專用鏜孔機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc
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摘 要 2 一、設(shè)計(jì)目的 2 二、設(shè)計(jì)要求 2 三、設(shè)計(jì)分析 2 硬件的設(shè)計(jì): 3 軟件的設(shè)計(jì): 4 PLC的通信: 4 四、設(shè)計(jì)方法及步驟 4 4、1 專用鏜孔機(jī)床的硬件設(shè)計(jì) 4 4、1-1 PLC的選擇 4 4、1-2 專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表 5 4、1-3 PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖 5 4、1-4 PLC控制系統(tǒng)安裝注意事項(xiàng) 6 4、2 專用鏜孔機(jī)床的軟件設(shè)計(jì) 6 4、2-1 常用的編程方法 6 4、2-2 專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖 7 4、2-3 專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖 9 4、2-4 專用鏜孔機(jī)床PLC控制梯形圖 10 五、總結(jié) 11 六、參考文獻(xiàn) 12 摘 要 本篇文章介紹了專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,并且敘述了PLC的基本原理、PLC的工程設(shè)計(jì)步驟。整個(gè)系統(tǒng)采用了一臺(tái)PLC控制,整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)一個(gè)控制室。利用PLC控制專用鏜孔機(jī)床運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床急促、啟動(dòng)、停止、故障停止、緊急停止的功能,并且能自動(dòng)控制機(jī)床的運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)了銑床運(yùn)行的自動(dòng)化功能。PLC控制的特點(diǎn)使原機(jī)床控制大大的簡(jiǎn)單化,并且維修方便,易于檢查。節(jié)省大量的繼電器元件,使機(jī)床的工作效率大大提高。 關(guān)鍵詞:可編程序控制器, 專用鏜孔機(jī)床, 電氣控制系統(tǒng) 一、設(shè)計(jì)目的 課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過(guò)某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐,了解一般電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容及具體的設(shè)計(jì)方法。通過(guò)設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識(shí),達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計(jì)必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求,以此,設(shè)計(jì)之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過(guò)程,在此過(guò)程中培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念。 二、設(shè)計(jì)要求 1、主軸為單向運(yùn)轉(zhuǎn),停車要求制動(dòng)(采用能耗制動(dòng))。 2、主軸電動(dòng)機(jī)與靜壓電動(dòng)機(jī)的聯(lián)鎖要求是:先開(kāi)靜壓電動(dòng)機(jī),靜壓建立后(由3、油壓繼電器控制)才能啟動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī),而停機(jī)時(shí),要求先停主軸電動(dòng)機(jī),后停靜壓電動(dòng)機(jī)。 4、主軸加工操作,采用兩地控制。加工結(jié)束自動(dòng)停止,手動(dòng)快退之原位。 5、根據(jù)加工動(dòng)作流程要求,設(shè)置鏜孔加工及鉸孔加工選擇。 6、應(yīng)有照明及工作狀態(tài)顯示。 7、有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖。 三、設(shè)計(jì)分析 專用鏜孔機(jī)床應(yīng)用于大批量生產(chǎn)某零件的鏜孔于鉸孔加工工序。其加工精度及效率的要求均較高,宜采用專業(yè)設(shè)備。機(jī)床主運(yùn)動(dòng)采用動(dòng)力頭,由Y100L-6型(1.5kw,4A)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),單向運(yùn)轉(zhuǎn),采用能耗制動(dòng)。該設(shè)備能進(jìn)行鏜孔加工,當(dāng)更換道具和進(jìn)給速度時(shí),又能進(jìn)行鉸孔加工,既有鏜孔與鉸孔加工選擇。進(jìn)給系統(tǒng)采用液壓泵拖動(dòng)電機(jī)Y801-2型(750W,1.9A),由電磁閥(YV1~YV4)控制進(jìn)給速度,為提高加工精度,主軸采用靜壓軸承,主軸為單向運(yùn)轉(zhuǎn),停車要求制動(dòng),主軸加工操作,采用兩地控制。