數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)-主軸系統(tǒng)plc設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)院: 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化題目數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)主軸系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：職稱:職稱:2009年12月23日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2009 /2010 學(xué)年第 1 學(xué)期學(xué)院：機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目：數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)主軸系統(tǒng)的 PLC控制設(shè)計(jì)起迄日期：12月23日12月31日課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院機(jī)械工程系指導(dǎo)教師：系主 任：下達(dá)任務(wù)書日期:2009年12月23日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1 .設(shè)計(jì)目的:通過對(duì)某數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)的 PLC控制設(shè)計(jì)，使學(xué)生熟練掌握PLC在數(shù)控機(jī)床主軸系

2、統(tǒng)的控制作用、動(dòng)作順序與原理，并學(xué)會(huì)應(yīng)用PLC2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）主軸的控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、制動(dòng)和沖動(dòng)。要求： 當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)； 按下反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)； 當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止，并控制制動(dòng)器制動(dòng)2S ； 按下沖動(dòng)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 0.5s，然后停止； 電動(dòng)機(jī)過載報(bào)警后，正/反轉(zhuǎn)按鈕、沖動(dòng)按鈕均無效。通過本課程設(shè)計(jì)，完成 輸入輸出信號(hào)分析與 PLC I/O分配圖 PLC選型 主要元器件型號(hào)的選擇 主接線圖設(shè)計(jì) 完成梯形圖設(shè)計(jì)并完成相應(yīng)指令。3 .設(shè)計(jì)工作任務(wù)與工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（論文）、圖紙、實(shí)物樣品等：

3、要求獨(dú)立完成主軸系統(tǒng)的 PLC控制設(shè)計(jì)，包括程序的編制和調(diào)試， 并根據(jù) 規(guī)定格式完成課程設(shè)計(jì)說明書的撰寫。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書4 .主要參考文獻(xiàn):要求按國標(biāo)GB 7714 87文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則書寫，例：1傅承義，陳運(yùn)泰，祁貴中地球物理學(xué)基礎(chǔ)北京：科學(xué)出版社，19855 .設(shè)計(jì)成果形式與要求：.KBaAKBBiBli亠 1> M a 亠 li 4 Nii a 亠 li 4 Nii a 亠 B k la J. ii B a A a A E a k a J. >i B a A A li a k n = .亠 . !_.4a亠提交課程設(shè)計(jì)說明書一份，要求與本設(shè)計(jì)任務(wù)書一塊裝入檔案袋中，在檔案

4、袋上寫上自己的班級(jí)學(xué)號(hào)、姓名。6 .工作計(jì)劃與進(jìn)度：2009 年12月23日資料查閱12月24日12月30日分析、設(shè)計(jì)、繪圖12月31日答辯系主任審查意見：簽字： 年 月 日目錄一. 目的與要求二. 輸入輸出信號(hào)分析與 PLC I/O 分配圖三 .plc 的選型3.1PLC 的類型3.2 輸入輸出模塊的選擇3.3 存儲(chǔ)器的選擇3.4 電源的選擇四.主要元器件的型號(hào)選擇五 . 主接線圖的設(shè)計(jì)六 . 梯形圖設(shè)計(jì)七 . 指令表八 . 總結(jié)九 . 參考文獻(xiàn)一.目的與要求通過對(duì)某數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)的 PLC 控制設(shè)計(jì)， 使學(xué)生熟練掌握 PLC 在數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)的控制作用、動(dòng)作順序與原理，并學(xué)會(huì)應(yīng)用PLC

5、。主軸系統(tǒng)的 plc 控制主軸的控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、 停止、制動(dòng) 和沖動(dòng)。要求： 當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)； 按下反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)； 當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止，并控制制動(dòng)器制動(dòng)2S ; 按下沖動(dòng)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 0.5s，然后停止； 電動(dòng)機(jī)過載報(bào)警后，正/反轉(zhuǎn)按鈕、沖動(dòng)按鈕均無效。通過本課程設(shè)計(jì) ,完成 輸入輸出信號(hào)分析與 PLC I/O 分配圖 PLC選型 主要元器件型號(hào)的選擇 主接線圖設(shè)計(jì) 完成梯形圖設(shè)計(jì)并完成相應(yīng)指令。要求獨(dú)立完成主軸系統(tǒng)的 PLC 控制設(shè)計(jì)，包括程序的編制和調(diào)試，并根據(jù)規(guī)定格式完成課程設(shè)計(jì)說明書的撰寫。二.輸入輸出信號(hào)分析與 PLC I/O 分配圖通過對(duì)

