多工步機床的PLC控制

1、課程設(shè)計說明書 課 題：多工步機床的plc控制 課程名稱：板材加工裝備控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院：機械工程學(xué)院 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級：機械1002 姓 名：王杰 學(xué) 號：100802128 指導(dǎo)老師：曾勵 目 錄 一、 概述 二、 設(shè)計任務(wù)和要求 三、 設(shè)計方案提示 四、 設(shè)計方案 1、方案的論證和分析 2、系統(tǒng)方案的選定 五、 課程設(shè)計總結(jié) 六、 參考文獻多工步機床的plc控制一、 概述 在機床行業(yè)中，多工步機床由于其工步及動作多，控制較復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此，故障多，維修困難，費工費時，不僅加大了維修成本，而且影響了設(shè)備的工效。某廠自行改造

2、的錠腳加工機床是加工棉紡錠子錠腳的一種多工步機床，其錠腳加工工藝比較復(fù)雜，零件加工前為實習(xí)還件，整個機械加工過程由七把刀具分別按照七個工步要求一次進行切削，其加工工步如表所示。該機床由舊六角車床改造，六角車床的主電路如圖所示。 加工時，工件由主軸上的夾頭夾緊，并由主軸電動機m1帶動做旋轉(zhuǎn)運動。大托板載著六角回轉(zhuǎn)工位臺作橫向進給運動，其進給速度由工進電動機（慢速電動機）m2、快進電動機（快速電動機）m3經(jīng)電磁氣閥（qv2）離合器帶動絲桿控制。小拖板的縱向運動由電磁氣閥（qv1）氣壓驅(qū)動。除第二把刀（完成第2步，即車平面）是由小拖板縱向運動切削外，其余六把刀（完成其余6個工步）均由大拖板載著六角回

3、轉(zhuǎn)工作臺橫向運動切削，每完成一個工步，六角回轉(zhuǎn)工位臺轉(zhuǎn)動一個工位，進行下一步切削。二、設(shè)計任務(wù)和要求1根據(jù)本課題要求，采用plc控制，試設(shè)計該控制程序，畫出i/o電氣接口圖。2調(diào)試程序，模擬運行。三、設(shè)計方案提示1、i/o地址輸入輸出i0.0：啟動開關(guān) q0.0：電動機m1接觸器km1i0.1：停止按鈕 q0.1：電動機m2接觸器km2i0.2：行程開關(guān)sq1 q0.2：電動機m3接觸器km3i0.3：行程開關(guān)sq2 q0.3：電磁閥qv1i0.4：行程開關(guān)sq3 q0.4：電磁閥qv2i0.5：行程開關(guān)sq42、 方案提示 <1、本題可利用步控指令實現(xiàn)程序控制。 <2、可利用定時

4、和基本指令組合實現(xiàn)程序控制。說明：這里的sq即bg四設(shè)計方案1 方案的論證和分析11 系統(tǒng)功能本次課題的設(shè)計的功能是實現(xiàn)對棉紡錠子錠腳加工過程的控制，加工棉紡錠子錠腳的是多工步機床，它對零件加工前的實習(xí)坯件利用七把刀具分為七步：鉆孔，車平面鉆深孔，車外圓及鉆孔，粗絞雙節(jié)孔及倒角，精絞雙節(jié)孔和絞錐角。利用慢速電動機和快速電動機實現(xiàn)快慢速的進退，電子氣閥實現(xiàn)快慢速電動機的轉(zhuǎn)換。加工時，工件由主軸上的夾頭夾緊，并由主軸電動機m1帶動作旋轉(zhuǎn)運動。大拖板載著六角回轉(zhuǎn)工位臺作橫向進給運行，其進給速度由工進電動機(慢速電動機)m2、快進電動機(快速電動機)m3經(jīng)電磁氣閥(yv2)離合器帶動絲桿控制。小拖板的

