plc课程设计.docx

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plc课程设计

《电气控制与PLC工程应用》

课程设计报告

课程设计题目：

四工位组合机床

班级：

电气工程及其自动化班

姓名：

学号：

指导老师:

2012年6月28日

《电器与可编程控制器》课程设计任务书

学年学期：

2011/2012第2学期

专业班级：

09电气工程及其自动化

指导教师：

刘美俊

设计时间：

2012年6月25日～30日

学时周数：

1周

一、设计目的

本课程设计是电气工程专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。

它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。

通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。

二、设计任务及要求

设计任务

四工位组合机床由四个工作滑台各载一个加工动力头，组成四个加工工位完成对零件进行铣端面、钻孔、扩孔和攻丝等工序的加工，采用回转工作台传送零件，有夹具、上、下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统。

系统中除加工动力头的主轴由电动机驱动以外，其余各运动部分均由液压驱动。

机床的四个动力头同时对一个零件进行加工，一次加工完成一个零件。

本机床共有连续全自动工作循环、单机半自动循环和手动调整三种工作方式。

连续全自动和单机半自动循环的控制要求为：

按下启动按钮，上料机械手向前，将待加工零件送到夹具上，同时进料装置进料，然后上料机械手退回原位，

送料装置放料，回转工作台自动微抬并转位，接着四个工作滑台向前，四个动力头同时加工，加工完成后，各工作滑台退回原位，下料机械手向前抓住零件，夹具松开，下料机械手退回原位并取走已加工完的零件，完成一个工作循环，并开始下一个工作循环，实现全自动工作方式。

如果选择预停，则每个工作循环完成后，机床自动停止在初始位置，等到再次发出启动命令后，才开始下一个循环，这就是半自动循环工作方式。

1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。

2.绘制主轴电动机的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。

3.选择电器元件，列出电器元件明细表。

4.编写设计说明书。

设计要求

1、所选控制方案合理，所设计的控制系统能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。

2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》、GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》。

3.所编写的设计说明书应重点突出，层次清楚，条理分明，篇幅不少于7000字。

三、设计时间进度安排

1.2012年6月25日上午：

课题内容介绍。

2.2012年6月25日下午：

仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。

确定控制方案。

绘制电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，

3.2012年6月26日～2012年6月28日：

写出指令程序清单。

设计控制系统的工艺图纸。

选择电器元件，列出电器元件明细表。

4.2012年6月29日上午：

编写设计说明书,准备答辩。

5.2012年6月29日下午：

答辩。

四、成绩考核

设计70％答辩与考勤30％

一、绪论

组合机床（transferandunitmachine）组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。

组合机床加工方式

　　组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。

由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。

因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。

　　组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。

加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。

有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件（如飞轮、汽车后桥半轴等）的外圆和端面加工。

组合机床的发展史

　　二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。

铣削平面的平面度可达0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低达2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达0.03～0.02微米。

　　最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。

初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。

为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。

　　在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。

是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。

　　从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。

该届博览会上展出的加工中心，主轴转速10000～20000r/min，最高进给速度可达20～60m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。

在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。

　　组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。

组合机床部件分类

　　通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。

动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。

主要有动力箱、切削头和动力滑台。

　　支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。

　　输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。

　　控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。

辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。

组合机床的发展

　　为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。

这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。

　　组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。

在中小批量生产中组合机床是如何应用的？

组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。

它一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。

由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。

因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。

　　组合机床一般用于加工箱体类或非凡外形的零件。

加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。

有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件（如飞轮、汽车后桥半轴等）的外圆和端面加工。

　　专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。

在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。

　　最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。

初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。

为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。

　　通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。

动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。

主要有动力箱、切削头和动力滑台。

　　为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。

这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。

　　组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。

二、电气原理图设计

（1）元件明细表

名称

元件符号

型号与规格

数量

备注

刀开关

QF

DZ5-20/330

1

熔断器

FU1-5

RL1-15

13

FU6

BLX-1

2

按钮

SB

LA2型,开起式,550V,5A

6

转换开关

SA

LW6-2/B

7

行程开关

SQ

LXJ-1A

8

接触器

KM

CJX1-12

3

压力继电器

KP

DP-63B

1

电动机

M

JO2-31-4

3

电磁阀

YV

MFZ1-0.7

9

中间继电器

KA

HH54

9

指示灯

HL

XD-1-6.3,6.3V,1W,0.18A

9

变压器

TC

BK-100型,380/220-110

1

时间继电器

KT

ST3PC

1

二极管

VD

ZPZ17A-X

4

电容

C

选耐压50V,470

1

照明灯

EL

1

（2）PLCI/O地址表

输入

功能

地址

功能

地址

回原点

X0

终点

X23

手动

X1

过载

X24

半自动

X2

点动

X25

全自动

X3

钻孔动力头

夹紧

X4

原位

X26

松开

X5

已快进

X27

进料

X6

已工进

X30

放料

X7

点动

X31

总停

X10

扩孔动力头

起动

X11

原位

X32

紧急停止

X12

已快进

X33

冷却泵开

X13

已工进

X34

冷却泵停

X14

点动

X35

上料原位

X15

攻丝动力头

上料终点

X16

原位

X36

下料原位

X17

已快进

X37

下料终点

X20

已攻螺纹

X40

铣端面动力头

已退丝

X41

原位

X21

点动

X42

快转工

X22

输出

功能

地址

功能

地址

动力头

快速

Y18

铣端面

Y0

扩孔

钻孔

Y1

向前

Y19

扩孔

Y2

向后

Y20

攻螺纹

Y3

快速

Y21

退刀

Y4

攻螺纹

Y22

上料进

Y5

快退

Y23

上料退

Y6

快速

Y24

下料进

Y7

冷却电动机

Y25

下料退

Y10

夹紧机构

夹紧

Y11

松开

Y12

—

铣端面

—

向前

Y13

—

向后

Y14

—

快速

Y15

—

钻孔

—

向前

Y16

—

向后

Y17

—

（3）PLC接线图

三、PLC程序设计

1、总体程序框图

2、画出系统的功能表图

3、梯形图指令表

四、操作与调试