箱体加工专用机床的PLC控制

箱体加工专用机床的PLC控制姓名：李保琳学号：101201210班级：机械1002班专业：机械设计与制造及其自动化学院：机械工程学院第1页共15页目录一、概述.................................................2二、设计任务和要求.......................................3三、设计方案.............................................41、可编程控制器的选用.................................42、I/O地址...........................................43、控制系统分析.......................................54、控制流程分析及功能图...............................75、梯形图及指令表....................................10四、课程设计小结........................................14五、参考文献............................................14第2页共15页一、概述可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC把计算机的完备功能以及灵活性，通用性好等优点和继电器控制器控制的简单易懂操作方便，价格便宜等优点溶入新的控制系统中，且编程简单使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。可编程控制器的处理速度大大提高，增加了许多特殊功能。使得可编程控制器不仅可以进行逻辑控制，而且可以对模拟量进行控制。PLC使用在专用机床控制上是最合适不过了，如下图所示为箱体加工专用机床的结构加工示意图。该机床是用来专门加工箱体两侧的，其加工方法是先将箱体通过夹紧装置夹紧，再由两侧左、右动力头对箱体进行加工。当加工完毕，动力头快速回原位，此时在松开加工件，又开始下一个循环。第3页共15页二、设计任务和要求图1中，左、右动力头主轴电动机为2.2kw，进给运动由液压驱动，液压泵电动机为3kw。动力和夹紧装置的动作由电磁阀控制，电磁阀通断情况如表1。表1箱体加工机床电磁阀通断情况表左动力头右动力头夹紧装置YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7上、下料———————夹紧——————+快进+—++—++工进+——+——+停留——————+快退—+——+—+专用机床的工作步骤如下：1、按下启动按钮，夹紧装置将被加工工件夹紧，夹紧后发出信号。2、左、右动力头同时快进，并同时启动主轴。3、到达工件附件，动力头快进转为工进加工。4、加工完毕后，左、右动力头暂停2s后分别快速退回原位。5、夹紧装置松开被加工工件，同时主轴停止。以上1-5步骤连续工作，实现半自动循环。在工件夹紧、动力头快进、动力头快退及电源接通均有信号显示。第4页共15页三、设计方案1、可编程控制器的选用选择PLC的型号，日本三菱公司的FX2N系列PLC是一种性价比高的小型PLC，其功能强大，满足本系统的要求，从上面的控制要求可知，本系统共有输入设备11个：SB1-SB2、SQ1-SQ7、SP、SA1-SA2和输出设备16个：Y0-Y6、KM1-KM2、YV1-YV7。考虑10%-15%的裕量，共需输入输出点数32点，因此选择FX2N-48MR。该型号的PLC采用AC220V电源供电，有自带24V直流电源的24点继电器输出接口。电磁铁和接触器选择220V的小功率的交流电磁铁和交流接触器，由PLC直接控制。为了确保系统的安全,本系统还配备了过载保护和短路保护。2、I/O地址输入X0：启动按钮X1：停止按钮X2：夹紧开关信号SPX3：松开开关信号SQ7X4：左动力头行程开关SQ1X5：左动力头行程开关SQ3X6：左动力头行程开关SQ5X7；右动力头行程开关SQ2X10：右动力头行程开关SQ4X11：右动力头行程开关SQ6X12：半自动/自动开关输出Y0：工作夹紧指示Y1：左动力头快进指示Y2：右动力头快进指示Y3：左动力头快退指示Y4：右动力头快退指示Y5：左主轴电动机接触器Y6：油泵电动机接触器第5页共15页Y7：电磁阀YV1Y10：电磁阀YV2Y11：电磁阀YV3Y12：电磁阀YV4Y13：电磁阀YV5Y14：电磁阀YV6Y15：电磁阀YV7Y16：右主轴电动机接触器3、控制系统分析箱体加工专用机床采用采用继电器控制方式与PLC程序控制方式相组合的形式构成控制系统。左右主轴电动机分别由接触器KM1和KM3控制，油泵电动机由接触器KM2控制。左右主轴电动机分别控制左右动力头的旋转运动。而左右动力头的快进、工进和快退由电磁阀和油泵电动机共同控制。