箱體加工專用機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

1、成績:工業(yè)控制電氣課程設(shè)計報告學(xué)生姓名:班級：學(xué)號：指導(dǎo)老師:設(shè)計時間:目錄1.設(shè)計目的12.設(shè)計任務(wù)與要求12. 1概述13.2設(shè)計任務(wù)和要求13.整體方案設(shè)計23.1可編程控制器的選取24. 21/0分配表21.1軟件設(shè)計依據(jù)34 .石更件設(shè)計34. 1電器硬件連接圖35. 2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖46. 3控制流程分析說明45.軟件設(shè)計41 .1梯形圖55 .2指令表66.軟件仿真驗證71 .1三菱觸摸屏仿真設(shè)計76 .2系統(tǒng)仿真結(jié)果77.課程設(shè)計小結(jié)與心得10箱體加工專用機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計1.設(shè)計目的課程設(shè)計的主要目的是基于 PLC 針對某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置進(jìn)行設(shè)計實踐，了解一般控制系

2、統(tǒng)設(shè)計過程、設(shè)計要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計方法。通過設(shè)計也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念。課程設(shè)計應(yīng)強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)為主， 在獨立完成設(shè)計任務(wù)的同時， 還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識的能力，解決實際工程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力：工程繪圖的能力：書寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。2 .設(shè)計任務(wù)與要求本設(shè)計所選課題為：箱體加匚專用機(jī)床的 PLC 控制。其中

3、簡要的概述和設(shè)計任務(wù)與要求如下。2.1 概述PLC使用在某一專用機(jī)床控制上是最合適不過了， 如圖 1 所示為箱體加工專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)加工示意圖。該機(jī)床是用來專門加工箱體兩側(cè)的，其加工方法是先將箱體通過夾緊裝置夾緊，再由兩側(cè)左、右動力頭對箱體進(jìn)行加工。當(dāng)加工完畢，動力頭快速回原位，此時再松開加工件，又開始下一循環(huán)。1poonioniSQ1SQ3SQ5iSQ6SQ4SQ2圖1箱體加工專用機(jī)床結(jié)構(gòu)與加工示意圖2. 2設(shè)計任務(wù)和要求圖中，左、右動力頭主軸電動機(jī)為 2.2kW,進(jìn)給運(yùn)動由液壓驅(qū)動，液壓泵電動機(jī)為 3kW。動力頭和夾緊裝置的動作由電磁閥控制，電磁閥通斷情況如表 1 所示。表1箱體加工機(jī)床電磁

4、閥通斷情況表左動力頭右動力頭夾緊裝置QV1QV2QV3QV4QV5QV6QV7上、下料一一一一快進(jìn)+一一工進(jìn)+一+一+停留一+快退一+一+專用機(jī)床的工作步驟如下：1 .按下啟動按鈕，夾緊裝置將被加工工件夾緊，夾緊后發(fā)出信號。2 .左、右動力頭同時快進(jìn)，并同時啟動主軸。3 .到達(dá)工件附近，動力頭快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)加工。4 .加工完畢后，左、右動力頭暫停 2s后分別快速退回原位。5 .夾緊裝置松開被加工工件，同時主軸停止。以上 1-5 步驟連續(xù)工作，實現(xiàn)半自動循環(huán)。在工件夾緊、動力頭快進(jìn)、動力頭快退及電源接通均有信號指示。3.整體方案設(shè)計3.1 可編程控制器的選取FX系列可編程控制器是當(dāng)前國內(nèi)最新、最具