5、縱向運動由電磁氣閥(yv1)氣壓驅(qū)動。除第2把刀(完成第-32步，即車平面)是由小拖板縱向運動切削外，其余6把刀(完成其余6個工步)均由大拖板載著六角回轉(zhuǎn)工作臺橫向運動切削，每進行完一個工步，六角回轉(zhuǎn)工位臺轉(zhuǎn)動一個工位，進行下一工步的切削。1 2 實現(xiàn)途徑實現(xiàn)對加工棉紡錠子錠腳多工步機床控制有兩種方法，一個是利用傳統(tǒng)的繼電器的途徑實現(xiàn)；一個是利用可編程控制器編程途徑實現(xiàn)。兩者都有各自的優(yōu)缺點。具體利用哪一種途徑，需要對目的系統(tǒng)進行詳細和全方位的分析。 13 實現(xiàn)方法兩種途徑在實現(xiàn)的方法上也不相同。在利用傳統(tǒng)繼電器實現(xiàn)時，主要利用經(jīng)驗法，設(shè)計時思維對象是具體的繼電器，利用各種功能的繼電器實現(xiàn)控制

6、電路。在利用plc實現(xiàn)時，有兩種方法，一個是利用定時和基本指令組合實現(xiàn)。一個是利用步控指令實現(xiàn)。用基本邏輯指令實現(xiàn)較復(fù)雜的順序控制，其梯形圖比較復(fù)雜，而且不太直觀。步控指令使復(fù)雜的順序控制程序能夠方便地實現(xiàn)。 14 技術(shù)經(jīng)濟比較 采用傳統(tǒng)的繼電器控制時，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此，故障多，維修困難，費工費時，不僅加大了修理成本，而且影響了設(shè)備的工效；采用plc實現(xiàn)無需復(fù)雜的接線，而且實現(xiàn)起來方便，不費時。無需大量繼電器，只需plc芯片，基本無修理成本。2 系統(tǒng)方案的選定 上面分析過了實現(xiàn)加工棉紡錠子錠腳多工步機床控制有兩種途徑，各有優(yōu)缺點。而加工棉紡錠子錠腳多工步機床控制過程復(fù)雜，工步多，

7、分為七步，每一步又可以再細分解成更多的操作。采用傳統(tǒng)的繼電器控制時，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，實現(xiàn)起來很困難，而且可靠性不高。plc正適合這種工序復(fù)雜的場合，編程方便，也方便維護?？紤]到此系統(tǒng)是按順序工作的，適合利用順步控制指令來實現(xiàn)，每個操作可以看成是一個特定的狀態(tài)。經(jīng)過分析，我們選擇plc利用步控指令來實現(xiàn)系統(tǒng)控制。整個機械加工過程由七把刀具分別按照七個工步要求依次進行切削，其加工步如表所示：要求中的工步表中不同的工步中的一些行程開關(guān)是一樣的，分析一下就可以知道，在實際的加工過程中不同工步的一些行程開關(guān)的位置一定是不一樣的。比如第一工步的工進過程中遇到的行程開關(guān)和第二工步的工進過程中遇到的

8、行程開關(guān)的位置應(yīng)該是不一樣的，第二工步鉆孔深度比第一工步鉆孔深度要深。所以這兩個地方應(yīng)該使用不同的行程開關(guān)。但可以看出，在對這兩個工步利用步控指令編程時，它們的過程和內(nèi)容都一樣。所以為了簡化課程設(shè)計的工作量，我把一些相同操作的工步，只取其中的一個，其它的都刪去。在第二三工步里，有一個縱進縱退的過程，在此過程中小拖板有電磁氣閥(yvl)氣壓驅(qū)動，雖然在實際加工的過程中縱進縱退和橫向前進后退動作不一樣，但在編程時，和第一工步是一樣的。因此我把它也省去了。 在做了長時間的分析后，為了減少重復(fù)工作，我們只設(shè)計第一工步和第四工步。其他的工步都省去了。 21 i/o配和外部接線圖輸入輸出i0.0：啟動開關(guān)

9、 q0.0：電動機m1接觸器km1i0.1：停止按鈕 q0.1：電動機m2接觸器km2i0.2：行程開關(guān)sq1 q0.2：電動機m3接觸器km3i0.3：行程開關(guān)sq2 q0.3：電磁閥qv1i0.4：行程開關(guān)sq3 q0.4：電磁閥qv2i0.5：行程開關(guān)sq4 q0.5：電動機m3接觸器km4 i/o地址分配圖22 系統(tǒng)的主電路 系統(tǒng)的主電路包括三個電動機，四個接觸器，一個電磁閥，和一個開關(guān)。其中電動機m1是主軸電動機受km1控制，工進電動機和快進電動機受km2、km3、km4控制。km2實現(xiàn)正轉(zhuǎn)相當(dāng)于前進，km3實現(xiàn)反轉(zhuǎn)相當(dāng)與后退。電磁閥yv2受km3控制。yv2接通實現(xiàn)工進，yv2斷開

