专用镗孔机床的电气控制系统设计.doc

摘 要 ..........................................................................................................2一、设计目的 ............................................................................................2二、设计要求 ............................................................................................2三、设计分析 ............................................................................................2硬件的设计： ......................................................................................3软件的设计： ......................................................................................4PLC 的通信： .....................................................................................4四、设计方法及步骤 ................................................................................44、1 专用镗孔机床的硬件设计 ........................................................44、1-1 PLC 的选择 ....................................................................44、1-2 专用镗孔机床 PLC 控制 I/O 分配表 .............................54、1-3 PLC 控制系统硬件接线图 ............................................54、1-4 PLC 控制系统安装注意事项 ........................................64、2 专用镗孔机床的软件设计 ........................................................64、2-1 常用的编程方法 .............................................................64、2-2 专用镗孔机床 PLC 控制工作流程图 .............................74、2-3 专用镗孔机床 PLC 控制顺序功能图 ...........................94、2-4 专用镗孔机床 PLC 控制梯形图 ...................................10五、总结 ..................................................................................................11六、参考文献 ..........................................................................................12摘 要本篇文章介绍了专用镗孔机床 PLC 控制系统设计方案，并且叙述了 PLC的基本原理、PLC 的工程设计步骤。

整个系统采用了一台 PLC 控制，整个控制系统设一个控制室利用 PLC 控制专用镗孔机床运行，实现了机床急促、启动、停止、故障停止、紧急停止的功能，并且能自动控制机床的运行，从而实现了铣床运行的自动化功能PLC 控制的特点使原机床控制大大的简单化,并且维修方便,易于检查节省大量的继电器元件,使机床的工作效率大大提高关键词：可编程序控制器， 专用镗孔机床， 电气控制系统一、设计目的课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统的设计过程、设计要求、应完成的工作内容及具体的设计方法通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，以此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念二、设计要求1、主轴为单向运转，停车要求制动（采用能耗制动） 2、主轴电动机与静压电动机的联锁要求是：先开静压电动机，静压建立后（由 3、油压继电器控制）才能启动主轴电动机，而停机时，要求先停主轴电动机，后停静压电动机4、主轴加工操作，采用两地控制加工结束自动停止，手动快退之原位5、根据加工动作流程要求，设置镗孔加工及铰孔加工选择。

6、应有照明及工作状态显示7、有必要的电气保护和联锁三、设计分析专用镗孔机床应用于大批量生产某零件的镗孔于铰孔加工工序其加工精度及效率的要求均较高，宜采用专业设备机床主运动采用动力头，由 Y100L-6 型（1.5kw，4A）三相异步电动机拖动，单向运转，采用能耗制动该设备能进行镗孔加工，当更换道具和进给速度时，又能进行铰孔加工，既有镗孔与铰孔加工选择进给系统采用液压泵拖动电机 Y801-2 型（750W ，1.9A） ，由电磁阀（YV1~YV4）控制进给速度，为提高加工精度，主轴采用静压轴承，主轴为单向运转，停车要求制动，主轴加工操作，采用两地控制加工结束自动停止，手动快退至原位由 Y801-2 型电动机拖动高压液压泵产生静压油膜该镗孔专业机场还要求有照明以及工作状态的显示，以便工人的操作，有必要的电气保护和联锁，主轴电动机与静压电动机的联锁要求是：先开静压电动机，静压建立后(由油压继电器控制) 才能启动主轴电动机，而停机时，要求先听主轴电动机，后停静压电动机，防止事故发生加工动作流程如图：（a） （b）液压控制要求：YV1 YV2 YV3 YV4快进 + - + +工进（镗孔） + - - -工进（铰孔） + + - -停 - - - -快退 + - + -硬件的设计：1、PLC 的选型2、PLC 类型的选择3、I/O 点数的确定4、按装形式的选择5、PLC 存储容量的确定6、输入接口电路形式的选择7、输出接口电路形式的选择8、PLC 供电方式的选择手动操作SQ1工进快进SQ3停原位 SQ5启动快退 手动操作SQ2工进快进SQ4停原位 SQ5启动快退9、PLC 拓展模块的选择10、PLC 的 I/O 地址分配表，根据实际所需分配地址11、绘制 I/O 设备与 PLC 的连线图12、电气系统的设计软件的设计：1、经验设计法2、继电器-接触器控制线路转换设计法3、逻辑设计方法4、状态转移图设计法本次决定用继电器-接触器控制线路转换设计法PLC 的通信：1、计算机链接通信协议采用专用通信协议，由计算机发出读写 PLC 数据的命令帧，PLC 收到后自动生成和返回响应帧，但计算机的程序仍需用户编写。

