车镗专机PLC控制系统设计.doc

1《PLC《PLC 应用技术设计与实践应用技术设计与实践》》课程设计说明书课程设计说明书课课 题：题： 车镗专机车镗专机 PLCPLC 控制系统设计控制系统设计 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班班 级：级： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导老师：指导老师： 2目录目录摘要摘要…………………………………………………………………………………………………………4 41 1、方案确定、方案确定…………………………………………………………………………………………51.11.1 车镗专机组合机床简介………………………………………………………………51.1.11.1.1 车镗专机概述…………………………………………………………………51.1.21.1.2 车镗专机的基本组成…………………………………………………………51.1.31.1.3 工件加工过程…………………………………………………………………61.1.41.1.4 车镗专机机床液压系统说明……………………………………………………71.21.2 车镗专机组合机床控制要求…………………………………………………………71.31.3 方案确定………………………………………………………………………………………72 2、、 PLC 控制系统硬件电路设计……………………………………………………………82.12.1 主电路…………………………………………………………………………………82.22.2 步进 PLC 的控制电路和信号电路……………………………………………………82.32.3 I/O 接线图……………………………………………………………………………92.3.12.3.1 I/O 接线图……………………………………………………………………92.3.22.3.2 I/O 接线图说明………………………………………………………………………93 3、、PLC 控制系统程序设计……………………………………………………………………103.13.1 自动控制程序………………………………………………………………………103.1.13.1.1 全自动循环控制程序………………………………………………………103.1.23.1.2 原位判断……………………………………………………………………113.23.2 手动控制程序…………………………………………………………………………113.33.3 联锁、保护程序………………………………………………………………………………11第四章第四章 器件选择…………………………………………………………………………………124.14.1 接触器选择……………………………………………………………………………124.24.2热继电器选择…………………………………………………………………………134.34.3 熔断器选择……………………………………………………………………………………1334.44.4 按钮的选择……………………………………………………………………………………14第五章第五章 设计小结…………………………………………………………………………………15附录附录：：……………………………………………………………………………………………………16主控制图…………………………………………………………………………………… 16 控制电路………………………………………………………………………………………17I/O 接线………………………………………………………………………………………18功能表图…………………………………………………………………………………… 19 PLC 程序………………………………………………………………………………………204摘要摘要镗床是冷加工中使用比较普遍的设备它主要用于加工精度、光洁度要求较高的孔以及各孔间的距离要求较为精确的零件(如一些箱体零件)，属于精密机床。

镗床除能完成镗孔工序外，在万能镗床上还可以进行镗、钻、扩、车及铣等工序因此，镗床的加工范围很广PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程本次设计的目的:能够利用 PLC 进行车镗专机控制系统设计通过 PLC 的硬件电路（输入/输出设备和 PLC 的确定、I/O 点的分配、主电路的设计、外控电路设计、控制面板设计）和软件电路设计（PLC 功能表图和梯形图设计），通过在 PLC 上调试，训练我们的动手能力和可编程序控制器实际应用能力；同时提高我们的独立分析、解决问题的能力；为进一步系统的学习打下基础 车镗专机床是用来对台式钻床的立柱进行镗孔加工，同时对孔的右端面进行车削加工的一种自动加工设备本次课程设计基于三菱 FX 系列的 PLC 编写程序实现车镗专机床的电气控制机床由左右动力头、液压工作台、控制柜和液压站组成，其中液压站由一台电动机拖动，左、右机械动力头各有一台主轴电动机本机床拥有自动和手动两种工作方式，自动工作方式是全自动循环。

手动工作方式分为：左右主轴的手动对刀、左右主轴的的快进与快退手动本机床控制速度快，维护性较好，提高了工作效率且具备良好的经济性关键字关键字】】：车镗专机、：车镗专机、PLCPLC、液压、液压51 1、、 方案确定方案确定1.11.1 车镗专机组合机床简介车镗专机组合机床简介1.1.11.1.1 车镗专机概述车镗专机概述 车镗专机是用来对台式钻床的立柱进行镗孔加工，同时对孔的右端面进行车削加工的一种自动加工设备工件示意图： 1-1 工件示意图1.1.21.1.2 车镗专机的基本组成车镗专机的基本组成车镗专机的基本组成如图 1-2、1-3、1-4 所示左、右机械动力头各有三台电动机（快速电动机、工速电动机、主轴电动机） ，液压站由一台电动机拖动图 1-2 车镗专机的基本组成示意图控制柜液压站左动力头工作台（液压）右动力头6图 1-3 车镗专机床床身结构示意图图 1-4 机械动力滑台转动示意图图 1-4 机械动力滑台转动示意图1.1.31.1.3 工件加工过程工件加工过程加工过程如图所示，操作者将要加工的工件放在工作台上的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令（按下启动按钮 X0） 。