下图即为箱体加工专用机床的控制系统电路图。第6页共15页图2控制系统电路图第7页共15页4、控制流程分析及功能图箱体加工机床的控制流程如下所述1、初始状态下，左、右动力头滑台分别压住行程开关SQ1和SQ2，由于此时工件尚未夹紧，SQ7亦被压住，处于闭合状态，按下启动按钮SB1，此时电磁阀YV7通电使夹紧装置将被加工工件夹紧，同时夹紧指示灯亮。2、夹紧开关信号SP使左、右主轴电动机接触器KM1和KM3、油泵电动机接触器KM2、电磁阀YV1、电磁阀YV3、电磁阀YV4、电磁阀YV6通电和左、右动力头快近指示灯亮。电磁阀YV7和夹紧指示灯由于强行置位保持先前的状态。左、右动力头开始同时快进。3、左、右动力头分别压住行程开关SQ3和SQ4，上一工步结束，电磁阀YV3和电磁阀YV6断电，左右动力头快近指示灯熄灭。左、右主轴电动机接触器KM1和KM3、油泵电动机接触器KM2、电磁阀YV1、电磁阀YV4、电磁阀YV7和夹紧指示保持先前的状态。此时左、右动力头开始工进，加工工件。4、左、右动力头分别压住行程开关SQ5和SQ6，电磁阀YV1和电磁阀YV4断电。左右主轴电动机接触器KM1和KM3、油泵电动机接触器KM2、电磁阀YV7和夹紧指示灯继续保持通电的状态，工件加工完毕，触发定时器T0，T0通电，开始记时，左、右动力头暂停。5、暂停2S后，电磁阀YV2和电磁阀YV5通电，左右主轴电动机接触器KM1和KM3、油泵电动机接触器KM2、电磁阀YV7和夹紧指示灯还保持通电的状态，左、右动力头开始同时快退，左右动力头快退指示灯亮。6、左右动力头分别回到原位，压住行程开关SQ1和SQ2，左、右主轴电动机接触器KM1和KM3、油泵电动机接触器KM2、电磁阀YV2、电磁阀YV5、电磁阀YV7和夹紧指示灯断电。夹紧装置松开被加工工件。同时主轴停止转动。一次循环加工结束。7、若选择开关SA接通，自动开始下一次循环；若选择开关SA未接通，需要手动接通SA开始下一次循环。第8页共15页启动按钮停止按钮选择开关开始S0夹紧S20左.右动力头快进S21左.右动力头工进S22暂停2秒S23快退S24停止S25工作夹紧提示左动力头快进提示右动力头快进提示左动力头快退提示右动力头快退提示箱体加工专用机床控制功能图第9页共15页启动按钮停止按钮选择开关开始S0夹紧S20左.右动力头快进S21左.右动力头工进S22暂停2秒S23快退S24停止S25工作夹紧提示左动力头快进提示右动力头快进提示左动力头快退提示右动力头快退提示箱体加工专用机床控制功能图启动按钮停止按钮选择开关开始S0夹紧S20左.右动力头快进S21左.右动力头工进S22暂停2秒S23快退S24停止S25工作夹紧提示左动力头快进提示右动力头快进提示左动力头快退提示右动力头快退提示箱体加工专用机床控制功能图第10页共15页5、梯形图及指令表梯形图第11页共15页·指令表0LDX0001ANIX0012SETS04STLS05LDX0046ANDX0077SETS209STLS2010SETY01511SETY00012LDX00213SETS2115STLS2116SETY00517SETY00618SETY01619OUTY00720OUTY01121OUTY01222OUTY01423OUTY00124OUTY00225LDX00526ANDX01027SETS2229STLS2230OUTY00731OUTY01232LDX00633ANDX01134SETS2336STLS2337OUTT0K20第12页共15页40LDT041SETS2443STLS2444OUTY01045OUTY01346OUTY00347OUTY00448LDX00449ANDX00750SETS2552STLS2553RSTY01554RSTY00055RSTY00556RSTY00657RSTY01658LDX00359ANDX01260SETS062RET63END我们选用的是三菱微型可编程控制器中的FX2N系列，它的有关信息如下：第13页共15页第14页共15页四、课程设计小结通过本次PLC课程设计的学习，我对具体问题的PLC设计过程有了初步了解，特别是步进指令的设计编程，理解颇深。在机床行业中，多工步机床由于其工步及动作多，控制较复杂，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此，故障多，维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响了设备的工效。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。五、参考文献1、海心、赵华主编.机电传动控制.北京高等教育出版社，2007.11；2、刘守操主编.可编程序控制器技术与应用.北京机械工业出版社，2006.8；第15页共15页3、郁汉琪主编.机床电器及可编程序控制器实验、课程设计指导书.北京高等教育出版社，2001.7。