半精镗专用机床的PLC应用设计18页doc.docx
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半精镗专用机床的PLC应用设计18页doc
1.设计任务书―――――――――――――――――――――――――――――2
2.总体设计过程――――――――――――――――――――――――――――5
3.电气控制系统梯形图―――――――――――――――――――――－10
4.PLC指令语句―――――――――――――――――――――－――――13
5.安装时注意问题―――――――――――――――――――――――――――15
6.总结――――――――――――――――――――――――――――――――16
7.设计用参考资料―――――――――――――――――――――――――――16
1、设计任务书
1.设计题目及要求：
半精镗专用机床的PLC控制
汽车连杆是发动机的重要组成部件，它直接影响到发动机及汽车的性能指标。
半精镗专用机床就是用来加工汽车连杆的专用设备。
（一）、加工工艺过程见参考书4
（二）、设备的控制要求见参考书4
（三）任务及要求
1、画出本控制的I/O分配图
2、画出控制梯形图
3、写出指令
4、设计控制电路图
5、上机调试
7、编写课程设计说明书一份（不少于15页）内容包括：
1）控制方案的选择：
为何采用PLC控制？
说明继电器接触器控制的缺点，为何PLC控制可克服此缺点？
两种控制方法有什么不同？
PLC控制与微机控制的区别是什么？
2）如何选型，怎样定输入、输出点数，阐明自己的观点。
3）分析所编的程序并阐述系统的工作原理。
4）编写指令语句表。
（四）参考资料
1、赵明等《工厂电气控制设备》，北京.机械工业出版社1998第二版
2、上海工业自动化仪表研究所《三菱超小型F1系列可编程控制器》1990
3、王兆义《可编程控制器的选型问题》上海电器技术NO2：
29—33
4、宫淑贞《可编程控制器原理及应用》人民邮电出版社，2002，163-168
2.机床概况
该设备用于大批量生产汽车连杆的专用设备。
汽车连杆是发动机的重要组成部件，它直接影响到发动机及汽车的性能指标。
其加工精度与加工效率的要求均较高。
半精镗专用机床是由左/右滑台、左/右动力头、工件定位夹具、液压站、左/右主轴电动机等组成。
3.加工工艺过程
汽车连杆的加工要求精度高。
在加工时，要一面两销定位，同时装卡两个工件，使两个工件一起加工，其自动加工工艺过程如下：
1在机床的初始状态（左/右滑台停在原位、左/右主轴停转）时，同时装卡两个工件，人工认销后，启动机床并开始夹紧两工件。
2当工件夹紧到位，且压力继电器动作时，开始自动拔销。
3拔销完毕，右动力头在右滑台的带动下快速前进（快进），同时右主轴启动。
4当右滑台快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件右面的两个大孔和两个小孔进行加工。
工进速度行进到终点4孔同时倒角。
5倒角延时完毕，右滑台快退回原位自停，同时右主轴停转。
6接着左动力头在左滑台的带动下快进，同时左主轴启动。
7当左滑台快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件左面的两个大孔和两个小孔进行加工。
工进速度行进到终点，4孔同时倒角。
8撞死铁且保压达到压力后，左滑台快退回原位自停，同时左主轴停转。
9接着进行自动插销的操作，当插销到位时自动开始放松工件。
10工件放松到位时，人工取下工件，一次加工过程结束。
此时，机床处于初始状态。
11自动加工工艺过程流程图如下所示。
4.设备的控制要求。
该机床要求设有手动和自动两种控制方式。
加工工件是在自动方式下进行的，两个动力头位置的调整、插销/拔销等操作，有时需用手动方式。
机床必须处于初始状态时，自动方式才可以启动。
所以，应设置机床的初始状态显示，给操作人员以提示。
为了有效地防止误操作，在启动自动运行方式时，必须同时按住两个按钮才能启动。
在手动夹紧工件时，也需同时按住两个按钮才有效。
在自动运行过程中，若误按其他按钮时不应影响程序的正常进行。
启动自动运行时，处于插销状态下不能启动右滑台前进，必须在拔销后才能启动。
当自动方式结束一个循环且对两件连杆加工完后，机床应处于初始状态。
5.设计要求。
