PLC在車鏜專機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、西門子PLC課程設(shè)計 題目：PLC在車鏜裝機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 姓名： 張秀玲 班級： 電氣083 學(xué)號： 20 報告格式（20分）設(shè)計說明（20分）設(shè)計圖紙（20分）科技文獻(xiàn)分析（20分）其它（10分）平時10分總評（100分） 目 錄 第一章 設(shè)計方案的確定1 1.1 車鏜專機(jī)概述1 1.1.1 車鏜專機(jī)的基本組成1 1.1.2 加工過程1 1.1.3 液壓系統(tǒng)2 1.2 課程設(shè)計任務(wù)與要求2 1.2.1 車鏜專機(jī)的控制要求2 1.2.2 實踐任務(wù)與要求3 1.3 設(shè)計方案的確定3第二章 車鏜控制系統(tǒng)電路設(shè)計3 2.1 電氣主電路3 2.2 部分硬件設(shè)備參數(shù)確定7 2.2.1 指示燈的選擇7

2、 2.2.2 熔斷器的選擇7 2.2.3 組合開關(guān)與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇7 2.3.1 控制電路簡介8 2.3.2 可編程序控制器（PC）主機(jī)10 第三章 軟件設(shè)計11 3.1 I/O的確定與分配11 3.2 設(shè)計方法12 3.2.1 自動加工設(shè)計方式12 3.2.2 手動加工設(shè)計方式13 3.3 外圍設(shè)備接線圖14 第四章 課程設(shè)計心得體會15 參考文獻(xiàn)：16第一章 設(shè)計方案的確定1.1 車鏜專機(jī)概述車鏜專機(jī)是用來對臺式鉆床的立柱進(jìn)行鏜孔加工，同時對孔的右端面進(jìn)行車銷加工的一種自動加工設(shè)備，加工工件如圖1-1所示。1-1 工件示意圖1.1.1 車鏜專機(jī)的基本組成車鏜專機(jī)的基本組成如圖1-2所示

3、。左、右機(jī)械動力頭各有三臺電動機(jī)（快速電動機(jī)、工速電動機(jī)、主軸電動機(jī)），液壓站由一臺電動機(jī)拖動?？刂乒褚簤赫咀髣恿︻^工作臺（液壓）右動力頭1-2 車鏜專機(jī)的基本組成示意圖1.1.2 加工過程加工過程如圖1-3所示。操作者將要加工的工件放在工作臺上的夾具中，在其他準(zhǔn)備工作就緒后，發(fā)出加工指令（按下按鈕）。工件自動夾緊，壓力繼電器動作，左、右協(xié)力頭同時開始鏜銷加工。左動力頭快進(jìn)，工進(jìn)至終點后，快退回原位：而右動力頭快進(jìn)、工進(jìn)至終點后還應(yīng)進(jìn)行右端面的車削加工（車刀橫進(jìn)、橫退）后才快退。當(dāng)兩動力頭都退回原位，此時工位的粗加工結(jié)束，工作臺移到工位，開始進(jìn)行精鏜加工。左、右動力頭重新起動，快進(jìn)，工進(jìn)到終點

4、延時后快退回原位，工位加工結(jié)束，工作臺退到工位，松開工件，一個自動工作循環(huán)結(jié)束。松開工位工位SQ 5SP 2夾緊SQ8SQ9SQ10SQ8SQ9SQ10SQ 6SQ1SQ3SQ2SQ1SQ2SQ3SQ7(SQ4)1-3 車鏜專機(jī)的加式過程1.1.3 液壓系統(tǒng)車鏜專機(jī)中工作位的轉(zhuǎn)換和加工工件的夾緊與松開是由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的，車鏜專機(jī)液壓系統(tǒng)元件如表所示。 車鏜專機(jī)液壓系統(tǒng)元件表YV1 +卸荷SP1 +油壓到信號YV2 + ()工件松開 （夾緊）SP2 +工件緊信號YV3 +向工位YV5 +橫 進(jìn)YV4 +向工位YV6 +橫 退注：表中“”表示得電，“”表示斷電。1.2 課程設(shè)計任務(wù)與要求1.2.1