10、和km4一起實現(xiàn)快進。 23 系統(tǒng)工作流程圖根據(jù)工步列表可以很方便的畫出流程圖。要說明的是流程圖中，相鄰的兩個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換條件沒有被列出。之所以畫出流程圖是為了以后方便畫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，他們兩者有許多相似的地方。所以畫流程圖可以說是給狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖先打個草稿。加工棉紡錠子錠腳多工步機床的流程就是加工工序，啟動后拖板快進工進延時快退?？焱说匠跏嘉恢煤缶o接著又快進工進延時工退快退。 24系統(tǒng)工作時序圖 根據(jù)多工步列表可以畫出系統(tǒng)的工作時序圖，需要說明的是停止按鈕和緊急按鈕沒有畫在時序圖里，當(dāng)這兩個按鈕被按下時所有的輸出都被禁止了，其他按鈕沒被禁用。還有以保護行程開關(guān)也沒有畫進去，一般情況下，它不會沒觸動，只

11、有當(dāng)行程開關(guān)sq2失靈的時候才會被觸動，觸動后所有的輸出都被禁止。 25 plc設(shè)計狀態(tài)圖根據(jù)工作流程圖和i/o地址分配，可以畫出系統(tǒng)工作狀態(tài)圖，將系統(tǒng)的每一次操作看成一個狀態(tài)，比如可以把工進看作一個狀態(tài)，在此狀態(tài)中選擇適當(dāng)?shù)妮敵鍪瓜到y(tǒng)進行工進操作。將那些行程開關(guān)和定時器計時完畢作為狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件。然后根據(jù)系統(tǒng)的工作流程來連接狀態(tài)。按下啟動按鈕（x0），拖板進入快進狀態(tài)（y0,y1,y5），觸到行程開關(guān)sq1（x2）進入到工進狀態(tài)（y0,y1），碰到sq2(x3)后延時一秒，進入快退狀態(tài)（y0,y2,y5），到了初始行程開關(guān)sq3（x4）后有進入快進狀態(tài)（y0,y1,y5），觸到sq1（x

12、2）后進入工進狀態(tài)（y0,y1）,到sq2（x3）后延時一秒，完了就進入工進狀態(tài)（y0,y2），再將sq1（x2）撥回時，進入快退狀態(tài)（y0,y2,y5），最后遇到sq3（x4）停止。需要說明的是，拖板再遇到sq1以后，由于拖板的面積大，sq1一直處于動作狀態(tài)，直到退回為止。除了上面的一些器件以外還有極限行程開關(guān)sq4(x5)，緊急開關(guān)(x1),當(dāng)它們被動作后系統(tǒng)的輸出全部禁止。26 系統(tǒng)工作梯形圖根據(jù)設(shè)計好的的狀態(tài)圖，梯形圖就很容易編寫了，這屬于技術(shù)問題了。27 程序指令表 ld m8002set s0stl s0rst y0ld x0set s20stl s20set y0out y1ou

13、t y5ld x2set s21stl s21out y1ld x3set s22ld x5set m8034stl s22out t0 k10ld t0set s23stl s23out y2out y5ld x4set s30stl s30out y1out y5ld x2set s31out y1ld x5set m8034ld x3set s40stl s40out t1 k10ld t1set s32stl s32out y2ldi x2set s33stl s33out y2out y5ld x4out s0ret ld x1set m8034end 5 課程設(shè)計總結(jié) 此次的設(shè)計課題是多工步機床的plc控制,這之前我們的老師的對plc技術(shù)進行了比較全面的教學(xué),從各種電器知識到控制電路設(shè)計在到后來的plc指令系統(tǒng)和步控系統(tǒng)功能指令.剛開始設(shè)計就覺得設(shè)計就是把程序編好,其實后來的實踐的過程證明這一想法是錯誤的。由于加工棉紡錠子錠腳多工步機床控制過程復(fù)雜，工步多，分為七步，而每一步又可以再細分解成更多的操作。所以在設(shè)計的時候思路不明確害我走了不少的彎路總覺得沒有頭緒，最后決定從單步下手層層銜扣，縷清設(shè)計步驟，