千斤頂液壓缸加工機床某電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1、內(nèi)容摘要啊啊在本設(shè)計中采用裝在動力滑臺上左，右兩個動力頭同時進展切削。動力頭的快進、工進與快退由液壓缸驅(qū)動。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制， 并用調(diào)整死擋鐵的方法實現(xiàn)位置控制。主要介紹了通過PLC控制系統(tǒng)，設(shè)計了千斤頂液壓缸加工機床電氣控制，并設(shè)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(tǒng)的控制電路 圖。關(guān)鍵字：液壓缸；PLC控制系統(tǒng)；梯形圖；主電路圖；硬件配置連線圖第1章引言11.1 PLC的根本概念21.2 PLC的根本結(jié)構(gòu)21.3 PLC的工作原理 2第2章設(shè)計思路445硬件系統(tǒng)設(shè)計5第3章電路設(shè)計889第4章程序設(shè)計101

2、018設(shè)計總結(jié)22謝辭23附錄24參考文獻25第1章引言本課程設(shè)計的內(nèi)容是千斤頂液壓缸加工機床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計。其要求如下：1. 控制要求：(1)左右動力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動機 M1集中傳動，切削時冷卻 泵電動機同時運轉(zhuǎn)。(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，才能進展其他的控制。(3)機床即能半自動循環(huán)工作，又能 對各個動作單獨進展調(diào)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. 控制過程與原理：千斤頂液壓缸兩端面的加工，采用裝在動力滑臺的左、 右兩動力頭同時進展加工切削，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、

3、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?進進給，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)完畢。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(fù)位-夾具松開。1.1 PLC的根本概念早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Co ntroller,PLC)它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的開展，這種 采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過

4、了邏輯控制的X圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC但是為了防止與個人計算機(Perso nal puter)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱 PLC1.2 PLC 的根本結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)根本上與微型計算機一樣，根本構(gòu)成為：a、電源PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓波 動+10%(+15%)XB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從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；當PLC投入運行時，首先它以掃描

5、的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(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)運算的結(jié)果送入 I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)存放器內(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)或輸出存放器內(nèi)的數(shù)據(jù) 傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行c、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。d、輸入輸出接口電路 1、現(xiàn)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(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。2、現(xiàn)場輸出接口電路 由輸出數(shù)據(jù)存放器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口 電路向現(xiàn)場的

6、執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。e、功能模塊 如計數(shù)、定位等功能模塊。f、通信模塊1.3 PLC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(fù)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(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)。輸入采樣完畢后，轉(zhuǎn)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(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)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，如此該脈沖信

7、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(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控 制線路進展邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(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，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化， 而其他輸出點和軟 設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RA

8、M存儲區(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)果會對排在下面的但凡用到這些線圈或數(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指令如此可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像 存放器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像存放器會被立 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完畢后，PLC就進入輸出刷新階段。在此 期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(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)

9、動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是 PLC的真正輸出。第2章設(shè)計思路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 個動力頭同時進展切削。動力頭的快進、工進與快退由液壓缸驅(qū)動。液壓系統(tǒng)采 用兩位四通電磁閥控制，并用調(diào)整死擋鐵的方法實現(xiàn)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(nèi)，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)加工零件即停止工進，延時30s后停轉(zhuǎn)，快速退回原位。左右動力頭進展兩端面切削加工，動力頭到

10、達加工終點位置(5) 滑臺復(fù)位 左右動力頭退回原位后，滑臺復(fù)位。(6) 夾具松開 當滑臺復(fù)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(fù)位放松注：“+號表示電磁閥得電。2.2控制要求控制要求如下：(1) 左右動力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動機M1集中傳動，切削時冷卻泵電動機同 時運轉(zhuǎn)。(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，才能進展其他的控制。(3) 機床即能半自動循環(huán)工作，又能對各個動作單獨進展調(diào)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)

11、控制信號說明如 表2-2所示。(6) 相關(guān)參數(shù)： 動力頭電動機 M1: Y100L-6, 1.5 kW，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 YV1 YV5 100mA AC220V 指示燈 HL1 HL8: 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(zhuǎn)換開關(guān)KM1動力頭M1、冷卻泵 M2接觸器SA2-1手動定位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)KM2液壓泵M3接觸器SA3-1手動入位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)YV11#電磁