控制装置设计选用PLC作为系统的控制核心，根据工艺要求合理选配PLC的机型和I/O接口。
为了设备的安全运行，在设计中应考虑必要的保护措施，如电机的过热保护、控制系统的短路保护等。
绘制全部电器控制原理线路图，包括设计PLC控制原理（I/O）电路。
选用电器元件，编制元件目录表。
绘制程序控制流程图、编制梯形图程序或语句表（LD或IL）。
2、总体设计过程
1.电气控制原理图设计
（1）、主电路设计
1在主回路中交流接触器KM1、KM2分别控制电动机M1、M2。
2电动机M1、M2由热继电器FR1、FR2实现过载保护。
3选择自动开关QF为总电源开关，即可完成主回路的短路保护，又起到隔离三相交流电源的作用，使用和维修更便捷。
4由FU1、FU2分别实现各负载回路的短路保护作用。
5电动阀的控制设计中，拖动电机由主回路设计，电动阀的控制电路由PLC回路设计完成。
根据要求绘制出电气控制主电路图如下：
2.主要参数计算
1自动开关QF脱扣电流的选定：
该自动开关设计为供电系统的电源开关，在其主电路中的控制对象为交流电动机。
自动开关过电流脱扣值的整定，是针对电动机负载而言，可按照电动机启动电流的1.7倍选定。
本系统有负载电动机1.5KW及750W各一台，由于1.5KW的电动机启动时电流较大。
因此，根据1.5KW电动机在系统中容量较大的特点选择自动开关QF脱扣值电流IQF：
IQF=1.7INE=1.7X4=6.8≈7（A）
INE---------主电动机额定电流。
选用IQF＝7A的自动开关
②FU熔体额定电流Ifu的选定（以主电机为例）
Ifu≥2IN=2×4=8（A）
IN——电动机额定电流
选用Ifu=8A的熔体
其余熔体额定电流的选择,可按以上方法选配。
控制回路的熔体额定电流选用2A.
2热继电器的选择请查阅有关技术手册,自行计算参数。
（4）PLC控制电路设计包括PLC控制原理电路的设计和系统程序与硬件电路系统的设计。
控制原理电路设计要求是:
a.硬件结构设计:
了解各控制对象的驱动要求,如:
驱动电压的等级和负载的性质；分析对象的控制要求;输入/输出接口（I/O）数量。
确定所控制参数的精度及类型,如:
对开关量、模拟量的控制、用户存储器（ROM）的存储容量、时钟频率等。
选择适合的PLC机型以及PLC的外设,编制I/O接口功能表,设计出PLC控制电路图（PLC控制原理图）。
b.程序设计:
用流程图表达出各控制对象的动作顺序,相互间的制约关系。
明确寄存器空间的分配,专用寄存器的确定等。
控制系统的程序的设计,主程序的编制及各功能子程序的编制以及程序的调试。
其他辅助程序的设计,如故障应急程序等。
PLC硬件电路系统的设计，根据以上硬件选型设计要求,编制I/O接口功能表。
绘制出PLC控制电路原理图。
3.PLC的I/O分配
该设备占用PLC的22个输入点，15个输出点，具体I/O分配如下表所示：
I/O分配
输入分配
自动/手动方式选择开关S
X0000
工件夹紧压力继电器SP0
X0101
手动夹紧工件操作按钮
（1）SB1
X0001
右滑台压力继电器SP1
X0102
手动夹紧工件操作按钮
（2）SB2
X0002
左滑台压力继电器SP2
X0103
手动放松工件操作按钮SB3
X0003
工件夹紧到位限位开关ST1
X0104
手动插销操作按钮SB4
X0004
拔销到位限位开关ST2
X0105
手动拔销操作按钮SB5
X0005
右滑台终点限位开关ST3
X0106
启动主轴按钮SB6
X0006
右滑台原位限位开关ST4
X0107
自动方式启动按钮）
（1）SB7
X0007
左滑台终点限位开关ST5
X0108
自动方式启动按钮）
（2）SB8
X0008
左滑台原位限位开关ST6
X0109
左/右滑台进手动操作按钮SB9
X0009
插销到位限位开关ST7
X0110
左/右滑台退手动操作按钮SB10
X0010
工件放松到位限位开关ST8
X0111
输出分配
原位指示灯
Y1000
放松电磁阀
（1）YV6线圈
Y1100
右主轴接触器KM1线圈
Y1001
夹紧电磁阀
（2）YV7线圈
Y1101
左主轴接触器KM2线圈
Y1002
放松电磁阀
（2）YV8线圈
Y1102
右滑台快进/工进电磁阀YV1线圈
Y1003
夹紧电磁阀（3）YV9线圈
Y1103
右滑台快退电磁阀YV2线圈
Y1004
放松电磁阀（3）YV10线圈
Y1104
左滑台快进/工进电磁阀YV3线圈