5、有特色、最具代表性的微型 PLC。它是 n本三菱電機(jī)公司研制開發(fā)的。本設(shè)計系統(tǒng)使用了輸入端口 Y0-Y7 和 Y10-Y12 總點數(shù)為 11 點,輸出端口 Y0-Y7、Y10-Y16總點數(shù)為 15點。由于考慮到以后調(diào)整和擴(kuò)充，一般要加上考慮的備用量和10%-20%的裕信，同時考慮到用戶存儲容量，因此選擇 FX2N-48MR 作為控制器。FX,N-48MR是 II本三菱公司的可編程控制器(PLC),繼電器輸出及輸入 24點，輸出 24點，采用 AC220V電源供電，有口帶 24V直流電源的 24點繼電器輸出接口。FXZN是 EK系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型 PLC,內(nèi)置用戶存儲器 8Kb,可擴(kuò)

6、展到 16Kb,最大可擴(kuò)展到 256 個 I/O點， 可有多種特殊功能擴(kuò)展，實現(xiàn)多種特殊控制功能(PID、高速計數(shù)、A/D、D/A 等)。故選擇輸入輸出總點數(shù)為 48 的FX2N-48MR的繼電器輸出的控制器即可。3. 21/0分配表表21/0分配表輸入輸出符號功能說明符號功能說明X0啟動按鈕Y0工作夾緊指示XI停止按鈕Y1左動力頭快進(jìn)指示X2夾緊開關(guān)信號SPY2右動力頭快進(jìn)指示X3松開開關(guān)信號SQ7Y3左動力頭快退指示X4左動力頭行程開關(guān)SQ1Y4右動力頭快退指示X5左動力頭行程開關(guān)SQ3Y5左主軸電動機(jī)接觸器X6左動力頭行程開關(guān)SQ5Y6油泵電動機(jī)接觸器X7右動力頭行程開關(guān)SQ2Y7電磁閥

7、YV1X10右動力頭行程開關(guān)SQ4Y10電磁閥YV2Xll右動力頭行程開關(guān)SQ6Y11電磁閥YV3X12半自動/自動開關(guān)Y12電磁閥YV4Y13電磁閥YV5Y14電磁閥YV6Y15電磁閥YV7Y16電源3.1 軟件設(shè)計依據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖也稱功能圖。一個控制過程可以分為若干個階段，這些階段稱為狀態(tài)。狀態(tài)與狀態(tài)之間由轉(zhuǎn)換分隔。相鄰的狀態(tài)具有不同的動作，當(dāng)相鄰狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件得到滿足時，就實現(xiàn)轉(zhuǎn)換， 即上面的動作結(jié)束而下一狀態(tài)的動作的開始， 可用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖描述控制系統(tǒng)的控制過程。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖具有直觀，簡單的特點，是設(shè)計 PLC 順序控制程序的一種有力工具。根據(jù)以上所述和結(jié)合本系統(tǒng)的運(yùn)作方式，此控制系統(tǒng)設(shè)

8、計完全適合采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖來實現(xiàn)各項功能。4.硬件設(shè)計4.1電器硬件連接圖此設(shè)計采用三菱的 FX2N-48MR作為控制器，其電器硬件連接圖如下所示。圖2箱體加工專用機(jī)床的PLC控制硬件連接圖3X0Y0XIY1X2Y2K3Y3X4Y4K5Y5X6Y6X7菱Y7FX2N-4SMRX10主Y10機(jī)XIIYUX12Y12X15Y13K14Y14X 15Y15Y16C 0MCOMQvQvi i工作夬屎蔣示一一TJW力去快 片示左動力辨建指示方動力播示4. 2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖3箱體加工專用機(jī)床狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖4. 3 控制流程分析說明1.初始狀態(tài) SO為 H動方式初始狀態(tài)， 同時當(dāng)箱體加工專用機(jī)床接通電時， Y16