5、 車鏜專機(jī)的控制要求1）本系統(tǒng)有七臺電機(jī)：油泵電機(jī)、右主軸電機(jī)、右快速電機(jī)、右工速電機(jī)、左主軸電機(jī)、左快速電機(jī)、左工速電機(jī)。2）工作臺有兩個工位，由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)兩工位的轉(zhuǎn)換和加工工件的夾緊與松開。3）有自動和點動兩種工作方式，其中自動工作方式又有三種形式：全自動循環(huán)、工位循環(huán)、工位循環(huán)工作。全自動循環(huán)過程是從工位到工位再到工位，工位循環(huán)、工位循環(huán)工作是指工件只在工位或工位時的加工循環(huán)。4）手動工作方式包括左、右主動軸的點動對刀，左、右動力頭的快進(jìn)與快退點動，手動松開工件、手動移位等。5）左、右床習(xí)導(dǎo)軌應(yīng)具有自動潤滑功能（YV7、YV8）。6）左、右快速電動機(jī)均采用電磁鐵抱閘制動（YB1、YB2

6、）。7）油泵起動后，液壓系統(tǒng)要有一定的壓力緩沖，才允許開始工作，工作結(jié)束要卸荷。8) 具有電源、油泵工作、原位、工作指令等信號的指示。9) 具有照明和必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)和保護(hù)環(huán)節(jié)。1.2.2 實踐任務(wù)與要求1）根據(jù)設(shè)備工藝要求，制定合理的改造方案；2）確定輸入/輸出設(shè)備，正確選用PLC；3）PLC I/O點分配，并繪制I/O接線圖以及其它外部硬件圖；4）繪制系統(tǒng)功能表圖；5）設(shè)計梯形圖并模擬調(diào)試；6）正確計算選擇電器元件，列出電器元件一覽表；7）繪制電氣接線圖，接線并調(diào)試；8）整理技術(shù)資料，編寫使用說明書。1.3 設(shè)計方案的確定根據(jù)上述車鏜專機(jī)的控制要求再加上對車鏜專機(jī)的工作情況的分析后， 程序較

7、為復(fù)雜，且應(yīng)用的步驟較多，故放棄使用電氣控制法，而采用PLC控制。我確立了如下的設(shè)計方案：1）首先我對整個機(jī)床設(shè)備需要有過流、過載保護(hù)。因此需要對這些元氣件進(jìn)行選擇。 2）對于急停功能我們采用斷電源的方法，因此對于急停功能的處理就不進(jìn)PLC。這樣也可以省下PLC的一個輸入點。還有照明電路、抱閘制動、潤滑和一些指示電路是為了工作的方便而設(shè)計的電路，也不進(jìn)入PLC。3）其他控制電路則通過PLC編程器來完成。由于機(jī)床有兩種工作方式：手動和自動。手動控制采用經(jīng)驗設(shè)計法而自動控制以順序控制法為主。本次設(shè)計中自動工作方式的形式主要全自動循環(huán)，全自動循環(huán)工作過程為：從工位工位工位。手動和自動工作方式可通過工

8、作方式選擇開關(guān)SA1選擇或者不選擇來確定是進(jìn)行手動或自動控制。第二章 車鏜控制系統(tǒng)電路設(shè)計2.1 電氣主電路主電路（如圖2-1）由七臺電機(jī)控制。M1為油泵電機(jī)，M2控制右主軸的轉(zhuǎn)動，M3控制右工進(jìn)，M4控制右快進(jìn)，M5控制左主軸的轉(zhuǎn)動，M6控制左工進(jìn)，M7控制左快進(jìn)。接觸器KM1KM9的主觸點控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動。其中KM2觸點閉合，右主軸電機(jī)轉(zhuǎn)動；KM3觸點閉合，右工進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動；KM4KM5觸點閉合，右快進(jìn)和右快退電機(jī)轉(zhuǎn)動；KM6觸點閉合，左主軸的轉(zhuǎn)動；KM7觸點閉合，左工進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動；KM8KM9觸點閉合，左快進(jìn)、左快退電機(jī)轉(zhuǎn)動；KM1觸點閉合，油泵電機(jī)起動；熔斷器在電路中進(jìn)行過流保護(hù)。熱繼電器F

