_PLC課程設(shè)計(jì)（論文）-千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

1機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目:千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：20094805專業(yè)班級(jí)：機(jī)制F09指導(dǎo)教師：2012年12月13日1內(nèi)容摘要在本設(shè)計(jì)中采用裝在動(dòng)力滑臺(tái)上左，右兩個(gè)動(dòng)力頭同時(shí)進(jìn)行切削。動(dòng)力頭的快進(jìn)、工進(jìn)及快退由液壓缸驅(qū)動(dòng)。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用調(diào)整死擋鐵的方法實(shí)現(xiàn)位置控制。主要介紹了通過PLC控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制，并設(shè)計(jì)了千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制梯形圖，千斤頂液壓缸加工機(jī)床控制硬件配置連線圖，基于PLC的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的控制圖。關(guān)鍵字:液壓缸；PLC控制系統(tǒng)；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(jié)構(gòu).11.3PLC的工作原理.2第2章設(shè)計(jì)思路.42.1設(shè)計(jì)要求.42.2控制要求.42.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).6第3章電路設(shè)計(jì).93.1主電路圖.93.2硬件配置接線圖.10第4章程序設(shè)計(jì).104.1程序梯形圖.114.2程序指令表.19結(jié)論.26設(shè)計(jì)總結(jié).27謝辭.28參考文獻(xiàn).291第1章引言本課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其要求如下：1.控制要求：(1)左右動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動(dòng)機(jī)M1集中傳動(dòng)，切削時(shí)冷卻泵電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)只有在液壓泵電動(dòng)機(jī)M3工作，油壓達(dá)到一定壓力（壓力繼電器檢測(cè)）后，才能進(jìn)行其他的控制。(3)機(jī)床即能半自動(dòng)循環(huán)工作，又能對(duì)各個(gè)動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整。(4)要求有必要的電氣連鎖與保護(hù)，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(dòng)力滑臺(tái)的左、右兩動(dòng)力頭同時(shí)進(jìn)行加工切削，機(jī)床屬于雙面單工位組合機(jī)床。千斤頂液壓缸兩端面加工機(jī)床由兩個(gè)液壓滑臺(tái)、動(dòng)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(shí)，將工件放在工作臺(tái)上并加緊，當(dāng)工件加緊后發(fā)出加工命令，左、右滑臺(tái)開始快進(jìn)，當(dāng)接近加工位置時(shí)，左、右滑臺(tái)變?yōu)楣みM(jìn)進(jìn)給，直到加工完成后再快退返回。至原來左、右滑臺(tái)分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結(jié)束。即工作循環(huán)如下：工件定位-工件夾緊-滑臺(tái)入位-加工零件-滑臺(tái)復(fù)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(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)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(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC。1.2PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：a、電源PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓波動(dòng)+10%(+15%)范圍內(nèi)、，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)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(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。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(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行2c、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。d、輸入輸出接口電路1、現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。2、現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。e、功能模塊如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。f、通信模塊1.3PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)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(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)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(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)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(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)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(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)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(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。3第2章設(shè)計(jì)思路2.1設(shè)計(jì)要求本機(jī)床用于千斤頂液壓缸兩個(gè)端面的加工，采用裝在動(dòng)力滑臺(tái)上的左、右兩個(gè)動(dòng)力頭同時(shí)進(jìn)行切削。動(dòng)力頭的快進(jìn)、工進(jìn)及快退由液壓缸驅(qū)動(dòng)。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用調(diào)整死擋鐵的方法實(shí)現(xiàn)位置控制。機(jī)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(dòng)作，工件定位。(2)工件夾緊零件定位后，延時(shí)15s，夾緊液壓缸動(dòng)作使零件固定在夾具內(nèi)，同時(shí)定位液壓缸退出以保證滑臺(tái)入位。(3)滑臺(tái)入位滑臺(tái)帶動(dòng)動(dòng)力頭一起快速進(jìn)入加工位置。(4)加工零件左右動(dòng)力頭進(jìn)行兩端面切削加工，動(dòng)力頭到達(dá)加工終點(diǎn)位置即停止工進(jìn)，延時(shí)30s后停轉(zhuǎn)，快速退回原位。(5)滑臺(tái)復(fù)位左右動(dòng)力頭退回原位后，滑臺(tái)復(fù)位。(6)夾具松開當(dāng)滑臺(tái)復(fù)位后夾具松開，取出零件。以上各種動(dòng)作由電磁閥控制，電磁閥動(dòng)作要求見表2-1。表2-1電磁閥動(dòng)作要求YV1YV2YV3YV4YV5定位夾緊入位工進(jìn)退位復(fù)位放松注：“+”號(hào)表示電磁閥得電。42.2控制要求控制要求如下：(1)左右動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動(dòng)機(jī)M1集中傳動(dòng)，切削時(shí)冷卻泵電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)只有在液壓泵電動(dòng)機(jī)M3工作，油壓達(dá)到一定壓力（壓力繼電器檢測(cè)）后，才能進(jìn)行其他的控制。(3)機(jī)床即能半自動(dòng)循環(huán)工作，又能對(duì)各個(gè)動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整。(4)要求有必要的電氣連鎖與保護(hù)，還有顯示與安全照明。(5)控制信號(hào)說明如表2-2所示。(6)相關(guān)參數(shù)：動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)M1：Y100L-6，1.5kW，AC380V，4.0A。冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2：JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。液壓泵電動(dòng)機(jī)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(hào)說明輸入輸出文字符號(hào)說明文字符號(hào)說明SA1-1機(jī)床半自動(dòng)循環(huán)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)KM1動(dòng)力頭M1、冷卻泵M2接觸器SA2-1手動(dòng)定位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)KM2液壓泵M3接觸器SA3-1手動(dòng)入位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)YV11#電磁閥SA3-2