plc課程設(shè)計(jì)---千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制

1、<p>　　PLC 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p>　　題目： 千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　院（系）： 電氣與信息工程學(xué)院 </p><p

2、>　　專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2011年 07 月 07 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要…………………………………………………………………………………

3、……………………………………….……2</p><p>　　1.千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制設(shè)計(jì)要求…………….…………………………………………….……3</p><p>　　1.1機(jī)床概況…………….………………………………………………………………………….……………………3</p><p>　　1.2控制要求…………….……………………………………………………

4、…………………….……………………4</p><p>　　1.3液壓缸結(jié)構(gòu)…………….………………………………………………………………………….…………….….5</p><p>　　2.千斤頂液壓缸加工機(jī)床設(shè)計(jì)分析……………………………………………………….………………….…..5</p><p>　　2.1機(jī)床結(jié)構(gòu)及工作原理…………………………………………………

5、……………………….………………5</p><p>　　2.2 機(jī)床液壓系統(tǒng)工作原理………………………………………………………………………….……...…6</p><p>　　3千斤頂液壓缸加工機(jī)床PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分析…………………………….……………….…7</p><p>　　3.1確定PLC所需I/O點(diǎn)數(shù)………………………………………………………………

6、…….………………..7</p><p>　　3.2 PLC型號(hào)的選擇…….………………………………………………………………………….…………………7</p><p>　　3.3 PLC的I/O分配及外部接線圖……………………………………………….……………………………7</p><p>　　3.4 PLC的梯形圖….………………………………………………………………

7、………….……………….………8</p><p>　　3.5 PLC的助記符….………………………………………………………………………….…………….…………9</p><p>　　4.總結(jié)與心得體會(huì)….………………………………………………………………………….………………….………11</p><p>　　參考文獻(xiàn)….……………………………………………………………

8、…………….…………………………………..……13</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要利用歐姆龍系統(tǒng)完成。主要介紹了千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制的PLC的特點(diǎn)、PLC的功能、發(fā)展趨勢(shì)、PLC控制千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制的軟、硬件設(shè)計(jì)。在示意圖、接線圖、液壓的控制梯形圖、指令表、和程序流程圖的基礎(chǔ)之上提出了PLC的編程方法。&

9、lt;/p><p>　　可編程控制系統(tǒng)（Programmable Logic Controller）是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。由于它可通過(guò)軟件來(lái)改變控制過(guò)程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程。

10、</p><p>　　千斤頂液壓缸加工機(jī)床是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的加工工具，方便自動(dòng)化的加工更是現(xiàn)在的潮流，過(guò)去的加工機(jī)床都是通過(guò)繼電器—接觸器控制系統(tǒng)進(jìn)行操作的，可靠性、安全性差，并且需要大量人力物力。而采用 PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問(wèn)題，取代過(guò)去由于大量使用繼電器帶來(lái)的種種缺點(diǎn)，改善并提高了控制性能，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，使加工機(jī)床運(yùn)行更加安全、方便、可靠。</p><

11、p>　　千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制</p><p>　　本文提出了在千斤頂液壓缸加工機(jī)床控制系統(tǒng)中用PLC控制替代原來(lái)的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，取代過(guò)去由于大量使用繼電器帶來(lái)的種種缺點(diǎn)，改善并提高了控制性能，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。</p><p>　　1．千斤頂液壓缸加工機(jī)床電氣控制設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　1.1 機(jī)床概況&

12、lt;/b></p><p>　　本機(jī)床用于千斤頂液壓缸兩個(gè)端面的加工，采用裝在動(dòng)力滑臺(tái)上的左、右兩個(gè)動(dòng)力頭同時(shí)進(jìn)行切削。動(dòng)力頭的快進(jìn)、工進(jìn)及快退由液壓缸驅(qū)動(dòng)。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用調(diào)整死擋鐵的方法實(shí)現(xiàn)位置控制，油泵電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y801—4（0.55KW，1.6A）。</p><p><b>　　機(jī)床的工作程序是：</b></p>&

