《基于PLC技术的自动化组合机床控制系统设计》指导书

1湖南水利水电职业技术学院HunanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower毕业设计(论文)指导书题目：基于PLC技术的自动化组合机床控制系统设计院（系）：电力工程系专业：机电一体化技术题目类型：理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发2012年11月9日2一、课题来源组合机床是对某特定工作进行特定加工的一种高效率的自动化加工设备，为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，PLC控制技术大大缩短成组融合周期，提高了组合机床的生产效率。二、课题要求1、主回路这台组合机床是由主电动机、液压动力头、液压回转工作台和冷却系统组成。机床的主电路由三台三相交流异步电动机及、及其附属电气元件组成，由于各电动机容量不大，可采用直接起动控制。主电路图如图1所示。图1（1）M1主电动机用来控制刀头的旋转。只需单方向起动，要求有短路及过载保护。（2）M2液压泵电动机用来提供液压。也只需单方向起动，要求有短路及过载保护。液压动力头和液压回转台，是用来加工某轮轱工件上12孔的。立式动力到头上装有36把刀具，共有四个工位，第一工位为装卸工件用，第二、三、四工位分别是钻孔、扩孔和铰孔的工序位，工位布置如图2所示。（3）M3冷却泵功率较小，单方向运转，要求有短路及过载保护。（4）M1和M2可以同时起停，也可单独起停。3（5）要求在动力头工作时，即M2起动后，M3才接通，但也可以随时调整。2、液压控制系统(1)液动回转台原理图及工作控制要求图2工位示意图图3液压台4（2）液压动力头原理图及控制要求回转台压紧后→动力刀头快进→动力刀头工进→加工完成→快退→完成一次加工。图45二、硬件部分设计内容PLC控制系统硬件设计原则：详细分析被控制对象的工艺过程及工作特点，了解被控制对象机、电、液之间的配合，提出被控制对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。2.1确定输出/输出设备根据系统的控制要求，确定系统所需要的全部输入设备（如按钮、行程开关、转换开关及各种传感器）和输出设备（如接触器、电磁阀、信号指示灯及其他执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。2.2选择PLCPLC选择包括对PLC的机型、容量、输入/输出模块、电源等的选择。2.2.1PLC机型选择基本原则是在满足功能要求及保证工作可靠、维护方便的前提下，满足以下要求：1、合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构，相同点数的PLC前者价格通常比后者实惠，且体积小，一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；后者的扩展灵活，维修方便，一般用于复杂的控制系统。2、安装方式有集中安装、远程安装和多台联网的分布安装。3、相应的功能要求一般小型PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设计都可满足要求。对于以开关量控制为主，带少量模拟控制的系统，可以选用带A/D、D/A转换对于、具有加减算数运算、数据传送功能的增强型PLC。对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能的控制系统，可视控制规模大小及复杂传动，选用中高档PLC。但是其价格较贵，多用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。4、响应速度尽量迅速，可靠性高。若使用多台PLC时，则型号尽量统一。2.2.2容量的选择容量选择包括I/O点数和存储容量选择。确定I/O点数时应在满足控制要求前提下，力争使用的I/O点数最少，但必须留有一定的预留量，以备系统升级。通常预留点数为实际6需求量的10%~15%为准。PLC的I/O点数的多少，很大程度上反映了该系统的功能要求，因此存储容量的选择在I/O点数确定的基础上，按下式公式估算存储容量后，再加20%~30%预留量即可。存储容量（字节）=开关量I/O点数*10+模拟量I/O点数*1002.2.3输入/输出模块选择包括开关量输入/输出和模拟量输入/输出。2.2.4电源选择。仅对于模块式结构的PLC而言，整体式PLC不存在电源选择问题。电源模块选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压。其输出额定电流必须大于CPU模块、I/O模块和其他特殊模块消耗电流总和，同时还要考虑I/O模块扩展等因素；电源输入额定电压一般根据现场实际需求而定。2.3I/O分配列出PLC的I/O点与输入输出设备的对应表。并做简单说明。2.4设计PLC外围硬件电路绘制系统电气原理图，包括主电路、PLC外部接线图和未进入PLC控制的电路等。（使用CAD绘制。）三、软件部分设计内容根据系统的控制要求，采用合理的方法设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子程序，逐步完善系统指定的功能。3.1初始化程序在PLC通电后，通常都要做初始化操作，为启动作必要的逐步，避免系统发生误动作。初始化程序主要包括计数器清零、对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。3.2程序模拟调试模拟调试基本思想是:以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现在信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件仿真发两种形式。3.3联机调试程序通过离线模拟调试后，进一步进行在线统调。联机调试过程应该循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如果不符合要求，则对硬件和程序做调整。通常只需修改部分程序即可。全部调试完成后，交付试运行。进过一点时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，7将程序固化到PLC的EPROM中，以防丢失。最后整理和编写技术文件，装订成册。四、毕业设计的要求4.1总体要求集中布置，明确要求，提倡讨论，独立完成，严禁抄袭、拷贝现象。4.2成果要求4.2.1设计说明书1份4.2.2设计图纸2张1）电气原理总图（即PLC外部接线图）1张。2）梯形图或顺序功能图（SFC）1张.五、主要参考书目1、《自动生产线安装与调试》，吕景泉中国铁道出版社2008.122、《维修电工》初、中、高中国劳动的社会保障出版社3、吴明亮.《电气控制与PLC》黄河水利出版社2008.84、吴明亮.《自动化生产线技术》化学工业出版社2011.85、王琴.《可编程控制器技术及应用》天津大学出版社2008.36、机械设计手册7、组合机床设计（第三册）电气部分、机床设计手册（5）上、下册、低压电器手册8、机电一体化系统设计手册9、常用机械电气控制手册10、学习网站=1://