2、计算机链接可以用于一台计算机与一台配有 RS-232C 通信接口的 PLC 通信，但需要 FX-485PC-1F 转换器四、设计方法及步骤4、1 专用镗孔机床的硬件设计4、1-1 PLC 的选择在 PLC 选型是时主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便性，备件的通用性，是否易于扩展，有无特殊功能要求等1） PLC 输入/输出点确定：I/O 点数选择时要留出适当余量；由控制要求可知有 8 个输入口，则输入的点数可选择 8 点或 16 点；控制对象可知有 5 个，则输出点数可以小于 8 点，可选择 8 点综合以上两点，选择输入输出点数 16 点2） PLC 存储容量：系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时容量应选择大一些；专用镗孔机床 PLC 控制程序设计步骤 200 步之内存储容量小于20K，选择 8K 即可3) 输出类型：通常由于专用镗孔机床由交流 220V 三相异步电机拖动，则选择继电器输出型 MR（有触点，可带交直流负载）或双向晶闸管输出型 MS(无触点，可带交流负载)都可4） 存储维持时间：一般存储约保持 1~3 年（与使用次数有关） 若要长期或掉电保持应选用 EEPROM 存储（不需备用电源） ，也可选外用存储卡盒；PLC 的扩展：可通过增加扩展模块、扩展单元与主单元连接的方式。

扩展模块有输入单元、输出单元、输入/输出一体单元扩展部分超出主单元驱动能力时应选用带电源的扩展模块或另外加电源模块给以支持；（5）PLC 的联网： PLC 的联网方式分为 PLC 与计算机联网和 PLC 之间相互联网两种与计算机联网可通过 RS232C 接口直接连接、RS422+RS232C/422 转换适配器连接、调制解调通讯连接等方式；一台计算机与多台 PLC 联网，可通过采用通讯处理器、网络适配器等方式进行连接，连接介质为双绞线或光缆；PLC 之间互联时可通过专用通讯电缆直接连接、通讯板卡或模块+数据线连接等方式综上（1） 、 （2） 、 （3） 、 （4） 、(5) 所述原因，选择 FX2N-16MR-0014、1-2 专用镗孔机床 PLC 控制 I/O 分配表专用镗孔机床 PLC 控制 I/O 分配表如表 4-1 所示：I 口 接线端 O 口 接线端X000 启动按钮 SB1 Y001 电磁阀YV1(KM1)X001 行程开关 SQ1 Y002 电磁阀YV2(KM2)X002 行程开关 SQ2 Y003 电磁阀YV3(KM3)X003 行程开关 SQ3 Y004 电磁阀YV4(KM4)X004 行程开关 SQ4 Y005 停止显示灯 HLX005 手动操作按钮SB2X006 行程开关 SQ5X007 镗孔选择开关 SA4、1-3 PLC 控制系统硬件接线图专用镗孔机床 PLC 控制系统硬件接线图如图 4-2 所示：X 0 0 5X 0 0 1X 0 0 2X 0 0 3X 0 0 4S B 1S B 2X 0 0 6X 0 0 0S Q 1S Q 2S Q 3S Q 4S Q 5A C2 2 0 VH LK M 1K M 2K M 3K M 4F Rc o mc o mFX2N-16MR-001F UY 0 0 1Y 0 0 2Y 0 0 3Y 0 0 4S AX 0 0 7图 4-2 专用镗孔机床 PLC 控制系统硬件接线图4、1-4 PLC 控制系统安装注意事项专用镗床 PLC 系统安装时应注意以下几个问题 ：（1）为防止来自电源线的干扰，电源线使用双绞线，每根导线截面应在 1.25 mm2 以上，电源通过 1:1 的隔离变压器供给 PLC，降低电噪声。

另外为了防止电压过高损坏 PLC,电源输人端加上压敏电阻2）PLC 输人线路与动力线路不能位于同一线槽或电线管内，三相动力线路束在一起走线，并且使两部分尽可能相互垂直走线，输人线也可采用屏蔽线，以防动力线路干扰输入线路 （3）为防止过热,PLC 不许安装在变压器等发。