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《电气控制与可编程序控制器应用技术》课程设计第1页共10页电气控制与可编程序控制器应用技术课程设计报告设计课题：采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路专业班级：自动化0812小组成员：张巍（08118085）指导教师：冯浩源设计时间：2020年4月21日《电气控制与可编程序控制器应用技术》课程设计第2页共10页采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路一、设计任务与要求1、任务：根据实验指导书中实验五所提供的有关专用钻床的技术要求，应用PLC技术设计出PLC电气控制图。2、课程设计要求(1)应用三菱FX2N型PLC专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔，通过设计和调试复杂系统的控制程序，控制程序的设计和调试方法；(2)画出I/O分配图，及硬件接线图；(3)画出梯形图和程序指令表；(4)上机调试程序；(5)写课程设计报告。3、控制要求1)当用户按下启动按钮后，相应的钻床开始自动工作，直至工件一次加工（钻头规定为两个，即一次钻一对孔）完成后，钻头自动恢复初始位置，继续执行下一次加工；2)当一件工件加工全部完成（即钻孔全部钻好，本设计以6个钻孔为任务）后，钻床可自动返回至初始状态，为下一次启动加工做好准备。二、方案设计与论证钻床是用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。即工件固定不动，刀具做旋转运动，但是，在本设计中是工件做旋转运动。因此，设计的程序主要是控制刀具（即钻头）的运动，而且钻头应能根据钻孔的程度作出相应的响应，按照给定的顺序一步一步往下进行，使用步进顺序控制进行设计简单可行。根据对两个钻头的控制方式的不同，本课程小组产生如下两个方案：方案一、钻头异步工作当钻床启动后，钻床工作台把工件夹紧，两个钻头同时工作钻孔，但是由于摩擦等因素，两钻头不可能同时钻孔完成。于是，钻孔先完成的钻头先回到初始位置，然后该钻头向某一方向先旋转120°，继续执行钻孔操作；当另一钻孔完成一次钻孔后，也同方向旋转120°，继续执行钻孔任务。当任意一个钻头钻够三个钻孔时，就停止工作，《电气控制与可编程序控制器应用技术》课程设计第3页共10页先回到初始状态。待另一个钻头完成任务，返回到初始状态后，再次按下启动按钮钻床才会再次工作生效。方案二、钻头同步工作当对钻床系统初始化后，按下启动按钮，钻床工作台把工件夹紧，两个钻头同时开始工作，对工件钻孔。当两个钻孔都完成后，钻头回到初始位置，两个钻头同方向旋转120°，旋转到位后，两钻头再次同时工作钻孔，当钻好六个孔时，钻床各部件将全部回到初始状态，等待下一次启动按钮的按下。比较两种方案，方案一要省时高效，但不易编写程序达到目的，而且摩擦等的影响不会使两钻头工作时间有太大的差距。综合以上考虑，本设计将采用方案二对专用钻床控制系统进行设计。三、专用钻床顺序功能图设计与功能说明专用钻床的顺序功能图如上图所示。本设计对应的专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔。操作人员放好工件后，按下起动按钮X0，Y0为ON，工件被夹紧，夹紧扣压力传感器X1为ON，Y1和Y3使两只钻头同时开始工作，钻到由限位开关X2和X4设定的深度时，Y2和Y4使两只钻头上行，升到由限位开关X3和X5设定的起始位置时停止上行。两个都到位后Y5使工件旋转120°，旋转到位时X6为ON，同时设定值为3的计数器C0的当前值加1，旋转结束后又开始钻第二对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，Y6使工件《电气控制与可编程序控制器应用技术》课程设计第4页共10页松开，松开到位时，限位开关X7为ON，系统返回初始状态。四、软件编程（梯形图和程序指令表）专用钻床梯形图《电气控制与可编程序控制器应用技术》课程设计第5页共10页其对应的指令表如下：LDM8002SETS0STLS0RSTC0LDX0SETS1STLS1OUTY0LDX1SETS2SETS5STLS2OUTY1LDX2SETS3STLS3OUTY2LDX3SETS4STLS5OUTY3LDX4SETS6STLS6OUTY4LDX5SETS7STLS4STLS7SETS8STLS8OUTY5OUTC0K3LDX6ANIC0OUTS2OUTS5LDX6ANDC0SETS9STLS9OUTY6LDX7OUTS0RETEND《电气控制与可编程序控制器应用技术》课程设计第6页共10页五、硬件调试(I/O分配图和PLC接线图)根据对实际机床的控制需要，采用适当的电气控制器件与PLC连接可得，实际情况下的专用钻床的PLCI/O电气接口图。1）I/O地址表专用钻床的输入信号共有9个，输出有7个，均为开关量，其输入/输出地址编排表如下所示。I/O地址编排表输入输出器件号地址号功能说明器件号地址号功能说明SB1X000启动KM1Y000加紧YJ1X001夹紧扣压力传感器YV1Y001钻头1下行钻孔SQ1X002钻头1下行限位YV2Y002钻头1上行SQ2X003钻头1上行限位YV3Y003钻头2下行钻孔SQ3X004钻头2下行限位YV4Y004钻头2上行SQ4X005钻头2上行限位KM2Y005工件旋转120°YJ2X006旋转到位KM3Y006松开工件SQ5X007松开扣压力限位2）I/O电气接口图根据I/O地址编排表，PLC外部输入有1个按钮开关（SB1），2个检测开关（YJ1~YJ2）；PLC外部输出有4个电磁阀，3个接触器。