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

1、課 程 設(shè) 計 說 明 書學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 機械工程與自動化學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 題 目： 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計 主軸系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計 指導(dǎo)教師： 職稱: 職稱: 2009年12月23日課程設(shè)計任務(wù)書 2009 /2010 學(xué)年第 1 學(xué)期學(xué) 院： 機械工程與自動化學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 課程設(shè)計題目： 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計 主軸系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計 起 迄 日 期： 12 月23日12月31日 課程設(shè)計地點： 機械工程與自動化學(xué)院機械工程系 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

2、設(shè) 計 任 務(wù) 書1設(shè)計目的： 通過對某數(shù)控機床主軸系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計，使學(xué)生熟練掌握PLC在數(shù)控機床主軸系統(tǒng)的控制作用、動作順序與原理，并學(xué)會應(yīng)用PLC。2設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：主軸的控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、制動和沖動。要求：當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕時，電動機正轉(zhuǎn)；按下反轉(zhuǎn)按鈕時，電動機反轉(zhuǎn)；當(dāng)按下停止按鈕時，電動機停止，并控制制動器制動2S；按下沖動按鈕時，電動機正轉(zhuǎn)0.5s，然后停止；電動機過載報警后，正/反轉(zhuǎn)按鈕、沖動按鈕均無效。通過本課程設(shè)計,完成輸入輸出信號分析與PLC I/O分配圖PLC選型主要元器件型號的選擇主接線圖設(shè)計完成梯形圖設(shè)計并完成相應(yīng)指

3、令。3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等： 要求獨立完成主軸系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計，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)計說明書的撰寫。 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn)：l 要求按國標(biāo)GB 771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則書寫，例：1 傅承義，陳運泰，祁貴中.地球物理學(xué)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社，1985 5設(shè)計成果形式及要求：提交課程設(shè)計說明書一份，要求與本設(shè)計任務(wù)書一塊裝入檔案袋中，在檔案袋上寫上自己的班級學(xué)號、姓名。6工作計劃及進(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、繪圖12月31日 答辯系主任

4、審查意見： 簽字： 年 月 日目錄一.目的與要求二.輸入輸出信號分析與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存儲器的選擇3.4電源的選擇四.主要元器件的型號選擇五. 主接線圖的設(shè)計六. 梯形圖設(shè)計七. 指令表八. 總結(jié)九. 參考文獻(xiàn)一.目的與要求 通過對某數(shù)控機床主軸系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計，使學(xué)生熟練掌握PLC在數(shù)控機床主軸系統(tǒng)的控制作用、動作順序與原理，并學(xué)會應(yīng)用PLC。主軸系統(tǒng)的plc控制主軸的控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、制動和沖動。要求：當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕時，電動機正轉(zhuǎn)；按下反轉(zhuǎn)按鈕時，電動機反轉(zhuǎn)；當(dāng)按下停止按鈕時，電動機停止，并控制制動器制動2S；

5、按下沖動按鈕時，電動機正轉(zhuǎn)0.5s，然后停止；電動機過載報警后，正/反轉(zhuǎn)按鈕、沖動按鈕均無效。通過本課程設(shè)計,完成輸入輸出信號分析與PLC I/O分配圖PLC選型主要元器件型號的選擇主接線圖設(shè)計完成梯形圖設(shè)計并完成相應(yīng)指令。要求獨立完成主軸系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計，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)計說明書的撰寫。二.輸入輸出信號分析與PLC I/O分配圖 通過對輸入輸出信號分析畫出表格： 輸入信號輸出信號名稱代號輸入點編號名稱代號輸出點編號熱繼電器FRX3電動機正轉(zhuǎn)KM1Y0主軸正轉(zhuǎn)SB1X4電動機反轉(zhuǎn)KM2Y1主軸翻轉(zhuǎn)SB2X5電動機制動KM3Y2主軸停止SB3X6刀具松緊KM4Y

6、3主軸沖動SB4X7外部接線圖：三.plc的選型 PLC是20世紀(jì)70年代以來以微處理器為核心，綜合計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，因為它具有幾個突出的特點：可靠性高，抗干擾強；編程簡單，易于掌握；功能完善，靈活方便；體積小，質(zhì)量輕，功耗低。I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程

7、序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲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數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(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

8、求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，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格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點；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?？筛鶕?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)展機架或遠(yuǎn)程I/O機架等。（三）電源的選擇PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時同時引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計選用220VA

9、C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，應(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。（四）存儲器的選擇由于計算機集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應(yīng)用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。綜上所述： 在此次課程設(shè)計中我選用FX2N-48MR，因為它的編程相對簡單易懂，是理想的可編程控制器。

10、而在設(shè)計中的I/O點數(shù)在48以下，則用的是微型PLC。其基本單元中的輸入點按照X000X007,X010X017 這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號，而輸出點按照YOOOY007,Y010Y017這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號，內(nèi)部繼電器可多次使用，定時器將1ms,10ms,100ms等脈沖進(jìn)行加法計數(shù)，計數(shù)器可進(jìn)行向上向下計數(shù)。四.主要元器件的型號選擇文字符號名稱型號規(guī)格M1,M2主軸電機JO2-72-430Kw,1470r/minKM1，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RM1-100QS斷路器式刀開關(guān)3V