6、輸入輸出信號(hào)分析畫出表格：輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)熱繼電器FRX3電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)KM1Y0主軸正轉(zhuǎn)SB1X4電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)KM2Y1主軸翻轉(zhuǎn)SB2X5電動(dòng)機(jī)制動(dòng)KM3Y2主軸停止SB3X6刀具松緊KM4Y3主軸沖動(dòng)SB4X7外部接線圖:FRX3X+KM2KM4*T7X+KWKLUL7 一7X4X7&皿X4KM1KM277COMCOM1 124VKM2三. pic的選型PLC是20世紀(jì)70年代以來以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)樗哂袔讉€(gè)突出的特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾強(qiáng)；編程簡單，易于掌握

7、；功能完善，靈活方便；體積小，質(zhì)量輕，功耗低。I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器容量是可編程 序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用 項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段， 由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在 程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采 用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。PLC 選型原則：（一）PLC 的類型PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和 控制室安裝兩類；按

8、CPU 字長分為 1 位、 4 位、8 位、16 位、 32 位、64 位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型 PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模 塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡， 因此用戶可較合理地選擇和配置控制 系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。（二）輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng) 考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì) 輸出模塊， 應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型， 通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、 使用電壓范圍廣、壽命短、

9、響應(yīng)時(shí)間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于 開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸 出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？?根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低 應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程 I/O 機(jī)架等。（三）電源的選擇PLC 的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn) PLC 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般 PLC 的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用 220VAC 電源，與國 內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 如果 PLC 本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求， 否則

10、應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡單的二極管或熔絲管隔 離。（四）存儲(chǔ)器的選擇 由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證 應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求 PLC 的存儲(chǔ)器容量，按 256 個(gè) I/O 點(diǎn)至 少選 8K 存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高 的存儲(chǔ)器。綜上所述：在此次課程設(shè)計(jì)中我選用 FX2N-48MR ，因?yàn)樗木幊滔鄬?duì)簡單易懂，是理想的可編程控制器。而在設(shè)計(jì)中的 I/O 點(diǎn)數(shù)在 48 以下，則用的是微型PLC。其基本單元中的輸入點(diǎn)按照 X000 X007,X010

11、X017 這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號(hào)，而輸出點(diǎn)按照Y000 Y007,Y010 Y017這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號(hào)，內(nèi)部繼電器可多次使用，定時(shí)器將 1ms,10ms,100ms 等脈沖進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器可進(jìn)行向上向下計(jì)數(shù)。四. 主要元器件的型號(hào)選擇文字符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格M1,M2主 軸 電 機(jī)JO2-72-430Kw,1470r/mi nKM1 , KM2 , KM3,KM4交 流 接 觸 器CJ0-7575A,線圈電壓220VFR熱 繼 電 器TK-E02R-C10A,線圈電壓220VFU,FU1 ,熔斷器RM1-100QS1 j V/7 vIj心斷路器3VU16式 刀 開 關(guān)SB1,SB2主 軸 電

12、動(dòng) 機(jī) 啟 動(dòng) 按 鈕LA8-1SB3主 軸 電 動(dòng) 機(jī) 停 止 按 鈕LA8-1SB4吋曲g腑川訕違|企門UnIL.JJIL. J主 軸 電 動(dòng) 機(jī) 的 沖 動(dòng) 按 鈕LA8-1五. 主接線圖的設(shè)計(jì)六.梯形圖設(shè)計(jì)主要控制：正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)沖動(dòng)X0roTOM0七. 指令表7.1主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制按下主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1,第一邏輯行中X0閉合，Y0接通并自鎖，T0接通并幵始計(jì)時(shí)；第3邏輯行X0閉合，通用繼電器 M1接通。第 2邏輯行Y0常閉觸點(diǎn)閉合，通用繼電器 M0接通；第5邏輯行M0,M1 常幵觸點(diǎn)閉合 Y3接通，主軸電動(dòng)機(jī)正向啟運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn) 速度達(dá)到一定值時(shí)，第6邏輯行X11常

13、幵觸點(diǎn)閉合，為主軸電動(dòng)機(jī)正向旋 反向制動(dòng)作好準(zhǔn)備。T0計(jì)時(shí)5秒后動(dòng)作，第9邏輯行T0常幵觸閉合，接 通Y5，電流表A幵始監(jiān)測主軸電動(dòng)機(jī)的電流。7.2主軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制按下主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2 ，第 2 邏輯行中 X1 閉合， Y0 接通 并自鎖， T0 接通并開始計(jì)時(shí)；第 4邏輯行 X1 閉合，通繼電器 M2 常開觸 點(diǎn)閉合，Y4接通,Y 4接通，主軸電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)主軸電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到一定值時(shí)，第 5 邏輯行 X12 常開閉合， 為主軸電動(dòng)機(jī)反向 制動(dòng)做好準(zhǔn)備。 T0 計(jì)時(shí)經(jīng)過 5 秒后動(dòng)作，第 9 邏輯行常開觸點(diǎn)閉合接通 Y5,電流表A幵始監(jiān)測主軸電動(dòng)機(jī)的電流。7.3