Y1005
拔销电磁阀YV11线圈
Y1105
左滑台快退电磁阀YV4线圈
Y1006
插销电磁阀YV12
Y1106
夹紧电磁阀
（1）YV5线圈
Y1007
2.各工步时电磁阀的状态
各工步时电磁阀的状态如下表所示，表中电磁阀的状态用“+”和“（+）”来表示，“+”表示线圈接通，“（+）”表示线圈接通后保持接通状态。
各工步电磁阀的状态
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
YV6
YV7
YV8
YV9
YV10
YV11
YV12
夹紧
+
+
+
拔销
（+）
（+）
（+）
+
右快进
+
（+）
（+）
（+）
右工进
（+）
（+）
（+）
（+）
右快退
+
（+）
（+）
（+）
左快进
+
（+）
（+）
（+）
左工进
（+）
（+）
（+）
（+）
左快退
+
（+）
（+）
（+）
插销
（+）
（+）
（+）
+
松开
+
+
+
3.各压力继电器的状态
SP0：
从工件夹紧到位开始的全部加工过程中一直保压，其触点动作。
当放松工件时触点复位。
SP1：
右工进达到一定压力时其触点动作，右快退时触点复位。
SP2：
左工进达到一定压力时其触点动作，左快退时触点复位。
4.根据设计方案选择电气元件,编制原理总图的元器件目录表,格式如下表
元器件目录表
序号
代号
名称
数量
规格型号
备注
12
PLC
可编程序控制器
1
AFP12417
继电器输出型（FP1-C40）
11
SP1～SP3
压力继电器
3
10
ST1～ST8
限位开关
8
9
YV1～YV12
电磁阀
12
ZCT-15A
线圈电压：
220VAC
8
HL
指示灯
1
AD16-22G
LED显示，220VAC
7
KM1～KM2
交流接触器
2
DZX-9
线圈电压：
220VAC
6
SB1～SB10
按钮
10
LAY37
黑色
5
S
转换开关
1
LAY37-D2
手动/自动转换
4
QF
自动开关
1
C45AD
脱扣值7A
3
FU1～FU2
熔断器
6
RL1-15
熔体2～10A
2
FR1～FR2
热继电器
2
JR16B-20/3
参照电机整定电流
1
M1～M2
电动机
2
Y系列
三相交流异步电动机
3.半精镗专用机床的PLC控制程序
半精镗专用机床的PLC控制梯形图如下图：
4.PLC指令语句
其具体指令如下：
5.半精镗专用机床电控系统安装时应注意以下几个问题
（1）为防止来自电源线的干扰，电源线使用双绞线，每根导线截面应在1.25mm2以上，电源通过1:
1的隔离变压器供给PLC，降低电噪声。
另外为了防止电压过高损坏PLC,电源输人端加上压敏电阻。
（2）PLC输人线路与动力线路不能位于同一线槽或电线管内，三相动力线路束在一起走线，并且使两部分尽可能相互垂直走线，输人线也可采用屏蔽线，以防动力线路干扰输入线路。
（3）为防止过热,PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，在元器件留有适当空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降热。
6.总结
通过这次课设我学到了很多东西，不仅把以前在课本上学到的理论知识实践了一部分，同时也明白了以前所想的不一定是符合实际的。
采用PLC对专用镗床进行电气控制是一种行之有效的技术进步手段。
实践证明，它降低了专用镗床电控系统的故障率，大大提高了其工作的可靠性，改善了其控制性能，提高了机床的加工精度，与此同时，在一定程度上降低了设备能耗。
在实际使用中，效果良好。
7.设计用参考资料
1、工厂电器控制设备。
2、可编程序控制器原理及应用）。
3、电工手册、电器简图用图形符号使用手册。
4、OMRON公司CPMA系列小型机编程手册。
5、低压电器产品样本。
6、工厂常用电器设备手册。
7、其他有关产品使用手册。
8、赵明等《工厂电气控制设备》，北京.机械工业出版社1998第二版
9、上海工业自动化仪表研究所《三菱超小型F1系列可编程控制器》1990
10、王兆义《可编程控制器的选型问题》上海电器技术NO2：
29—33
11、宫淑贞《可编程控制器原理及应用》人民邮电出版社，2002，163-168
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