加工結(jié)束自動(dòng)停止,手動(dòng)快退至原位。由Y801-2型電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)高壓液壓泵產(chǎn)生靜壓油膜。該鏜孔專業(yè)機(jī)場(chǎng)還要求有照明以及工作狀態(tài)的顯示,以便工人的操作,有必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖,主軸電動(dòng)機(jī)與靜壓電動(dòng)機(jī)的聯(lián)鎖要求是:先開(kāi)靜壓電動(dòng)機(jī),靜壓建立后(由油壓繼電器控制)才能啟動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī),而停機(jī)時(shí),要求先聽(tīng)主軸電動(dòng)機(jī),后停靜壓電動(dòng)機(jī),防止事故發(fā)生。 加工動(dòng)作流程如圖: 手動(dòng)操作 SQ2 工進(jìn) 快進(jìn) SQ4 停 原位SQ5 啟動(dòng) 快退 手動(dòng)操作 SQ1 工進(jìn) 快進(jìn) SQ3 停 原位SQ5 啟動(dòng) 快退 (a) (b) 液壓控制要求: YV1 YV2 YV3 YV4 快進(jìn) + - + + 工進(jìn)(鏜孔) + - - - 工進(jìn)(鉸孔) + + - - 停 - - - - 快退 + - + - 硬件的設(shè)計(jì): 1、PLC的選型 2、PLC類型的選擇 3、I/O點(diǎn)數(shù)的確定 4、按裝形式的選擇 5、PLC存儲(chǔ)容量的確定 6、輸入接口電路形式的選擇 7、輸出接口電路形式的選擇 8、PLC供電方式的選擇 9、PLC拓展模塊的選擇 10、PLC的I/O地址分配表,根據(jù)實(shí)際所需分配地址 11、繪制I/O設(shè)備與PLC的連線圖 12、電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 軟件的設(shè)計(jì): 1、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 2、繼電器-接觸器控制線路轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法 3、邏輯設(shè)計(jì)方法 4、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計(jì)法 本次決定用繼電器-接觸器控制線路轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法 PLC的通信: 1、計(jì)算機(jī)鏈接通信協(xié)議采用專用通信協(xié)議,由計(jì)算機(jī)發(fā)出讀寫(xiě)PLC數(shù)據(jù)的命令幀,PLC收到后自動(dòng)生成和返回響應(yīng)幀,但計(jì)算機(jī)的程序仍需用戶編寫(xiě)。 2、計(jì)算機(jī)鏈接可以用于一臺(tái)計(jì)算機(jī)與一臺(tái)配有RS-232C通信接口的PLC通信,但需要FX-485PC-1F轉(zhuǎn)換器。 四、設(shè)計(jì)方法及步驟 4、1 專用鏜孔機(jī)床的硬件設(shè)計(jì) 4、1-1 PLC的選擇 在PLC選型是時(shí)主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇,并考慮維護(hù)的方便性,備件的通用性,是否易于擴(kuò)展,有無(wú)特殊功能要求等。 (1) PLC輸入/輸出點(diǎn)確定:I/O點(diǎn)數(shù)選擇時(shí)要留出適當(dāng)余量;由控制要求可知有8個(gè)輸入口,則輸入的點(diǎn)數(shù)可選擇8點(diǎn)或16點(diǎn);控制對(duì)象可知有5個(gè),則輸出點(diǎn)數(shù)可以小于8點(diǎn),可選擇8點(diǎn)。綜合以上兩點(diǎn),選擇輸入輸出點(diǎn)數(shù)16點(diǎn)。 (2) PLC存儲(chǔ)容量:系統(tǒng)有模擬量信號(hào)存在或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時(shí)容量應(yīng)選擇大一些;專用鏜孔機(jī)床PLC控制程序設(shè)計(jì)步驟200步之內(nèi)存儲(chǔ)容量小于20K,選擇8K即可。 (3) 輸出類型:通常由于專用鏜孔機(jī)床由交流220V三相異步電機(jī)拖動(dòng),則選擇繼電器輸出型MR(有觸點(diǎn),可帶交直流負(fù)載)或雙向晶閘管輸出型MS(無(wú)觸點(diǎn),可帶交流負(fù)載)都可。 (4) 存儲(chǔ)維持時(shí)間:一般存儲(chǔ)約保持1~3年(與使用次數(shù)有關(guān))。若要長(zhǎng)期或掉電保持應(yīng)選用EEPROM存儲(chǔ)(不需備用電源),也可選外用存儲(chǔ)卡盒; PLC的擴(kuò)展:可通過(guò)增加擴(kuò)展模塊、擴(kuò)展單元與主單元連接的方式。擴(kuò)展模塊有輸入單元、輸出單元、輸入/輸出一體單元。擴(kuò)展部分超出主單元驅(qū)動(dòng)能力時(shí)應(yīng)選用帶電源的擴(kuò)展模塊或另外加電源模塊給以支持; (5)PLC的聯(lián)網(wǎng):PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種。