14、 主軸電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制按下主軸電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制按鈕 SB6，第5邏輯行常幵觸點(diǎn)閉合，Y3接 通，主軸電動(dòng)機(jī)串電阻 R 起動(dòng)運(yùn)行。7.4 主軸電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)運(yùn)行反向制動(dòng)停止控制當(dāng) Y0、Y3、T0、Y5 閉合，主軸電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，按下停止按鈕SB4，第第一邏輯行X3常閉觸點(diǎn)斷幵，Y0、TO失電，第3邏輯行X3常 閉點(diǎn)斷開， M1 失電； 而第 5 邏輯行 M1 常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開， Y3 失電， 主軸電動(dòng)機(jī)停止正轉(zhuǎn)。同時(shí)， 第 6 邏輯行 X3 常開觸點(diǎn)閉合， Y4 接通， 給主軸電動(dòng)機(jī)通入反轉(zhuǎn)電源，使之產(chǎn)生一個(gè)反轉(zhuǎn)力矩制動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)的正 向旋轉(zhuǎn)， 主軸電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)速度迅速下降。 當(dāng)正轉(zhuǎn)速度下降至一

15、定速度時(shí)， 速度繼電器 KS1 觸點(diǎn)斷開， X11 常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開， Y4 斷電，完成主軸 電動(dòng)機(jī)的正向啟動(dòng)運(yùn)行反向制動(dòng)停止過程。7.5 主軸電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)正向制動(dòng)停止控制當(dāng) Y0、 Y4、 T0、 Y5 閉合，主軸電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，按下停止按鈕 SB4， 第一邏輯行 X3 常閉觸點(diǎn)斷開， Y0、 T0 失電，第 4 邏輯行 X3 常閉點(diǎn)斷開， M2 失電；第 6 邏輯行 M2 常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開， Y4 失電，主軸電動(dòng)機(jī)停數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) -主軸系統(tǒng) plc 設(shè)計(jì) 止反轉(zhuǎn)。同時(shí)， 第 5 邏輯行 X3 常開觸點(diǎn)閉合， Y3 接通，給主軸電動(dòng)機(jī) 通入正轉(zhuǎn)電源，使之產(chǎn)生一個(gè)正轉(zhuǎn)力矩制動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)

16、的反向旋轉(zhuǎn)，主軸 電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)速度迅速下降。當(dāng)反轉(zhuǎn)速度下降至一定速度時(shí)，速度繼電器 KS2 觸點(diǎn)斷開， X12 常開觸點(diǎn)復(fù)位斷開， Y3 掉電，完成主軸電動(dòng)機(jī)的反 向啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)正向制動(dòng)停止過程。指令如下：LD X0OR X1OR M0ANI X3AND X3OUT Y0OUT T0K50LD Y0OUT M0LDX0ORM1ANI X3OUT M1LDX1ORM2ANIOUTLDANDORLDORANDORBANDANIOUTLDANDLDORANDORBANDANIOUTLDX3M2M0M1X5X3Y3X12X7Y4Y3M0M2X3Y4X11X7Y3Y4X2ORY1ANIX5ANDX10OUT

17、Y1LDX6OUTY2LDT0OUTY5END八. 總結(jié)課程設(shè)計(jì)，讓我們有很多的機(jī)會(huì)實(shí)際運(yùn)用一下所學(xué)的知識(shí)，在對(duì)電氣原理圖，安裝圖等的繪制與分析， 對(duì)PLC編程與調(diào)試等過程中提高了我們 的動(dòng)手能力與解決實(shí)際問題的能力。在這次學(xué)習(xí)后，我對(duì)接觸器控制、PLC程序控制兩者不同之處有了深刻的體會(huì)。接觸器控制具有自動(dòng)控制方法簡單、工作可靠、成本低等特點(diǎn)。大 多是用于有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)，適用于固定動(dòng)作要求的控制設(shè)備，一旦工作中 發(fā)生程序變化、錯(cuò)誤，就需要重新配線，比較麻煩，不適用與較復(fù)雜和控 制要求經(jīng)常改變的場合。PLC程序控制是在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 一種工業(yè)自動(dòng)控制，它編程簡單、動(dòng)作可靠且動(dòng)作順序變更容易，一旦工 作中發(fā)生程序變化，只要改變程序結(jié)構(gòu)即可，因此被廣泛應(yīng)用與復(fù)雜控制 系