_PLC課程設計（論文）-千斤頂液壓缸加工機床電氣控制系統設計.doc

1機電工程學院課程設計說明書設計題目:千斤頂液壓缸加工機床電氣控制系統設計學生姓名：學號：20094805專業(yè)班級：機制F09指導教師：2012年12月13日1內容摘要在本設計中采用裝在動力滑臺上左，右兩個動力頭同時進行切削。動力頭的快進、工進及快退由液壓缸驅動。液壓系統采用兩位四通電磁閥控制，并用調整死擋鐵的方法實現位置控制。主要介紹了通過PLC控制系統，設計了千斤頂液壓缸加工機床電氣控制，并設計了千斤頂液壓缸加工機床電氣控制梯形圖，千斤頂液壓缸加工機床控制硬件配置連線圖，基于PLC的機床電氣控制系統的控制圖。關鍵字:液壓缸；PLC控制系統；梯形圖；主電路圖；硬件配置連線圖1目錄第1章引言.11.1PLC的基本概念.11.2PLC的基本結構.11.3PLC的工作原理.2第2章設計思路.42.1設計要求.42.2控制要求.42.3硬件系統設計.6第3章電路設計.93.1主電路圖.93.2硬件配置接線圖.10第4章程序設計.104.1程序梯形圖.114.2程序指令表.19結論.26設計總結.27謝辭.28參考文獻.291第1章引言本課程設計的內容是千斤頂液壓缸加工機床電氣控制系統的設計。其要求如下：1.控制要求：(1)左右動力頭旋轉切削由電動機M1集中傳動，切削時冷卻泵電動機同時運轉。(2)只有在液壓泵電動機M3工作，油壓達到一定壓力（壓力繼電器檢測）后，才能進行其他的控制。(3)機床即能半自動循環(huán)工作，又能對各個動作單獨進行調整。(4)要求有必要的電氣連鎖與保護，還有顯示與安全照明。2.控制過程及原理：千斤頂液壓缸兩端面的加工，采用裝在動力滑臺的左、右兩動力頭同時進行加工切削，機床屬于雙面單工位組合機床。千斤頂液壓缸兩端面加工機床由兩個液壓滑臺、動力箱、固定式夾具、底座、床身和液壓站等部件組成。千斤頂液壓缸兩端面加工時，將工件放在工作臺上并加緊，當工件加緊后發(fā)出加工命令，左、右滑臺開始快進，當接近加工位置時，左、右滑臺變?yōu)楣みM進給，直到加工完成后再快退返回。至原來左、右滑臺分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結束。即工作循環(huán)如下：工件定位-工件夾緊-滑臺入位-加工零件-滑臺復位-夾具松開。1.1PLC的基本概念早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,PLC)它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種采用微型計算機技術的工業(yè)控制裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC。1.2PLC的基本結構PLC實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為：a、電源PLC的電源在整個系統中起著十分重要的作用。一般交流電壓波動+10%(+15%)范圍內、，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。b、中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區(qū)或數據寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行2c、存儲器存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。d、輸入輸出接口電路1、現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現場控制的接口界面的輸入通道。2、現場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現場輸出接口電路向現場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。e、功能模塊如計數、定位等功能模塊。f、通信模塊1.3PLC的工作原理當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數據，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數據發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。3第2章設計思路2.1設計要求本機床用于千斤頂液壓缸兩個端面的加工，采用裝在動力滑臺上的左、右兩個動力頭同時進行切削。動力頭的快進、工進及快退由液壓缸驅動。液壓系統采用兩位四通電磁閥控制，并用調整死擋鐵的方法實現位置控制。機床的工作程序是：(1)工件定位人工將零件裝入夾具后，定位液壓缸動作，工件定位。(2)工件夾緊零件定位后，延時15s，夾緊液壓缸動作使零件固定在夾具內，同時定位液壓缸退出以保證滑臺入位。(3)滑臺入位滑臺帶動動力頭一起快速進入加工位置。(4)加工零件左右動力頭進行兩端面切削加工，動力頭到達加工終點位置即停止工進，延時30s后停轉，快速退回原位。(5)滑臺復位左右動力頭退回原位后，滑臺復位。(6)夾具松開當滑臺復位后夾具松開，取出零件。以上各種動作由電磁閥控制，電磁閥動作要求見表2-1。表2-1電磁閥動作要求YV1YV2YV3YV4YV5定位夾緊入位工進退位復位放松注：“+”號表示電磁閥得電。42.2控制要求控制要求如下：(1)左右動力頭旋轉切削由電動機M1集中傳動，切削時冷卻泵電動機同時運轉。(2)只有在液壓泵電動機M3工作，油壓達到一定壓力（壓力繼電器檢測）后，才能進行其他的控制。(3)機床即能半自動循環(huán)工作，又能對各個動作單獨進行調整。(4)要求有必要的電氣連鎖與保護，還有顯示與安全照明。(5)控制信號說明如表2-2所示。(6)相關參數：動力頭電動機M1：Y100L-6，1.5kW，AC380V，4.0A。冷卻泵電動機M2：JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。液壓泵電動機M3：Y801-4，0.55kW，AC380V，1.6A。電磁閥YV1YV5：100mA，AC220V。指示燈HL1HL8：10mA，DC24V。表2-2控制信號說明輸入輸出文字符號說明文字符號說明SA1-1機床半自動循環(huán)控制轉換開關KM1動力頭M1、冷卻泵M2接觸器SA2-1手動定位控制轉換開關KM2液壓泵M3接觸器SA3-1手動入位控制轉換開關YV11#電磁閥SA3-2