9、電源指示燈點亮，直到拔出電源線才會熄滅。2.初始狀態(tài)下，左、右動力頭滑臺分別壓住行程開關(guān) SQ1和 SQ2,由于此時工件尚未夾緊，SQ7亦被壓住，處于閉合狀態(tài)，當(dāng)按下啟動按鈕 SBL電磁閥 YV7通電驅(qū)動夾緊裝置將被加工工件夾緊，同時 Y0夾緊指示燈亮。3.當(dāng)夾緊裝置完全將 I：件夾緊后，夾緊開關(guān)信號 SP閉合，驅(qū)動主軸電動機(jī)接觸器 KM1、油泵電動機(jī)接觸器 KM2、電磁網(wǎng) YV1、電磁閥 YV4運(yùn)行操作，同時使左、右動力頭快進(jìn)指示燈亮。電磁閥 YV7 和夾緊指示燈由于強(qiáng)行置位保持先前的狀態(tài)。4.當(dāng)左、右動力頭同時分別到達(dá)行程開關(guān) SQ3和 SQ4,上一狀態(tài)結(jié)束，左右動力頭快進(jìn)指示燈熄滅，電磁

10、閥 YV2、電磁閥 YV5得電閉合。主軸電動機(jī)接觸器 KM1、油泵電動機(jī)接觸器 KM2、電磁閥 YV1、電磁網(wǎng) YV4、電磁閥 YV7和夾緊指示保持先前的狀態(tài)。此時左、右動力頭由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)，對工件進(jìn)行工進(jìn)操作。5.當(dāng)左、 右動力頭分別到達(dá)行程開關(guān) SQ5 和 SQ6時， 工進(jìn)操作完成， 電磁閥 YV1、 電磁閥 YV2、電磁網(wǎng) YV4 和電磁閥 YV5斷電。 主軸電動機(jī)接觸器 KM1、 油泵電動機(jī)接觸器 KM2、 電磁閥 YV7和夾緊指示燈繼續(xù)保持通電的狀態(tài)。 接著觸發(fā)定時器 TO開始計時 2 秒， 左、 右動力頭暫停不動。6.當(dāng)定時器 TO計時 2秒結(jié)束:后，電磁閥 YV3和電磁閥 YV6

11、 通電驅(qū)動左、右動刀頭快退,左右動力頭快退指示燈亮，同時主軸電動機(jī)接觸器 KM1、油泵電動機(jī)接觸器 KM2、電磁閥 YV7和夾緊指示燈還保持通電的狀態(tài)。7.當(dāng)左、右動力頭分別返回到行程開關(guān) SQ1和 SQ3 時，行程開關(guān) SQ1和 SQ2再次得電，使主軸電動機(jī)接觸器 KM1、油泵電動機(jī)接觸器 KM2、電磁閥 YV3、電磁閥 YV6、電磁閥 YV7、夾緊和快退指示燈斷電。同時由于夾緊裝置電磁閥 YV7斷電，松開開關(guān)信號 SQ7閉合，完成一次加工操作。8.本系統(tǒng)設(shè)計默認(rèn)為半自動操作。若半自動/自動開關(guān) X12接通，自動開始下一次循環(huán)；若半自動/自動開關(guān)未接通，則需要手動接通才會進(jìn)行下一次循環(huán)操作。

12、9 .軟件設(shè)計5.1梯形圖梯形圖如下所示5. 2指令表指令表如卜所示指令1/0（軟元件）LDM8002SETSOSETY016STLSOLDXOOOANIX001ANDX004ANDX007SETS20STLS20SETY015SETYOOOLDX002SETS21STLS21SETY007SETY012SETY005SETY0066.軟件仿真驗證OUTY001OUTY002LDX005ANDX010SETS22STLS22OUTY010OUTY013LDX006ANDX011SETS23STLS23RSTY007RSTY012OUTTOK20LDTOSETS24STLS24OUTYOUOUT

13、YOMOUTYOOSOUTY004LDX004ANDX007SETS25STLS25RSTY005RSTY006RSTYOOORSTY015LDX003ANDX012OUTSORETEND6.1三菱觸摸屏仿真設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計采用軟件 GX-works2和 GT-Simulator3并使用三菱觸摸屏 GT15*-V(640*480)作為顯示器進(jìn)行系統(tǒng)的仿真驗證，三菱觸摸屏 GT15*-V(640*480)系統(tǒng)操作頁面如圖所示:.箱體加工專用機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)操作頁Rover 主軸電動機(jī)夾來信號 SPMQV3O076左快退指示石快退指示 IE圖4箱體加工專用機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)操作頁面6.2系統(tǒng)仿