9、R1FR7分別對七臺電動機(jī)負(fù)載的過載保護(hù)。圖2-1 主電路圖設(shè)計方案 2.2 部分硬件設(shè)備參數(shù)確定2.2.1 指示燈的選擇1、額定電壓：交流 6/12/24/36/48/110/220/380V 直流 6/12/24/36/48/110/220V2、尺寸：10/12 /16 /22 /25/303、形狀：球形/園平頭/方形/長方形4、顏色：紅、綠、黑、黃、白、藍(lán)等5、發(fā)光源：LED、白熾燈泡和氖泡2.2.2 熔斷器的選擇1、熔體額定電流的選擇熔體額定電流與負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。對于一般照明電路、電熱電路等負(fù)載：可按負(fù)載電流大小來確定熔體的額定電流對于電動機(jī)負(fù)載: 單臺:INP =（1.52.

10、5）INM 多臺:INP =（1.52.5）INMmax+INM2、熔斷器額定電流與額定電壓的選擇熔斷器額定電流大于或等于熔體的額定電流熔斷器額定電壓大于或等于電路的工作電壓3、是否帶指示等功能2.2.3 組合開關(guān)與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇 1、組合開關(guān)參數(shù)選擇：位數(shù)（2 4）、極數(shù)（1 4）、額定電流( 100A)、額定電壓（380V)、通斷能力等2、組合開關(guān)類型選擇： HZ5系列普通型組合開關(guān)(10A/20A/40A/60A) HH10系列組合開關(guān)(10A/25A/60A/100A) 3、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)參數(shù)選擇：位數(shù)，接線圖編號，額定電流，額定電壓，通斷能力等。 車鏜專機(jī)電機(jī)、電磁閥參數(shù)（如下表所

11、示）設(shè)備名稱參數(shù)左、右主軸電機(jī)4.0KW、1440轉(zhuǎn)/分、380V、8.4A左、右快速電機(jī)2.2KW、1440轉(zhuǎn)/分、380V、4.9A左、右工速電機(jī)1.1KW、1440轉(zhuǎn)/分、380V、3.0A油 泵 電 機(jī)1.1KW、1440轉(zhuǎn)/分、380V、3.0A電 磁 閥-24V、0.6A、14.4W制動電磁鐵-24V、1.1A、27.0 W2.3 電氣控制電路2.3.1 控制電路簡介控制電路（如圖2-2所示）的主控制器為西門子S7-226 CPU226 PLC（6ES7216-2AD21-0XB0），而有一部分控制電路與信號指示電路是不用進(jìn)入PLC。例如，照明電路要使用手工控制，因此供電電壓必須是

12、安全交流24V電壓?？刂齐娐?、電源和油泵指示燈則使用交流220V供電。而控制電路的供電電壓是從三相電動機(jī)的任意兩相引出，線電壓為交流380V。液壓電磁閥的供電電壓是直流24V，.因此必須采用控制變壓器，通過變壓器把電壓降成24V的交流電，然后經(jīng)過開關(guān)電源得到一個穩(wěn)定的直流電源，開關(guān)電源的穩(wěn)定性比其他三端穩(wěn)壓電源抗干擾力強(qiáng)很多，通過開關(guān)電源就可以得到一個24V的穩(wěn)壓電源。只有當(dāng)液壓泵電動機(jī)得電啟動后，液壓達(dá)到一定的壓力后才能按下啟動按鈕使PLC控制機(jī)床開始加工工件，液壓泵的啟動和停止可以當(dāng)作機(jī)器的啟動和停止條件，不進(jìn)入 PLC控制而直接在控制面板上手工控制，這樣簡化了PLC控制程序也降低了對設(shè)備