13、lt;p>　　工件定位 人工將零件裝入夾具后，定位液壓缸動(dòng)作，工件定位。</p><p>　　工件夾緊 零件定位后，延時(shí)15s，夾緊液壓缸動(dòng)作使零件固定在夾具內(nèi)，同時(shí)定位液壓缸退出以保證滑臺(tái)入位。</p><p>　　滑臺(tái)入位 滑臺(tái)帶動(dòng)動(dòng)力頭一起快速進(jìn)入加工位置。</p><p>　　加工零件 左右動(dòng)力頭進(jìn)行兩端面切削加工，動(dòng)力頭到達(dá)加工終點(diǎn)位置即停止

14、工進(jìn)，延時(shí)30s后停轉(zhuǎn)，快速退回原位。</p><p>　　滑臺(tái)復(fù)位 左右動(dòng)力頭退回原位后，滑臺(tái)復(fù)位。</p><p>　　夾具松開(kāi) 當(dāng)滑臺(tái)復(fù)位后夾具松開(kāi)，取出零件。</p><p>　　以上各種動(dòng)作由電磁閥控制，電磁閥動(dòng)作要求見(jiàn)表1-1。</p><p>　　注：“+”號(hào)表示電磁閥得電。</p><p>　　表1

15、-1 電磁閥動(dòng)作要求</p><p><b>　　1.2 控制要求</b></p><p>　　左右動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動(dòng)機(jī)M1集中傳動(dòng)，切削時(shí)冷卻泵電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　只有在液壓泵電動(dòng)機(jī)M3工作，油壓達(dá)到一定壓力（壓力繼電器檢測(cè)）后，才能進(jìn)行其他的控制。</p><p>　　機(jī)床即能半自動(dòng)循環(huán)工作，又

16、能對(duì)各個(gè)動(dòng)作單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　要求有必要的電氣連鎖與保護(hù)，還有顯示與安全照明。</p><p>　　控制信號(hào)說(shuō)明如表1-2所示。</p><p>　　表1-2控制信號(hào)說(shuō)明</p><p><b>　　相關(guān)參數(shù)：</b></p><p>　　動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)M1：Y100L-6，1.5

17、 kW，AC380V，4.0A。</p><p>　　冷卻泵電動(dòng)機(jī)M2：JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。</p><p>　　液壓泵電動(dòng)機(jī)M3：Y801-4，0.55kW，AC380V，1.6A。</p><p>　　電磁閥YV1～YV5：100mA，AC220V。</p><p>　　指示燈HL1～HL8：10mA，D

18、C24V；安全照明：10W，6.3V。</p><p>　　1.3 千斤頂液壓油缸結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　工件臺(tái)</b></p><p>　　即可裝卸工件的部分，當(dāng)工件處于可被加工位置時(shí)，先用定位油壓缸對(duì)其進(jìn)行定位夾緊，工件處于固定不動(dòng)的狀態(tài)，這樣可以進(jìn)行高精度的加工。</p><p><b>　　動(dòng)

19、力頭</b></p><p>　　動(dòng)力頭用動(dòng)力頭電機(jī)帶動(dòng)，它能夠同時(shí)完成刀具切削運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在液壓系統(tǒng)中動(dòng)力頭主要完成刀具的切削運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主要靠液壓滑臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　液壓滑臺(tái)</b></p><p>　　液壓滑臺(tái)主要是由油泵電機(jī)控制來(lái)完成兩個(gè)動(dòng)力頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，既快進(jìn)、工進(jìn)和快退。它的換向主要靠電磁閥改

20、變壓力油路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)可以方便地進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，正反向平穩(wěn)，沖擊力小，便于頻繁的換向，它可以電氣控制系統(tǒng)相配合。因此，液壓動(dòng)力滑臺(tái)在組合機(jī)床及專(zhuān)用機(jī)床都得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　2．千斤頂液壓缸加工機(jī)床設(shè)計(jì)分析</p><p>　　2.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)及工作循環(huán)</p><p>　　千斤頂液壓剛兩端的加工，采用裝在動(dòng)力滑臺(tái)上的左右兩動(dòng)力頭同時(shí)進(jìn)行切

