PLC箱体加工组合机床的电气控制系统

机电工程学院PLC课程设计（箱体加工组合机床的电气控制系统）院系机电工程学院班级机电0932学号姓名指导老师时间2010年12月25日目录1绪论……………………………………………………………………..12设计方案………………………………………………………………..22.1左、右两动力头进给电机……………………...………………..22.2主轴电机…………………………………………………...……..32.3照明及信号指示………………………………………...………..42.4PLC的选择……………………………………………..………..52.5程序的设计………………………………………….…………..53I/O分配………………………………………………………..……..84PLCI/O接线图………………………………………………………..95梯形图……………………………………………………………..…106系统调试……………………………………………………………..127设计心得……………………………………………………………....138参考文献……………………………………………………………....141绪论对于机械—电气结合控制的组合机床，电气控制系统起着重要的神经中枢作用。传统的组合机床采用的继电器—接触器控制系统，接线复杂、故障率高、调试和维护困难。随着PLC控制技术日益成熟并得到越来越广泛的应用，利用原有的继电器—接触器控制电路设计PLC控制系统，或直接进行PLC控制系统的设计，都能很好地满足组合机床自动化控制的要求。本次设计的要求如下：组合机床的结构如下图所示：该机床专门用于加工箱体的两个侧壁，采用两个动力头从两个侧面分别加工，左、右动力头的电动机均为2.2kw，进给系统和工件夹紧都用液压系统驱动，液压泵电动机的功率为3kw，动力头和夹紧装置的动作由电磁阀控制。机床的工作循环步骤如下（在工件夹紧、动力头快进、动力头快退以及电源接通时均有电信号指示）：1．按下起动按钮，夹紧装置将被加工的工件夹紧，夹紧后发出讯号；2．左右动力头同时快进，并同时启动主轴；3．达到工件附近，接受到行程开关的信号后，动力头由快进转为工进，进行切削加工；4．加工完成后，左右动力头暂停2秒，然后快速退回原位，夹紧装置松开被加工工件；5．停止主轴至此，一个工作循环完成，准备下一个工作循环开始。其中，在工件夹紧、动力头快进、动力头快退以及电源接通时均有电信号指示。电磁阀的动作顺序表如下：左动力头右动力头夹紧装置YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7上、下料OFFOFFOFFOFFOFFOFFOFF快进ONOFFOFFONOFFOFFON工进ONONOFFONONOFFON停留OFFOFFOFFOFFOFFOFFON快退OFFOFFONOFFOFFONOFF注：ON表示给电磁铁通电；OFF电磁铁处于断电状态。2设计方案2.1左、右两动力头进给电机根据设计要求知左、右两动力头均要求快进→工进→快退的工作循环，并且左、右两动力头可以同时工作，也可进行单独调整。所以就要求快速电机M5、M6能够正反转，工作进给电机为M3、M4能够正转即可。其主电路如下图2-1。图2-1M3、M4、M5、M6的接线电路图因为这4个功率都较小，所以可以直接启动。M3、M4只要接触器KM3、KM4的线圈得电就会吸合，就能正转；M5、M6分别当接触器KM5、KM6线圈得电时正转，当接触器KM7、KM8分别得电就反转。2.2主轴电机主轴电机工作方式有两种：正转、反转。根据不同的工作要求，主轴电机的转向不同。因主轴电机的功率较小，故可以直接启动。其主电路图如下2-2。图2-2主轴电机的接线图当KM1、KM2的线圈得电吸合分别使电机M1、M2正转；当KM9、KM10的线圈得电吸合分别是电机M1、M2反转。通过plc的输出就可以使不同的接触器线圈得电，从而使电机的转向不同。2.3照明及信号指示当机床工作时，为了警告旁人不要误动作，故要有信号指示说明，告诉别人正在进行工作，不要误动作。信号指示也能显示机床是否是在正常工作、有无问题。有时候需要晚上工作，所以需要必要的照明。图2-3指示信号灯如图2-3，其指示着组合机床的工作状态，指示灯分别与与之对应的接触器的常开触点连接，当接触器的线圈得电，其常开触点闭合，通过6.3V电压使之亮。