沖床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、機(jī)床電氣與PLC課程設(shè)計(jì)說明書 題 目 沖 床 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 用 技 術(shù) 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 0984班 10號(hào)學(xué)生姓名 陳 強(qiáng) . 指導(dǎo)教師 伍新 陳小異 完成日期 2012年11月30日 .湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院二一二年十一月湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： 沖床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓名 陳 強(qiáng) 系別 機(jī)械工程 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì) 班級(jí) 0984 學(xué)號(hào) 10 指導(dǎo)老師 伍 新 陳小異 教研室主任 陳小異 一、設(shè)計(jì)要求及任務(wù)1設(shè)計(jì)要求（1）用PLC進(jìn)行控制；（2）按給定的工作路線加工，且具備單周循環(huán)和自動(dòng)循環(huán)兩種工作方式；（3）有必要的連鎖保護(hù)。2設(shè)計(jì)任務(wù)（1）繪制

2、工作流程框圖或順序功能圖；（2）繪制PLC的硬件接線圖，液壓驅(qū)動(dòng)原理圖；（3）相關(guān)元器件的計(jì)算與選型，制定元器件明細(xì)表；（4）編寫全程序梯形圖或指令表，并通過調(diào)試；（5）編寫設(shè)計(jì)說明書。二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間1設(shè)計(jì)時(shí)間：一周，2012年11月 26日至2012年11月30日。2進(jìn)度安排第13周：布置設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱資料，熟悉設(shè)計(jì)要求及任務(wù)，軟硬件設(shè)計(jì)。調(diào)試程序，整理資料，撰寫設(shè)計(jì)說明書，答辯，交設(shè)計(jì)作業(yè)。課題：沖床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一. 沖床概況及控制要求 沖床運(yùn)動(dòng)過程示意圖如圖1所示。初始狀態(tài)時(shí)機(jī)械手在最左邊，左限位開關(guān)SQ4接通，沖頭在最上面，上限位開關(guān)SQ3接通；機(jī)械手松開(YV1斷開)。

3、其運(yùn)動(dòng)過程如下：圖1 沖床運(yùn)動(dòng)過程示意圖 1.按下起動(dòng)按鈕SB1，YV1接通，機(jī)械手夾緊工件并保持。 2.1S后YV2接通，機(jī)械手右行。 3.機(jī)械手右行到位，接通右限位開關(guān)SQ1，沖頭下行(YV4接通)，加工工件。 4.工件加工后，下限位開關(guān)SQ2接通，沖頭上行(YV5接通)。上行到位時(shí)，上限開關(guān)SQ3接通，沖頭回到初始位置。 5.機(jī)械手左行(YV2接通)。 6.機(jī)械手左行到位，左限位開關(guān)SQ4接通，機(jī)械手松開 (YV1斷開)，機(jī)械手回到初始狀態(tài)。 沖床要求設(shè)置單周期和自動(dòng)連續(xù)循環(huán)兩種工作方式。前 言可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。但由于PC容易

4、和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算

5、機(jī)編程語言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。 TOC o 1-3 h z u 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc24873 第1章 概述6 HYPERLINK l _Toc4996 1.1 沖床概況及控制要求6 HYPERLINK l _Toc28232 第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7 HYPERLINK l _Toc18307 2.1 控制線路設(shè)計(jì)7 HYPERLIN

6、K l _Toc6913 2.11 沖床運(yùn)動(dòng)原理圖7 HYPERLINK l _Toc1765 2.12 元件選擇8 2.2 PLC的I/O接線圖9第3章 液壓驅(qū)動(dòng)原理 HYPERLINK l _Toc12972 10 HYPERLINK l _Toc12972 3.1 液壓系統(tǒng)工作原理 10 HYPERLINK l _Toc17485 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)12 HYPERLINK l _Toc11344 4.1 順序功能圖12 HYPERLINK l _Toc26953 4.2 公用程序設(shè)計(jì)13 HYPERLINK l _Toc4675 4.3 手動(dòng)程序設(shè)計(jì)13 HYPERLINK l _T