14、真結(jié)果箝體加工專用機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)操fE頁面99o左快退明示Q29OQV6Hi1.當(dāng)系統(tǒng)接通電源時，電源顯示燈點亮，如圖 5 所示:4150圖52.啟動按鈕 SB1,并觸發(fā)行程開關(guān) SQ1和 SQ2,電磁閥 YV7 通電將被加工工件夾緊，同時 Y0夾緊指示燈亮。如圖 6,圖 7所示。圖6夕自體加工專用機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)操柴頁面圖83.夾緊開關(guān)信號 SP閉合,驅(qū)動主軸電動機(jī)接觸器 Y5、油泵電動機(jī)接觸器 Y6、電磁閥 YV1、4.行程開關(guān) SQ3和 SQ4被觸發(fā)，左右動力頭快進(jìn)指示燈熄滅，電磁網(wǎng) YV2、電磁閥 YV5 得電閉合。主軸電動機(jī)接觸器、油泵電動機(jī)接觸器、電磁閥 YV1、電磁閥

15、YV4、電磁閥 YV7和夾緊指示保持先前的狀態(tài)。此時左、右動力頭由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)，對工件進(jìn)行工進(jìn)操作。如圖 10,圖 11所示。圖10然跡同就asa頻霸E翻潸國第渤5麗匐m而就血濯函西耨頌畫圖11工進(jìn)操作圖12快退操作5.行程開關(guān) SQ5和 SQ6觸發(fā)時，工進(jìn)操作完成。定時器 T0 開始計時 2 秒，左、右動力頭暫停不動。當(dāng)定時器 TO計時 2 秒結(jié)束后，電磁閥 YV3和電磁閥 YV6通電驅(qū)動左、右動刀頭快退，左右動力頭快退指示燈亮，同時主軸電動機(jī)接觸器、油泵電動機(jī)接觸器、電磁閥 YV7 和夾緊指示燈還保持通電的狀態(tài)。如圖 12,圖 13所示。6 .當(dāng)左、右動力頭分別返回到行程開關(guān) SQ1和 S

16、Q3時，行程開關(guān) SQ1和 SQ2再次得電，使主軸電動機(jī)接觸器、油泵電動機(jī)接觸器、電磁閥 YV3、電磁閥 YV6、電磁網(wǎng) YV7、夾緊和快退指示燈斷電，如圖 14 所示。同時由于夾緊裝置電磁閥 YV7斷電，松開開關(guān)信號 SQ7閉合，完成一次加工操作，如圖 15所示。圖157,若半自動/自動開關(guān) X12 接通，自動開始下一次循環(huán)。7.課程設(shè)計小結(jié)與心得本箱體加工專用機(jī)床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計主要使用輸入輸出總點數(shù)為 48 的 FX2N 48MR作為控制器，采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計系統(tǒng)的軟件功能，利用 AutoCAD 設(shè)計電氣硬件連接圖、GX-works和 GT-Simulator3 進(jìn)行程序的設(shè)計和仿真。通過本次的 PLC 課程設(shè)計，我對可編程序控制器原理及應(yīng)用這門課有了更加深刻的了解，鍛煉和提高了我理論聯(lián)系實際，與具體項目和課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力，同時鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識。在這次課程設(shè)計中，我還學(xué)到了很多書本中沒有的知識。通過同學(xué)間的討論，和自己查閱有關(guān)資料，我解決了在課程設(shè)計中遇到的各個問題，同時也增加了自己對 PLC 的興趣。但是有一些不滿足的就是從來都沒能進(jìn)行實體的仿真。8 .參考文獻(xiàn)1郁漢琪、郭