工件自动夹紧，压力继电器动作，左、右协力头同时开始镗销加工左动力头快进至左共进点 X2，转换成工进至左终点 X3 后，快退回原位至 X1；而右动力头快进至右共进点 X5，转换成工进至右终点 X6 后还应进行右端面的车削加工（车刀横进至 X10、横退）后才快退至右原点 X4当两动力头都退回7原位，松开工件，一个自动工作循环就结束了1.1.4 车镗专机床液压系统说明车镗专机床中对工件的夹紧与松开、车刀的横进与横退都是由液压系统实现的，其系统元件如表 1 所示：表1 车镗专机床液压系统系统元件表注：表中“＋”表示得电， “－”表示失电1.21.2 车镗专机组合机床控制要求车镗专机组合机床控制要求1）本系统有三台电机：油泵电机、右主轴电机、左主轴电机；2）具有自动返回原位功能，当在自动循环过程中突然停电，若重新得电启动油泵电机，都能进行回原位；3）由液压系统实现加工工件的夹紧与松开；4）有自动和点动两种工作方式，自动包括全自动循环、断左机、断右机，手动工作方式包括左、右主动轴的点动对刀，左、右动力头的快进与快退点动，手动松开工件、手动移位等；5）油泵起动后，液压系统要有一定的压力缓冲，才允许开始工作；6) 具有电源、油泵工作、原位、工作指令等信号的指示；7) 具有照明和必要的联锁环节和保护环节。

81.31.3 方案确定方案确定根据老师的要求和设计所要实现的目的，采用 PLC 控制确立了如下的设计方案：1）首先各个电机需要有过流、过载保护一组熔断器可以保护多台容量相近的电动机，所以必须对这些元器件进行选择分析，避免使用多余的护器件，达到节约的目的其中主要用到的是熔断器和热继电器2）手动与自动互不干扰，互不影响手动工作方式采用经验设计法实现，自动工作方式采用顺序控制法步进指令实现3）对于急停功能我们采用的是让油泵电机停止运行，达到急停的效果，因此对于急停功能的处理就不进 PLC还有照明电路、油泵控制电路和一些指示电路是为了工作的方便而设计的电路，也不进入 PLC这样减少了 PLC 设计时候的输入点4）自动加工开始前进行原位判断，点动功能应具有限位保护功能 2 2 、、PLCPLC 控制系统硬件电路设计控制系统硬件电路设计 2.12.1 主控制电路主控制电路主控制电路（如图 2-1）由 3 台电机控制M1 为油泵电机，M2 控制左主轴的转动，M 3 控制右主轴的转动分别由接触器 KM1~KM3 的主触点控制，其中 KM1 触点闭合，油泵电机工作；KM2 触点闭合，左主轴电机转动；KM3 触点闭合，右主轴电机转动。

熔断器在电路中起短路保护作用，其中 FU1 对三台电机起保护作用，FU2 保护 M1 油泵电机，热继电器 FR1~FR3 分别对三台电动机负载的过载保护主电路图见附图—主电路图各车镗专机电机、电磁阀参数如下：设备名称参数左、右主轴电机5.5KW、1440 转/分、～380V、12.5A油 泵 电 机2.2KW、1440 转/分、～380V、4.9A电磁阀-24V、0.6A、14.4W2.22.2 不进不进 PLCPLC 的辅助控制电路和信号电路的辅助控制电路和信号电路对于一些电路是不用进 PLC 的，例如，指示灯和照明电路，统一采用安全电压直流24V 电压供电直流 24V 由三相电源相电压交流 220V 通过交流变压器降压得到一个稳定的 24V 直流电源9由于工件夹紧、松开均是由液压控制，所以油泵电机是否正常工作十分重要，如果油泵电机不在正常工作状态，应该将所有的工作都停止也就是油泵电机的停止按钮可以等效与急停按钮系统开始运行的条件就是油压到达一定压力后，系统才能开始进行正常的工作所以油泵电机的启动按钮，可以等效成整个车床的开始按钮控制电路图见附图—控制电路图2.32.3 I/OI/O 接线图接线图2.3.12.3.1 I/OI/O 接线图（如附录所示）接线图（如附录所示）2.3.22.3.2 I/OI/O 接线图说明：接线图说明：按照设计的要求，本课题设计中采用三菱 FX0N 系列 PLC。

本系统有自动和手动两种工作状态然后列出 I/O 的分配图如表 2X0SB1 启动按钮X1SQ1 左行程开关X2SQ2 左工位行程开关X3KP3 左终点行程开关X4SQ3 右原点行程开关X5SQ4 右工位行程开关X6KP4 右终点行程开关X7SQ5 横进原点行程开关X10SQ6 横进终点行程开关X11KP1 压力继电器（油压）X12KP2 压力继电器（夹紧）X13手动/自动转换开关X14SB2 左快进按钮X15SB3 左快退按钮X16。