7、oc31441 4.4 自動(dòng)程序設(shè)計(jì)14 HYPERLINK l _Toc19750 結(jié)束語16 HYPERLINK l _Toc20186 致謝17 HYPERLINK l _Toc18841 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc18841 17 HYPERLINK l _Toc23546 附錄1 梯形圖 PAGEREF _Toc23546 18 HYPERLINK l _Toc22120 附錄2 程序清單20第1章 概論1.1 沖床電氣控制系統(tǒng)概況及控制要求 沖床機(jī)械手要求按照其指定的路線運(yùn)動(dòng)，并沿原路回到原點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)路線主要靠限位開關(guān)來決定，運(yùn)動(dòng)方向分別通過PLC四個(gè)輸出接口控制?？刂七^程中

8、有必要的急停、預(yù)行等按鈕來實(shí)現(xiàn)其不同的應(yīng)用。 控制系統(tǒng)通過按鈕實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)作，其中它有三種工作模式：手動(dòng)、連續(xù)和單周期運(yùn)行。沖壓生產(chǎn)主要是針對(duì)板材的。能過模具，能做出落料，沖孔，成型，拉深，修整，精沖，整形，鉚接及擠壓件等等。各個(gè)領(lǐng)域均有應(yīng)用，如我們用的開關(guān)插座，杯子，碗柜，碟子，電腦機(jī)箱，甚至導(dǎo)彈飛機(jī)有非常多的配件都可以用沖床通過模具生產(chǎn)。第2章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1 控制主電路設(shè)計(jì)2.11 沖床運(yùn)動(dòng)原理圖四條個(gè)限位開關(guān)分別為上限為開關(guān)SQ3、下限位開關(guān)SQ2、左限位開關(guān)SQ4、右限位開關(guān)SQ1，控制過程如下： 圖3-1 系統(tǒng)的工作自動(dòng)模式：啟動(dòng)時(shí)先將SA切換到I0.2（自動(dòng)連續(xù)），在確

9、定機(jī)械手在原位后按下啟動(dòng)按鈕SB1系統(tǒng)開始自動(dòng)運(yùn)行，否則系統(tǒng)保持停止，延時(shí)1S后開始向右運(yùn)動(dòng)在限位開關(guān)依次導(dǎo)通后機(jī)械手沿著指定的路線運(yùn)行至右下方，直到加工完工件（SQ2導(dǎo)通）機(jī)械手按原路返回至原位，松開機(jī)械手延時(shí)0.5S進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。它將循環(huán)運(yùn)行100次，即加工100個(gè)工件后停。運(yùn)行時(shí)刻通過急停來強(qiáng)制性停止，預(yù)行可以使其在加工完當(dāng)前工件后停下。單周期模式：相當(dāng)于自動(dòng)模式下運(yùn)行一次后停止。手動(dòng)模式：必須在機(jī)械手夾緊后才可點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行機(jī)械手。2.12 元件選擇序號(hào)名稱符號(hào)型號(hào)主要技術(shù)參數(shù)數(shù)量1按鈕SBLA2紅、綠112組合開關(guān)SAHZ3-13320A380V23行程開關(guān)SQLX2-131自動(dòng)復(fù)位44

10、熔斷器FURL1-6030A15可編程控制器PLCFX2N-48MR輸入點(diǎn)數(shù)16輸出點(diǎn)數(shù)512.2 PLC的I/O接線圖圖2-2 沖床的I/O接線圖圖2-2 沖床的I/O接線圖 第3章 液壓驅(qū)動(dòng)原理圖3-1所示為沖床的液壓系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)的油源為定量液壓泵1，泵的最高壓力由先導(dǎo)式溢流閥2設(shè)定以防系統(tǒng)過載，泵的卸荷由二位二通電磁換向閥9控制，單向閥3用于防止液壓油倒灌。系統(tǒng)的執(zhí)行器為驅(qū)動(dòng)滑塊升降的三腔（A、B、c腔）復(fù)合液壓缸。缸的升降及其運(yùn)動(dòng)速度的轉(zhuǎn)換通過二位四通電磁換向閥4、二位三通電磁換向閥5及插裝閥6和單向閥7綜合控制。 HYPERLINK :/baike.baidu /albums/7