11、U16SB1,SB2主軸電動機啟動按鈕LA8-1SB3主軸電動機停止按鈕LA8-1SB4主軸電動機的沖動按鈕LA8-1五.主接線圖的設(shè)計六.梯形圖設(shè)計 主要控制： 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 沖動 七.指令表7.1主軸電動機正轉(zhuǎn)控制按下主軸電動機正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB1,第一邏輯行中X0閉合，Y0接通并自鎖，T0接通并開始計時；第3邏輯行X0閉合，通用繼電器M1接通。第2邏輯行Y0常閉觸點閉合，通用繼電器M0接通；第5邏輯行M0,M1常開觸點閉合Y3接通，主軸電動機正向啟運轉(zhuǎn)。當(dāng)主軸電動機正向旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到一定值時，第6邏輯行X11常開觸點閉合，為主軸電動機正向旋反向制動作好準(zhǔn)備。T0計時5秒后動作，第9邏輯行T0常

12、開觸閉合，接通Y5，電流表A開始監(jiān)測主軸電動機的電流。7.2 主軸電動機反轉(zhuǎn)控制 按下主軸電動機正轉(zhuǎn)啟動按鈕SB2，第2邏輯行中X1閉合，Y0接通并自鎖，T0接通并開始計時；第4邏輯行X1閉合，通繼電器M2常開觸點閉合，Y4接通,Y 4接通，主軸電動機反向起動運轉(zhuǎn)。當(dāng)主軸電動機反向旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到一定值時，第5邏輯行X12常開閉合， 為主軸電動機反向制動做好準(zhǔn)備。T0計時經(jīng)過5秒后動作，第9邏輯行常開觸點閉合接通Y5，電流表A開始監(jiān)測主軸電動機的電流。7.3 主軸電動機點動控制 按下主軸電動機點動控制按鈕SB6，第5邏輯行常開觸點閉合，Y3接通，主軸電動機串電阻R起動運行。7.4 主軸電動機正向啟

13、動運行反向制動停止控制 當(dāng)Y0、Y3、T0、Y5閉合，主軸電動機正向運轉(zhuǎn)時，按下停止按鈕SB4，第第一邏輯行X3常閉觸點斷開，Y0、T0失電，第3邏輯行X3常閉點斷開，M1失電； 而第5邏輯行M1常開觸點復(fù)位斷開，Y3失電，主軸電動機停止正轉(zhuǎn)。同時， 第6邏輯行X3常開觸點閉合，Y4接通，給主軸電動機通入反轉(zhuǎn)電源，使之產(chǎn)生一個反轉(zhuǎn)力矩制動主軸電動機的正向旋轉(zhuǎn)，主軸電動機的正轉(zhuǎn)速度迅速下降。當(dāng)正轉(zhuǎn)速度下降至一定速度時，速度繼電器KS1觸點斷開，X11常開觸點復(fù)位斷開，Y4斷電，完成主軸電動機的正向啟動運行反向制動停止過程。 7.5主軸電動機反向啟動正向制動停止控制當(dāng)Y0、Y4、T0、Y5閉合，主

14、軸電動機反向運轉(zhuǎn)時，按下停止按鈕SB4，第一邏輯行 X3常閉觸點斷開，Y0、T0失電，第4邏輯行X3常閉點斷開， M2失電；第6邏輯行 M2常開觸點復(fù)位斷開，Y4失電，主軸電動機停止反轉(zhuǎn)。同時， 第5邏輯行X3常開觸點閉合，Y3接通，給主軸電動機通入正轉(zhuǎn)電源，使之產(chǎn)生一個正轉(zhuǎn)力矩制動主軸電動機的反向旋轉(zhuǎn)，主軸電動機的反轉(zhuǎn)速度迅速下降。當(dāng)反轉(zhuǎn)速度下降至一定速度時，速度繼電器KS2觸點斷開，X12常開觸點復(fù)位斷開，Y3掉電，完成主軸電動機的反向啟動運轉(zhuǎn)正向制動停止過程。指令如下：LD X0OR X1OR M0ANI X3AND X3OUT Y0OUT T0K50LD Y0OUT M0LD X0OR

15、 M1ANI X3OUT M1LD X1OR M2ANI X3OUT M2LD M0AND M1OR X5LD X3OR Y3AND X12ORBAND X7ANI Y4OUT Y3LD M0AND M2LD X3OR Y4AND X11ORB AND X7ANI Y3OUT Y4LD X2OR Y1ANI X5AND X10OUT Y1LD X6OUT Y2LD T0OUT Y5END八.總結(jié)課程設(shè)計，讓我們有很多的機會實際運用一下所學(xué)的知識，在對電氣原理圖，安裝圖等的繪制與分析，對PLC編程與調(diào)試等過程中提高了我們的動手能力及解決實際問題的能力。在這次學(xué)習(xí)后，我對接觸器控制、PLC程序控制兩者不同之處有了深刻的體會。接觸器控制具有自動控制方法簡單、工作可靠、成本低等特點。大多是用于有觸點控制系統(tǒng)，適用于固定動作要求的控制設(shè)備，一旦工作中發(fā)生程序變化、錯誤，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程序控制是在計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工業(yè)自動控制，它編程簡單、動作可靠且動作順序變更容易，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)雜控制系統(tǒng)。通過課程設(shè)計，我對