12、閥SA3-2手動工進控制轉(zhuǎn)換開關(guān)YV22#電磁閥SA3-3手動退位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)YV33#電磁閥SB1動力頭M1、冷卻泵 M2起動按鈕YV44#電磁閥SB2動力頭M1、冷卻泵 M2停止按鈕YV55#電磁閥SB3液壓泵M3起動按鈕HL1動力頭M1、冷卻泵M2運行指示SB4液壓泵M3停止按鈕HL2液壓泵M3運行指示KM1動力頭 M1、冷卻泵 M2運行信號HL3半自動循環(huán)工作指示KM2液壓泵M3運行信號HL4定位指示FR1動力頭 M1、冷卻泵 M2過載信號HL5入位指示KP壓力繼電器油壓檢測信號HL6工進指示SQ動力頭工進終點位置檢測信號HL7退位指示HL8故障指示2.3硬件系統(tǒng)設(shè)計231 I/O 點

13、數(shù)確定與PLC機型選擇由上述控制要求可知系統(tǒng)可采用自動工作方式，也可以采用手動工作方式.輸入有18點，輸出有16點，并考慮余量要求，因此系統(tǒng)采用 24輸入，16輸出 的PLC.所以系統(tǒng)屬于小型控制系統(tǒng)，其中PLC的選型X圍較寬，現(xiàn)選用西門子公司的 S7-200, CPU226型 PLC2.3.2 I/O 分配表千斤頂液壓缸加工機床電氣控制系統(tǒng) PLC輸入地址分配表如下：表2-3輸入地址分配表文字符號說明輸入地址KP壓力繼電器油壓檢測信號SF1動力頭M1、冷卻泵M2起動按鈕SF2動力頭M1、冷卻泵M2停止按鈕SF3液壓泵M3起動按鈕SF4液壓泵M3停止按鈕SF1-1機床半自動循環(huán)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)SF

14、2-1手動定位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)SF3-1手動入位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)SF3-2手動工進控制轉(zhuǎn)換開關(guān)SF3-3手動退位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)QA1動力頭M1、冷卻泵M1故障信號QA2液壓泵M3故障信號BB1動力頭M1、冷卻泵M2過載信號BG動力頭工進終點位置檢測信號BG1定位終點位置檢測信號BG2入位終點位置檢測信號BG3液壓夾緊檢測信號BG4退位終點檢測信號千斤頂液壓缸加工機床電氣控制系統(tǒng)PLC輸出地址分配表如下表2-4輸出地址分配表文字符號說明輸出地址PG1動力頭M1冷卻泵M2運行指示PG2液壓泵M3運行指示PG3半自動循環(huán)工作指示PG4定位指示PG5入位指示PG6工進指示PG7退位指示PG8故障指示MB11#電

15、磁閥MB22#電磁閥MB33#電磁閥MB44#電磁閥MB55#電磁閥QA1動力頭M1、冷卻泵M1接觸器QA2液壓泵M3接觸器第3章電路設(shè)計3.1主電路圖其中M1帶動動力頭，M2帶動冷卻泵，M3帶動液壓泵。KM1為M1, M2的接觸器。KM2為M3的接觸器。左右動力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動機 M1集中傳動，切削時 冷卻泵電動機M2同時運轉(zhuǎn)。M3帶動液壓泵，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，才能進展其他的控制。主電路圖如下所 示。圖3-1主電路圖3.2硬件配置接線圖根據(jù)信號輸入輸出的類型與控制的主電路，繪制I/O連接圖如圖3-2所示于KPSF2JP 2F3A 久F4 一予軋

16、F1 -1> SF7-1> SF3-1于 SF3-2> SF3-3_ / 0A1” 0A2_夕RR"E彫"RG74 _R宿斗*56701 仆IOIO10IOIOIOIOIOI 11 1門I 1門 211門口II2112CPU226L+24V DC1g.1+2.32L.45.6.7L o o o o o o o O 3 Q Q Q Q QQQQ0 12 3 4 5 6 亠 F ! 1 1 1 1Q Q Q Qo Q Q0V22圖3-2 I/O 接線圖第4章程序設(shè)計將零件裝入夾具中，按下液壓泵 M3的啟動按鈕SB3IO.3丨啟動電機M3 接觸器KM2M0.0得

17、電自鎖，KM2閉合，然后按下循環(huán)控制按鈕SA1-1 I0.5丨, 循環(huán)工作指示燈HL3(Q1.1)和M3工作指示燈丫10亮。當壓力達到一定值之后，KP(I0.0)閉合，定位轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2-1(I0.6)閉合， 從而使電磁閥YV1(Q0.0)得電閉合，定位指示燈 HL4(Q1.2)亮，工件開始定位零件定位之后，開始延時，延時15S之后電磁閥YV2(Q0.1)開始得電，加緊 液壓缸動作使零件固定在夾具里，同時定位液壓缸退出以保證滑臺入位.然后按下動力頭M1,冷卻泵M2的啟動按鈕KM1啟動，接觸器KM1得電，指 示燈HL1亮，同時入位轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3-2(I0.1)閉合，電磁閥YV4, YV5得電，滑