與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可通過(guò)RS232C接口直接連接、RS422+RS232C/422轉(zhuǎn)換適配器連接、調(diào)制解調(diào)通訊連接等方式;一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng),可通過(guò)采用通訊處理器、網(wǎng)絡(luò)適配器等方式進(jìn)行連接,連接介質(zhì)為雙絞線或光纜;PLC之間互聯(lián)時(shí)可通過(guò)專用通訊電纜直接連接、通訊板卡或模塊+數(shù)據(jù)線連接等方式。 綜上(1)、(2)、(3)、(4)、(5) 所述原因,選擇FX2N-16MR-001。 4、1-2 專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表 專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表如表4-1所示: I口 接線端 O口 接線端 X000 啟動(dòng)按鈕SB1 Y001 電磁閥YV1(KM1) X001 行程開(kāi)關(guān)SQ1 Y002 電磁閥YV2(KM2) X002 行程開(kāi)關(guān)SQ2 Y003 電磁閥YV3(KM3) X003 行程開(kāi)關(guān)SQ3 Y004 電磁閥YV4(KM4) X004 行程開(kāi)關(guān)SQ4 Y005 停止顯示燈HL X005 手動(dòng)操作按鈕SB2 X006 行程開(kāi)關(guān)SQ5 X007 鏜孔選擇開(kāi)關(guān)SA 4、1-3 PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖 專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖如圖4-2所示: 圖4-2 專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖 4、1-4 PLC控制系統(tǒng)安裝注意事項(xiàng) 專用鏜床PLC系統(tǒng)安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題 : (1)為防止來(lái)自電源線的干擾,電源線使用雙絞線,每根導(dǎo)線截面應(yīng)在1.25 mm2以上,電源通過(guò)1:1的隔離變壓器供給PLC,降低電噪聲。另外為了防止電壓過(guò)高損壞PLC,電源輸人端加上壓敏電阻。 (2)PLC輸人線路與動(dòng)力線路不能位于同一線槽或電線管內(nèi),三相動(dòng)力線路束在一起走線,并且使兩部分盡可能相互垂直走線,輸人線也可采用屏蔽線,以防動(dòng)力線路干擾輸入線路。 (3)為防止過(guò)熱,PLC不許安裝在變壓器等發(fā)熱元件的正上方,在元器件留有適當(dāng)空隙,以便散熱,并且在配電箱上安裝風(fēng)扇降熱。 4、2 專用鏜孔機(jī)床的軟件設(shè)計(jì) 4、2-1 常用的編程方法 對(duì)同一功能,PLC控制的編程方法可以有多種,但好的方法可以帶來(lái)最大的方便。主要介紹了 PLC順序控制的四種不同編程方法,分別應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。 隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大,傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)愈來(lái)愈難以適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需求??删幊炭刂破?PLC是以微處理器為核心,綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種通用型的工業(yè)控制裝置。外部接線簡(jiǎn)單方便,它的控制主要是程序的設(shè)計(jì),編制梯形圖是最常用的編程方式,使用中一般有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法,邏輯設(shè)計(jì)法,繼電器控制電路移植法和順序控制設(shè)計(jì)法,其中順序控制設(shè)計(jì)法也叫功能表圖設(shè)計(jì)法,功能表圖是一種用來(lái)描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程功能、特性的圖形,它主要是由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、箭頭線和動(dòng)作組成。有了功能表圖后,可以用四種方式編制梯形圖,它們分別是:起保停編程方式、步進(jìn)梯形指令編程方式、移位寄存器編程方式和置位復(fù)位編程方式。本文以三菱公司 F1系列PLC為例,說(shuō)明實(shí)現(xiàn)順序控制的三種編程方式。 (1)使用起保停電路的編程方式 起保停電路僅僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的指令,無(wú)需編程元件做中間環(huán)節(jié),各種型號(hào) PLC的指令系統(tǒng)都有相關(guān)指令,加上該電路利用自保持,從而具有記憶功能,且與傳統(tǒng)繼電器控制電路基本相類似,因此得到了廣泛的應(yīng)用 。這種編程方法通用性強(qiáng),編程容易掌握,一般在原繼電器控制系統(tǒng)的 PLC改造過(guò)程中應(yīng)用較多(2)使用步進(jìn)梯形指令的編程方式 步進(jìn)梯形指令是專門(mén)為順序控制設(shè)計(jì)提供的指令,它的步只能用狀態(tài)寄存器 S來(lái)表示,狀態(tài)寄存器有斷電保持功能,在編制順序控制程序時(shí)應(yīng)與步進(jìn)指令一起使用,而且狀態(tài)寄存器必須用置位指令 SET置位,這樣才具有控制功能,狀態(tài)寄存器 S才能提供 STL觸點(diǎn),否則狀態(tài)寄存器 S與一般的中間繼電器M相同。