11、971165/7874392/0/0.html#0$0bd162d9f2d3572c64131b6a8a13632763d0c3973.1 液壓系統(tǒng)的工作原理 快速下降 電磁鐵1YA和3YA通電使換向閥9和5切換至左位和右位，液壓泵1由卸荷轉(zhuǎn)為供油狀態(tài)，泵的壓力油經(jīng)閥3、閥5進(jìn)入液壓缸的小腔c，A腔的油液一部分通過閥6充入B腔，多余油液也進(jìn)入缸的C腔。此時(shí)由于A、B、C腔相互連通，形成差動(dòng)連接，所以活塞（桿）驅(qū)動(dòng)滑塊快速下降。 沖剪下降 電磁鐵1YA. 2YA. 3YA均通電使換向閥9、4、5分別切換至左位、右位、右位，液壓泵l的壓力油經(jīng)單向閥3后分為兩路，一路經(jīng)閥5進(jìn)入缸的c腔，一路經(jīng)閥4和

12、單向閥7進(jìn)入缸的B腔，A腔的油液經(jīng)閥4排回油箱。此時(shí)，壓力油的作用面積為B腔與c腔面積之和，因此，活塞（桿）驅(qū)動(dòng)滑塊以較大推力慢速下降實(shí)現(xiàn)沖剪加工。 快速上升 電磁鐵3YA通電、1YA和2YA斷電使換向閥9仍然處于左位，而換向閥4、5復(fù)至左位，液壓泵l的壓力油經(jīng)閥3和閥4進(jìn)入缸的A腔，同時(shí)導(dǎo)通插裝閥6，B腔的回油經(jīng)閥6與泵的壓力油匯合，一并進(jìn)入A腔，同時(shí)c腔經(jīng)閥5向油箱排油。由于此時(shí)液壓缸A、B腔差動(dòng)連接，故活塞（桿）帶動(dòng)滑塊快速上升。 停止 系統(tǒng)的所有電磁鐵均斷電，液壓泵卸荷。圖3.1沖床液壓系統(tǒng)原理圖 1-定量液壓象2先導(dǎo)式溢流閥；3、7-單向閥；4二位四通電磁換向閥；5-二位二通電磁換向

13、閥；6-插裝閥； 8-三腔復(fù)合液壓缸；9-二位二通電磁換向閥 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 順序功能圖K10K10X17X15X16X14M0M21Y1Y4Y3Y2RT0M20001111T1Y0T0Y0SM22M23M24M25T1*X1*M8T1*（X1+M8）X3*X16*X17M8002圖4-1 沖床的順序功能圖4.2 公用程序設(shè)計(jì)圖4-2 沖床的公用程序設(shè)計(jì)4.3 手動(dòng)程序設(shè)計(jì)手動(dòng)程序用輸入點(diǎn)X6-X13控制。每步之間互鎖了其他不活動(dòng)步，因此這樣更安全可靠。具體程序如下:圖4-3 沖床的手動(dòng)程序設(shè)計(jì)4.4 自動(dòng)程序設(shè)計(jì)自動(dòng)程序設(shè)置了單周和連續(xù)兩種方式這樣更容易工作和故障檢查。具體梯形圖程序如下：圖4-4 沖床的自動(dòng)程序設(shè)計(jì)結(jié)束語沖床的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，按下起動(dòng)按鈕SB1，YV1接通，機(jī)械手夾緊工件并保持。1s后YV2接通，機(jī)械手右行。機(jī)械手右行到位，接通右限位開關(guān)SQ1，沖頭下行(YV4接通)，加工工件。工件加工后，下限位開關(guān)SQ2接通，沖頭上行(YV5接通)。上行到位時(shí)，上限開關(guān)SQ3接通，沖頭回到初始位置。機(jī)械手左行(YV3接通)。機(jī)械手左行到位，左限位開關(guān)SQ4接通，機(jī)械手松開 (YV1斷開)，機(jī)械手回到初始狀態(tài)。同時(shí)設(shè)計(jì)了單周期和連續(xù)兩中工作方式，在設(shè)備使用過程中出現(xiàn)故障還可以急停和預(yù)停。沖床采用PLC控制，接線簡單，故障點(diǎn)少，程序簡單易讀，可維護(hù)性好。PL