其I/O接口电路如下图所示。专用钻床I/O电气接口图《电气控制与可编程序控制器应用技术》课程设计第7页共10页3）I/O地址接线表由于条件有限，只能在实验室模拟专用钻床的工作状态和过程，因此，使用按钮开关代替所有实际使用的信号输入按钮，通过LED灯的亮灭代表信号输出继电器是否工作。根据软件编程所用到的软开关符号进行实际功能分配，即编制出实验I/O地址接线图表如下表所示。专用钻床实验I/O地址接线表输入变量输入开关输入端口功能说明输出变量负载输出端口功能说明X000PO1X000启动Y0ZJ1Y000工件夹紧X001PO2X001夹紧扣压力继电器Y1ZJ2Y001钻头1下行钻孔X002PO3X002钻头1下行限位Y2ZJ3Y002钻头1上行X003PO4X003钻头1上行限位Y3ZJ4Y003钻头2下行钻孔X004PO5X004钻头2下行限位Y4ZJ5Y004钻头2上行X005PO6X005钻头2上行限位Y5ZJ6Y005工件旋转120°X006PO7X006旋转到位Y6ZJ7Y006松开工件X007PO8X007松开扣压力限位4）I/O电气接线图专用钻床的PLC电气接口图如下所示，通过按下对应输入按钮，观察相应的LED显示灯的亮灭，来反映被替代的执行元件是否执行工作。专用钻床的PLC电气接线图《电气控制与可编程序控制器应用技术》课程设计第8页共10页六、材料清单（仅涉及控制部分）元件序号型号主要参数数量备注1SB1LA21启动2YJ1压力传感器电阻应变式1夹紧扣压力传感器3YJ2非接触式传感器2旋转到位4SQ1LX1-11K1钻头1下行限位5SQ2LX1-11K1钻头1上行限位6SQ3LX1-11K1钻头2下行限位7SQ4LX1-11K1钻头2上行限位8SQ5LX1-11K1松开扣压力限位9KM1CJ0-1010A,110V1加紧10KM2CJ0-1010A,110V1工件旋转120°11KM3CJ0-1010A,110V1松开工件12YV1CJ0-2020A,110V1钻头1下行钻孔13YV2CJ0-2020A,110V1钻头1上行14YV3CJ0-2020A,110V1钻头2下行钻孔15YV4CJ0-2020A,110V1钻头2上行16FURL1-155A1短路保护七、性能测试与分析根据以上说明连接线路并向PLC输入相应程序，初始状态下所有的灯处于不亮的状态；按下X0（启动按钮），Y0对应的ZJ1亮，工件被夹紧；再按下X1（夹紧扣压力继电器），Y1和Y3对应的ZJ2、ZJ4亮，ZJ1灭，两钻头下行钻孔；按下X2和X4（下行限位），Y2和Y4对应的ZJ3、ZJ5亮，ZJ2、ZJ4灭，两钻头上行；按下X3和X5（上行限位），Y5对应的ZJ6亮，工件旋转120°；在按下X6（旋转到位）时：若C0计数未到3，则Y1和Y3对应的ZJ2、ZJ4亮，ZJ6灭，两钻头下行钻孔；若C0计数到3，则Y6对应的ZJ7亮，ZJ6灭，松开工件；再按下X7（松开扣压力继电器），灯全灭，返回初始状态。八、结论与心得作为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一，学好PLC具有重大的实践应用价值。本次课程设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得《电气控制与可编程序控制器应用技术》课程设计第9页共10页了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。虽然本次设计较为简单，但是可以实现的设计方案却有很多，正如方案论证中所说的钻头同步工作和异步工作，均可以实现钻床预期的工作目的。最后我们小组成员一起到图书馆和上网查找相关资料，结合工业实际情况，逐个分析优劣，确定了最后方案。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，自己查阅资料的能力便会使我们受益非浅。在课程设计期间，本组的课程设计也遇到了不少的问题，但都是些关于基本知识的小毛病，在我们的努力下，这些问题都被我们一一查出并改正过来。这说明我们在PLC课程学习当中还不够仔细认真，在以后的学习中，我们会更加努力的学习PLC技术，为以后的就业打下良好的基础。通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。九、参考文献[1]郁汉琪.电气控制与可编程控制器应用技术.南京：东南大学出版社，2009.9.[2]史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2003.12.[3]陶维利.机床电气与PLC.西安：西安电子科技大学出版社，2006.5.[4]陈宇，段鑫.可编程控制器基础及编程技巧.广州：华南理工大学出版社，2002.3.《电气控制与可编程序控制器应用技术》课程设计第10页共10页电气控制与可编程序控制器应用技术成绩评定表专业：自动化班级：自动化0812学号：08118085姓名：张巍课题名称采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路设计任务与要求(1)应用三菱FX2N型PLC专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔，通过设计和调试复杂系统的控制程序，控制程序的设计和调试方法。(2)画出I/O分配图，及硬件接线图。(3)画出梯形图和程序指令表(4)上机调试程序(5)写课程设计报告指导教师评语建议成绩：指导教师：课程小组评定评定成绩：课程负责人：时间：年月日