13、的要求。左右床身導(dǎo)軌的自動潤滑功能和左右快速電動機(jī)采用的電磁鐵抱閘制動也在控制電路中。潤滑動作在快退期間啟動，抱閘動作通過行程開關(guān)觸發(fā)。圖2-2 控制電路圖設(shè)計 2.3.2 可編程序控制器（PC）主機(jī)選用的PC主機(jī)是SIMATIC S7-200 CPU226，有24個輸入點，16個輸出點，可采用助記符和梯形圖兩種編程方式。PLC主機(jī)面板圖如圖2-1所示圖2-1注：圖中輸出接線端；輸出端口狀態(tài)指示；輸入接線端；輸入端口狀態(tài)指示；主機(jī)狀態(tài)指示及可選卡插槽；有三個指示燈SF/DIAG ：系統(tǒng)錯誤，當(dāng)出現(xiàn)錯誤時點亮（紅色）；RUN ：運行，綠色，連續(xù)點亮；STOP : 停止，橙色，連續(xù)點亮；可選卡插槽

14、有 ：EEPROM卡，時鐘卡，電池卡；模式選擇開關(guān)（運行、停止）、模擬電位器、I/O擴(kuò)展端口；通訊口1；通訊口0；第3章 軟件設(shè)計3.1 I/O的確定與分配開關(guān)量的輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的的開關(guān)信號，將信號轉(zhuǎn)換成為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號，并實現(xiàn)PLC內(nèi)外信號的電氣隔離。在選擇輸入口時留下10%20%的余量，因而選擇20個輸入口。開關(guān)量的輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號，并實現(xiàn)PLC內(nèi)外部信號的電氣隔離。根據(jù)該控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，通過按鈕以及各種開關(guān)的數(shù)目來確定與PLC有關(guān)的輸入輸出設(shè)備，確定PLC的I/O點數(shù)。I/O分配表如下圖所示：輸入口編號名稱用

15、途I0.1KP1油壓信號I0.2KP2夾緊信號I0.3SQ5I工位I0.4SQ6II工位I0.5SQ8左原點I0.6SQ1右原點I0.7SQ9左快工I1.0SQ2右快工I1.1SQ7橫刀終位I1.2SQ4橫刀原點I1.3SQ10、SB2左工退/松開工作I1.4SQ3、SB3右工手動移位I1.5SB4左點動I1.6SB5右點動I1.7SB6左快進(jìn)I2.0SB7左快退I2.1SB8右快進(jìn)I2.2SB9右快退I2.3SA1自/手切換I0.0SB1啟動輸出口編號名稱用途Q0.1KM1左主軸Q0.2KM2左快進(jìn)Q0.3KM3左快退Q0.4KM4左工進(jìn)Q0.5KM5右主軸Q0.6KM6右快進(jìn)Q0.7KM7

16、右快退Q1.0KM8右工進(jìn)Q1.1YV2夾緊Q1.2YV3向I工位Q1.3YV4向II工位Q1.4YV5橫進(jìn)Q1.5YV6橫退Q2.2YW1工作指示燈Q2.3YW2原位指示燈3.2 設(shè)計方法3.2.1 自動加工設(shè)計方式按下工作啟動按鈕SB1（I0.1），M0.4、YV2得電，工件開始夾緊。當(dāng)工件緊信號SP2（I1.7）得電，M0.5得電，T37開始計時，此時網(wǎng)絡(luò)23中的線圈Q0.1、網(wǎng)絡(luò)24的Q0.5得電,左右主軸電機(jī)開始轉(zhuǎn)動。5秒后T37定時結(jié)束，M0.6得電，此時網(wǎng)絡(luò)36、37的線圈Q0.6、Q0.2同時得電，左右動力頭開始快進(jìn)。當(dāng)工進(jìn)行程開關(guān)SQ2或SQ9閉合，線圈Q0.8、Q0.4同時

