示=0ENDIFIF水平移動量1>=24AND水平移動量1<=61AND右運行按鈕=1AND(快進2點動=1OR暫停按鈕=0THEN電動機1=0電動機2=0IF水平移動量1<=61AND水平移動量1>=24THEN快進2指示=1水平移動量1=水平移動量1+0.4水平移動量2=水平移動量2+4ENDIFELSE快進2指示=0ENDIFIF水平移動量1>=61AND右運行按鈕=1AND(工進2點動=1OR暫停按鈕=0THEN工進2指示=1水平移動量1=水平移動量1+0.2水平移動量2=水平移動量2+2ELSE工進2指示=0ENDIFIF水平移動量1<=0THEN左限位開關(guān)=1ELSE左限位開關(guān)=0ENDIFIF水平移動量1>9AND水平移動量1<11AND右運行按鈕=1THEN工進1位置=1ELSE工進1位置=0ENDIFIF水平移動量1>23AND水平移動量1<25AND右運行按鈕=1THEN快進位置=1ELSE快進位置=0ENDIFIF水平移動量1>59AND水平移動量1<61AND右運行按鈕=1THEN工進2位置=1ELSE工進2位置=0ENDIFIF水平移動量1>=71THEN右限位開關(guān)=1右運行按鈕=0右運行指示=0ELSE右限位開關(guān)=0ENDIFIF右限位開關(guān)=1THEN右鉆頭箱電動機=1右鉆頭=1ENDIFIF右鉆頭箱電動機=1AND右鉆頭箱垂直移動量<8AND上下按鈕=1AND(右鉆頭箱快進點動=1OR暫停按鈕=0THEN右鉆頭箱垂直移動量=右鉆頭箱垂直移動量+0.3右鉆頭箱垂直移動=右鉆頭箱垂直移動+3ENDIFIF右鉆頭箱垂直移動量>=8AND上下按鈕=1AND(右鉆頭箱工進點動=1OR暫停按鈕=0THEN右鉆頭箱垂直移動量=右鉆頭箱垂直移動量+0.1右鉆頭箱垂直移動=右鉆頭箱垂直移動+1ENDIFIF右鉆頭箱垂直移動量>=12THEN上上按鈕=1上下按鈕=0ENDIFIF上上按鈕=1AND右鉆頭箱垂直移動量>=0AND(右鉆頭箱快退點動=1OR暫停按鈕=0THEN右鉆頭=0右鉆頭箱垂直移動量=右鉆頭箱垂直移動量-0.3右鉆頭箱垂直移動=右鉆頭箱垂直移動-3ENDIFIF右鉆頭箱垂直移動量<=0THEN上限位開關(guān)=1ELSE上限位開關(guān)=0ENDIFIF上限位開關(guān)=1AND上上按鈕=1THEN右鉆頭箱電動機=0右鉆頭=0左鉆運行=1左鉆頭箱電動機=0ENDIFIF左鉆運行=1THEN左鉆頭箱電動機=1左鉆頭=1ENDIFIF左鉆頭箱電動機=1AND左鉆頭箱垂直移動量>=-8AND下上按鈕=1AND(左鉆頭箱快進點動=1OR暫停按鈕=0THEN左鉆頭箱垂直移動量=左鉆頭箱垂直移動量-0.3左鉆頭箱垂直移動=左鉆頭箱垂直移動-3ENDIFIF左鉆頭箱垂直移動量<=-8AND下上按鈕=1AND(左鉆頭箱工進點動=1OR暫停按鈕=0THEN左鉆頭箱垂直移動量=左鉆頭箱垂直移動量-0.1左鉆頭箱垂直移動=左鉆頭箱垂直移動-1ENDIFIF左鉆頭箱垂直移動量<=-12THEN下上按鈕=0下下按鈕=1ENDIFIF下下按鈕=1AND左鉆頭箱垂直移動量<=0AND(左鉆頭箱快退點動=1OR暫停按鈕=0THEN左鉆頭=0左鉆頭箱垂直移動量=左鉆頭箱垂直移動量+0.3左鉆頭箱垂直移動=左鉆頭箱垂直移動+3ENDIFIF左鉆頭箱垂直移動量>=0THEN下限位開關(guān)=1左鉆頭箱電動機=0左鉆頭=0ELSE下限位開關(guān)=0ENDIFIF下限位開關(guān)=1AND下下按鈕=1AND水平移動量1>=0AND(快退點動=1OR暫停按鈕=0THEN液壓電動機=1左運行指示=1右運行指示=0水平移動量1=水平移動量1-0.5水平移動量2=水平移動量2-5ELSE左運行指示=0右運行指示=1ENDIF第三章可編程控制第一節(jié)PLC-200系列簡介一.概述S7-200PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型PLC,其許多功能達到大、中型PLC的水平,而價格卻和小型PLC的一樣,因此,它一經(jīng)推出,即受到了廣泛的關(guān)注。二.S7-200系列PLCR的硬件系統(tǒng)西門子公司前幾年剛剛投入市場的小型可編程序控制器,可以單機運行,也可以進行輸入/輸出和功能模塊的擴展。它的價格低廉,結(jié)構(gòu)小巧,可靠性高,運行速度快,繼承和發(fā)揮可它在大、中型PLC領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢,有極豐富的指令集,具有強大的多種集成功能和實用性,其性能價格比非常高,所以它在各個行業(yè)中的應(yīng)用得到迅速推廣,在規(guī)模不太大的控制領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)備。硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成S7-200PLC硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式,即主機中包含一定數(shù)量的輸入/輸出點,同時還可以擴展I/O模塊和各種功能模塊。一個完整的系統(tǒng)組成如圖所示圖3.1一個完整的系統(tǒng)組成圖三.模塊的擴展在雙面二工位銑鉆加工機床控制中,我們需要24個輸入點和21個輸出點。后以我們要進行加入輸入輸出點的擴展。我們選用二個EM221對輸入擴展和2個EM222對輸出擴展。模塊連接方式如圖1.基本單元基本單元有時又稱做CPU模塊,也有的稱之為主機或本機。它包括CPU模塊、存儲器、基本輸入/輸出點和電源等,是PLC的主要部分。實際上它就是一個完整的控制系統(tǒng),可以單獨完成一定的控制任務(wù)。2.擴展單元主機I/O點數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時,用戶可以根據(jù)需要擴展各種I/O模塊,所能連接的擴展單元的數(shù)量和實際所能使用的I/O點數(shù)是由多種因素共同決定的。3.