18、 臺帶動動力頭一起快速進入加工位置,入位指示燈HL5(Q1.3)亮.入位之后，當工進轉(zhuǎn)換開關(guān) SA3-3(I1.1)得電時，電磁閥YV4(Q0.3)置位， 同時工進指示燈HL6(Q1.4)亮，左右動力頭開始進展兩端面切削加工.當動力頭 到達加工終點位置即停止工進，此時檢測開關(guān)SQ1(I1.6)得電閉合使YV4復(fù)位斷 電，延時30S后復(fù)位KM1斷.退位轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3-3閉合，退位電磁閥YV3(Q0.2)得電動作，同時退位指示 燈HL7亮，動力頭開始退回原位。左右動力頭退回原位后，滑臺復(fù)位，原位檢測信號開關(guān)SQ2(I1.7)動作，復(fù)位接觸器丫3,使夾具松開，取出零件。根據(jù)PCL程要求以與本設(shè)計要求

19、，設(shè)計程序如下：網(wǎng)絡(luò)3ID.1I0.211 4網(wǎng)絡(luò)4時5.5QQ5)MIO網(wǎng)第BI季動宗儉M1.0M3J10.6M5.0£Ml 1M1.3I17M5.2QI.3M3.5M3.4Ml.4C )冋絡(luò)IS扇工旌M24I |M5.4I > IM3.B( 1 11 f 111.5IM2.5f>T ) )Q1 4C)T3S砒 6網(wǎng)絡(luò)20T38M2.£網(wǎng)絡(luò)211動力幺傅技手甌廠M1.6M5.5TIp：）M1.7J網(wǎng)絡(luò)22手動退位M1.711.1IIIM3.4I ，1M4.0fI II I1 ? 112.11 |M7.0f 1 1Q1.5網(wǎng)絡(luò)23夾緊缸松開M7.0M5l7TIC

20、)網(wǎng)絡(luò)a+I動力頭停轉(zhuǎn),自動)12.1M7.1Q1.5M )網(wǎng)絡(luò)26M7.0M6.1I(Ml?Q0.1M3.3網(wǎng)絡(luò)2&M34Q03M3.GM3.5QU.4冋絡(luò)30t Ir< )4.2程序指令表根據(jù)梯形圖，可得語句表如下:Network 1 /網(wǎng)絡(luò)標題/ M3啟動Network 2Network 3/動力頭動作Network 4LPSLPPNetwork 5/半自動手動轉(zhuǎn)換LPSLPPNetwork 6/手動定位LPSLRDLPPNetwork 7/自動定位LPSLRDLPPNetwork 8AN T37TON T37, +150Network 9LD T37Network 10L

21、D T37Network 11/手動夾緊LPSLRDLPPNetwork 12/自動夾緊LPSLRDLPPNetwork 13/手動入位LPSLRDLRDLPPNetwork 14/自動入位LPSLRDLRDLPPNetwork 15/手動工進LPSLRDLRDLPPNetwork 16/自動工進LPSLRDLRDLPPNetwork 17/工進停止Network 18AN T38TON T38, +300Network 19LD T38Network 20LD T38Network 21/動力頭停轉(zhuǎn)手動Network 22/手動退位LPSLRDLPPNetwork 23/夾緊缸松開Netwo

22、rk 24/動力頭停轉(zhuǎn)自動Network 25/自動退位LPSLRDNetwork 29LPPNetwork 26Network 30Network 27/電磁閥動作Network 31/故障指示Network 28設(shè)計總結(jié)通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān) PLC應(yīng)用方面的知識，在設(shè) 計過程中尤其是自己動手編制程序時， 遇到了很多困難，但經(jīng)過一次又一次的思 考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在， 也暴露出了前期我在這方面的知識 欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我掌握的知識不再是紙上 談兵，而是學(xué)以致用。同時，這次課程設(shè)計讓我感受到了我對所學(xué)習的內(nèi)容是多么的不熟練，在設(shè)計過程中總是需要翻書，還總是會出現(xiàn)問題，同時這些問題也提醒了我那些地方 沒學(xué)好，加深了對這局部知識的印象。課程設(shè)計不僅僅是一門專業(yè)課，使我學(xué)到很多專業(yè)知識以與提升了專業(yè)技能