在步進(jìn)梯形圖中不同的步進(jìn)段允許有雙重輸出,即允許有重號(hào)的負(fù)載輸出,在步進(jìn)觸點(diǎn)結(jié)束時(shí)要用 RET指令使后面的程序返回原母線 。這種編程方法很容易被初學(xué)者接受和掌握,對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師,也會(huì)提高設(shè)計(jì)效率,程序的調(diào)試、修改和閱讀也很容易,使用方便,程序也較短,在順序控制設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮,該法在工業(yè)自動(dòng)化控制中應(yīng)用較多。 (3)使用置位復(fù)位指令的編程方式 在以置位復(fù)位指令的編程方式中,用某一轉(zhuǎn)換所有前級(jí)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)與轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)或電路串聯(lián),作為使所有后續(xù)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器置位和使所有前級(jí)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器復(fù)位的條件。對(duì)簡(jiǎn)單順序控制系統(tǒng)也可直接對(duì)輸出繼電器置位或復(fù)位。該方法順序轉(zhuǎn)換關(guān)系明確,編程易理解,一般多用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中手動(dòng)控制程序的編程。 4、2-2 專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖 專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖如圖4-3所示: 圖4-3 專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖 4、2-3 專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖 專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖如圖4-4所示: 圖4-4 專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖 4、2-4 專用鏜孔機(jī)床PLC控制梯形圖 專用鏜孔機(jī)床PLC控制梯形圖如圖4-5所示: 圖4-5 專用鏜孔機(jī)床PLC控制梯形圖 五、總結(jié) 通過(guò)近一周的努力,我終于成功地完成了這次課設(shè),本次我設(shè)計(jì)的是專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng),開(kāi)始我接到這個(gè)課題還真不知道該如何下手,因?yàn)樗婕暗綑C(jī)械類的鏜孔機(jī)床,我對(duì)大型的機(jī)床根本沒(méi)有看到過(guò),更不要說(shuō)有多了解了,于是我就到圖書(shū)館去搜集專用鏜孔機(jī)床方面的書(shū)籍,經(jīng)過(guò)仔細(xì)閱讀后,我大概了解了專用鏜孔機(jī)床的構(gòu)造及其工作原理。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái),從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會(huì)服務(wù),從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了許多問(wèn)題,可以說(shuō)得是困難重重,這畢竟第一次做PLC課設(shè),難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題,同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固。而這次課設(shè)也正好鍛煉我這一點(diǎn),這是非常寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 六、參考文獻(xiàn) [1]郁漢琪,《電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》,2009年 [2]魯遠(yuǎn)棟,《PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)》,2006年 [3]王兆義,《可編程控制器教程》,2001年 [4]齊占慶,《電氣控制技術(shù)》,2002年 [5]金續(xù)曾,《電機(jī)電氣控制線路圖冊(cè)》,2002年 [6]鄭德明,《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》,2004年 [7]張鳳珊,《電氣控制及可編程序控制器》,2003年- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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