KM1、KM9分别是控制M1的正反转的接触器；KM2、KM10分别是控制M2的正反转的接触器；KM3、KM4分别是控制左右工进电机正转的接触器；KM5、KM7，KM6、KM8分别是左右快进快退电机。这样就可以把所有的电机的状态显示出来。照明灯如下图2-4。图2-4照明灯2.4PLC的选择统计组合机床PLC输入元器件、执行元器件及I/O点数：输入部分输入部分点数动力头工作方式选择按钮SB6冷却泵选择开关SA2行程开关SQ6按钮SB4总计18输出部分输出部分点数接触器12总计12注：照明不需要接入PLC，只需要选择开关就可以。所以选用FX2N―32MR加扩展单元FX2N―32ER，FX2N―32MR含有32个I/O点（16入，16出），FX2N―32ER为含有32点扩展单元。2.5程序的设计根据要求知需使左、右两动力头均要求快进→工进→快退的工作循环和可使左、右两动力头同时工作，也可进行单独调整。故设计的流程图如下图2-5。开机右主轴电机启动右主轴电机启动YNNY左快进按钮是否按下右快进按钮是否按下YNYN左动力头快进右动力头快进左快进限位右快进限位NNYY左动力头工进右动力头工进左工进限位右工进限位NYYN左主轴电机停左快退右主轴电机停右快进左原位限位右原位限位NN停止YY图2-5程序流程图3I/O分配因采用PLC控制，需分配其I/O点，它决定着系统如何工作。输入地址号信号名称输出地址号信号名称I0.0开始Q0.0主轴I0.1SQ1Q0.1YV1I0.2SQ2Q0.2YV2I0.3SQ3Q0.3YV3I0.4SQ4Q0.4YV4I0.5SQ5Q0.5YV5X6SQ6Q0.6YV6Q0.7夹紧表3-1I/O口地址分配表4PLCI/O接线图主轴电动机YV1YV2YV3YV4YV6YV5夹紧Q0.0Q0.7Q0.6Q0.5Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1I0.5I0.0I0.1I0.0开始SQ25梯形图6系统调试安装GXDeveloper和西门子的仿真软件，建立一个新工程，将梯形图输入到工程中，完成后将其转换。再启动梯形图逻辑测试，选择软元件测试，输入不同的软元件，改变其状态，观察输出的改变。软元件的改变输出的改变X0=1,X1=0Y0=1X0=0,X1=1Y1=1X2=0Y0=0,Y1=0X3=1Y5=1X3=0Y5=0X7=1,X0=1,X1=0/X7=1,X0=0,X1=1Y0=1,Y3=1/Y1=1,Y3=1X4=1Y2=1,Y3=0X5=1Y2=0,Y4=1,Y0=0/Y1=0X6=0Y4=0X10=1Y4=1X11=1,X12=0Y6=1X11=0,X12=1Y7=1X13=1Y6=0,Y7=0X14=1Y13=1X20=1,X11=1,X12=0/X20=1,X11=0,X12=1Y11=1,Y6=1/Y11=1,Y7=1X15=1Y10=1,Y11=0X16=1Y10=0,Y12=1,Y6=0/Y7=0X17=0Y12=0X21=1Y12=1表6-1调试表格7设计心得通过这次PLC课程设计，我知道：使机床与PLC结合，可以轻松的完成规定的工作，这可以很大程度的减小工人的工作和减小危险。因为这一切都是有程序控制的，能够使机器严格按规律执行，而人工作的时候总会有一些错误发生，这些错误有可能引发危险。和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我做的是组合机床的组合机床的电气控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。通过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。最后，非常感谢老师的指导和同学们的帮助！8参考文献1．黄鹤汀．金属切削机床．上册．北京：机械工业出版社，2000.5；2．扬州惠乐机械装备有限公司（扬州组合机床厂）网站：或者大连专用机床厂网站：．凌智勇．机床液压系统及故障维修．北京：化学工业出版社，2007.7或者张群生．液压与气压传动．第2版．北京：机械工业出版社，2008；4．李向东．电气控制与PLC．北京：机械工业出版社，2009.15．丁学恭．电器控制与PLC．浙江：浙江大学出版社，2004.1或者其他“机床电气控制”类的图书资料