特殊功能模塊當(dāng)需要妄稱某些特殊功能的控制任務(wù)時,需要擴展功能模塊。它們是完成某種特殊控制任務(wù)的一些裝置。4.相關(guān)設(shè)備相關(guān)設(shè)備是為充分和方便地利用系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設(shè)備、人機操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。5.工業(yè)軟件工業(yè)軟件是為更好地管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序,它主要由標(biāo)準(zhǔn)工具、工程工具、運行軟件和人機軟件等幾大類構(gòu)成。圖3.2工業(yè)軟件構(gòu)成圖第二節(jié)硬件電路一.主接線圖圖線接主3.3圖二.控制電路接線圖圖3.4控制電路接線圖三.CPU接口和擴展電路第三節(jié)I/O口地址分配表第四節(jié)可編程控制程序附錄總結(jié)致謝本次畢業(yè)論文的寫作是在各位專業(yè)老師和同學(xué)們的指導(dǎo)之下完成的。各位導(dǎo)師教授淵博的知識,嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)認(rèn)真的工作態(tài)度,以及開拓創(chuàng)新和投身學(xué)術(shù)的敬業(yè)精神,一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣!他們嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度將在我未來的每一步前進中給予我最大的鼓勵和支持。我的指導(dǎo)老師劉穎慧老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),學(xué)識淵博,品德高尚,平易近人。在論文的撰寫全過程中不僅傳授了做學(xué)問的秘訣,還傳授了做人的準(zhǔn)則。這些都將使我終生受益。無論是在理論學(xué)習(xí)階段,還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié),無不得到劉老師的悉心指導(dǎo)和幫助。她嚴(yán)肅求實的敬業(yè)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)將永遠是我們學(xué)習(xí)的楷模!我在學(xué)習(xí)中取得的進步和獲得的成果,都離不開她的悉心的指導(dǎo)和耐心指正,使我少走許多彎路。我愿借此機會向指導(dǎo)我的老師表示衷心的感謝!在此文即將完成之際,這里我要向所有支持、關(guān)心和幫助我的人表示誠摯的謝意!感謝他們對我的關(guān)心、關(guān)注和支持!我要感謝同寢室的室友在學(xué)業(yè)上的切磋和指點,感謝我們電氣自動化專業(yè)2006屆所有畢業(yè)生的幫助和勉勵。同窗之誼和手足之情,我將終生難忘!最后,我愿在未來的學(xué)習(xí)和工作過程中,以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過我的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友。由于本人水平有限,此論文中仍會一些錯誤和有不足之處,尚望各位老師多給予批評和指正。參考文獻和資料1.王永華主編《現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用》;2.陳立定等編《電氣控制與可編程控制器》廣州華南理工大學(xué)出版社2001年;3.袁秀英主編《組態(tài)控制技術(shù)》北京電子工業(yè)出版社2005年06月;4.SIENMENS公司SIMATICS7-200《可編程序控制系統(tǒng)手冊》2002年10月;5.SIENMENS公司SIMATICS7-200《應(yīng)用示例》1997年。湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計論文評定表摘要雙面二工位銑鉆組合機床對工件加工分為兩個工序:第一工序是對工件進行雙面銑操作。在運行的過程中,分為快進和工進。第二工序是對工件進行兩方位的鉆操作。在運行的過程中同樣分為快進和工進兩個步驟。整個過程是用西門子PLC-200進行編程控制,實現(xiàn)自動控制和手動控制。在自動過程中,機床自動完成對工件銑、鉆兩個工序,已減少人力,提高生產(chǎn)效率。手動控制主要用于對工件位置進行調(diào)整。機床的整個加工過程為:啟動→快進→雙面銑加工→快進→工進→二方位鉆加工→返回。在運行的過程中,我們用組態(tài)軟件制作組態(tài)畫面執(zhí)行、運行、監(jiān)控,這樣使得機器出現(xiàn)故障之時,能夠更好、更快、更準(zhǔn)時的對故障進行處理。關(guān)鍵詞:雙面二工位銑鉆機床可編程控制組態(tài)控制AbstractThetwo-sidedtwolocationsmilldrillstheaggregatemachine-tooltodivideintotwoworkingprocedurestotheworkpieceprocessingThefirstworkingprocedureiscarriesonthetwo-sidedmilloperationtotheworkpiece.Inthemovementprocess,dividesintoquicklyentersenterswiththelabor.Thesecondworkingprocedureiscarriesontwopositionstotheworkpiecetodrilltheoperation.Similarlydividesintointhemovementprocessquicklyentersenterstwostepswiththelabor.Theentireprocessiscarriesonthep