17、得電，左右動力頭開始工進(jìn)。左動力頭碰到SQ10（I1.5），線圈M1.0得電，網(wǎng)絡(luò)37的線圈Q0.7得電，左動力頭快退。當(dāng)碰到SQ8（I1.3）時，M1.1得電，Q0.7失電，左動力頭停止。右動力頭碰到SQ3（I0.6）時，M1.3、電磁閥YV5得電，進(jìn)行車削加工。當(dāng)車刀碰到SQ4（I0.7）時,M1.4、YV6得電，車刀橫退。碰到SQ7(I.2)時，M1.5以及網(wǎng)絡(luò)38的Q0.3得電，右動力頭快退。當(dāng)碰到SQ1（I1.4）時，右動力頭停止，M1.6、電磁閥YV4得電，工作臺開始向II工位進(jìn)給。當(dāng)碰到SQ6（I1.1）時，M1.7得電，進(jìn)給停止，同時第35、36網(wǎng)絡(luò)的Q0.6、Q0.2得電，左

18、右動力頭快進(jìn)。當(dāng)碰到SQ2或SQ9時，M2.0得電，左右動力頭工進(jìn)。當(dāng)右動力頭碰到SQ3，M2.3、T39得電當(dāng)左動力頭碰到SQ10時，M2.1、T38得電。T38、T39定時5秒后線圈M2.2、Q0.7和線圈M2.4、Q0.3得電，左右動力頭快退，碰到SQ1和SQ8時，M2.5得電，動力頭停止，工作臺向I工位退回。碰到SQ5,M2.6、T40得電，工作臺停止，同時網(wǎng)絡(luò)5的電磁閥YV2失電，工件松開。T40定時5秒后，線圈M2.7、Q1.1、定時器T41得電，液壓系統(tǒng)卸荷。定時5秒后，此次加工結(jié)束，等待下一次加工。（按通用邏輯指令順序編程，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)輔助繼電器得電，前一網(wǎng)絡(luò)其常閉斷開）3.2.2

19、 手動加工設(shè)計方式當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA切換至手動端時，I0.0得電，線圈M2.7得電。按下左主軸點動按鈕SB4(I2.0),M3.1、網(wǎng)絡(luò)34的Q0.5得電，左主軸電動。按下左動力頭點動快進(jìn)按鈕SB5(I2.1)，M3.2、網(wǎng)絡(luò)35的Q0.6得電，左點動快進(jìn)。按下左動力頭點動快退按鈕SB6(I0.7)，M3.3、Q0.7得電，左動力頭點動快退。按下右主軸點動按鈕SB7(I2.2),M3.4、Q0.1得電，右主軸點動。按下右動力頭點動快進(jìn)按鈕SB8(I2.3),M3.5、Q0.2得電，右動力頭點動快進(jìn)。按下右動力頭點動快退按鈕SB9(I1.5),M3.6、Q0.3得電，右動力頭點動快退。按下SB10(I0.4)，M3.7、YV3得電，向II工位移動。按下手動松開按鈕SB11(I2.4)，YV2失電，工件松開。3.3 外圍設(shè)備接線圖第四章 課程設(shè)計心得體會 此次實習(xí)是針對自己的PLC課程而展開的為期兩周軟硬件結(jié)合操作過程，剛接觸課題時并不知道具體怎么操作，也不懂得PLC在此電路中有什么作用。接下來所做PLC的設(shè)計，讓我進(jìn)一步對PLC的應(yīng)用及功能做了了解，對GX軟件梯形圖的應(yīng)用也變的熟練。在此過程中我們注意向同學(xué)請教，并加強(qiáng)理論和實踐的學(xué)習(xí),經(jīng)過這些日子的實踐和學(xué)習(xí)，總結(jié)這些日子的所感所得如下：隨時學(xué)習(xí)程序設(shè)計是一項看似簡單實則十分復(fù)雜的工作，有時候看到的聽到的當(dāng)時有所感，卻并沒有或者很少能