21、削，機(jī)床屬于雙面單工為組合機(jī)床。千斤頂液壓缸兩端面加工機(jī)床有兩個(gè)液壓滑臺(tái)、動(dòng)力箱、固定式夾具、底座、床身和液壓站等部件組成。</p><p>　　千斤頂液壓缸兩端加工機(jī)床工作循環(huán)如圖2-1所示，加工時(shí)，將工件放在工作臺(tái)上并夾緊，當(dāng)工件夾緊后，發(fā)出加工指令，左右滑臺(tái)開(kāi)始快進(jìn)，當(dāng)接近加工位置時(shí)，左右滑臺(tái)變?yōu)楣策M(jìn)進(jìn)給，直至終點(diǎn)后在快退返回。至原來(lái)左右臺(tái)分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結(jié)束。</p>&

22、lt;p>　　圖2-1機(jī)床工作循環(huán)示意圖</p><p>　　2.2 機(jī)床液壓系統(tǒng)工作原理</p><p>　　機(jī)床液壓系統(tǒng)如圖2-2所示，由于左右液壓滑臺(tái)工作油路相同，圖中只畫(huà)出一個(gè)液壓滑臺(tái)油路。千斤液壓缸兩端面加工機(jī)床采用了兩位四通電磁閥控制，工件的定位是由液壓缸4驅(qū)動(dòng)，工件的夾緊、放松是由液壓缸7驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力投的快進(jìn)、工進(jìn)以及快退是由液壓缸12驅(qū)動(dòng)的。人工將零件裝入夾具后，打開(kāi)運(yùn)

23、行按鈕，只有電磁換向閥YV1得電，電磁換向閥右位接通，液壓泵流出的液壓油驅(qū)動(dòng)液壓缸左行，插入定位銷(xiāo)，將工件定位；工件定位后，延長(zhǎng)一段時(shí)間，電磁換向閥YV2得電，液壓油經(jīng)過(guò)壓力油經(jīng)閥，驅(qū)動(dòng)液壓缸7動(dòng)作，將零件固定在夾具內(nèi)，壓力繼電器檢測(cè)到油路到一定壓力，零件夾緊后，電磁換向閥YV3、YV4、YV5同時(shí)得電，同時(shí)，為了保證滑臺(tái)入位，YV1失電，是定位油缸退出，YV4得電，使液壓缸左行快進(jìn)，快速進(jìn)入加工位置，回油經(jīng)單向閥14流入油缸；當(dāng)液壓缸

24、12驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭到達(dá)加工位置時(shí)，YV5失電，回油經(jīng)調(diào)速閥17，單向閥15流入油缸，機(jī)床進(jìn)入工進(jìn)狀態(tài)，左右動(dòng)力臺(tái)進(jìn)行兩端面切削加工；當(dāng)動(dòng)力頭到達(dá)加工終點(diǎn)時(shí)，停止工進(jìn)，延長(zhǎng)一段時(shí)間后，YV4失電，液壓油經(jīng)過(guò)單向閥13，快速退回原位；左右動(dòng)力頭退到原位后，YV3失電，使滑臺(tái)復(fù)位；滑臺(tái)復(fù)位后，Y</p><p>　　1-過(guò)濾器 2-液壓泵 8-壓力繼電器 5-壓力油經(jīng)閥 17-調(diào)速閥<

25、/p><p>　　10、13、14、15-單向閥 3、6、9、11-電磁換向閥 4、7、12-液壓缸</p><p>　　圖2-2加工機(jī)床液壓系統(tǒng)</p><p>　　3．千斤頂液壓缸加工機(jī)床PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分析</p><p>　　3.1 確定PLC所需I/O點(diǎn)數(shù)</p><p>　　根據(jù)

26、上述工作原理及控制要求，PLC所需要的輸入端包括一個(gè)啟動(dòng)輸入SB0，一個(gè)緊急停止輸入SB1，限位行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6，一個(gè)壓力繼電器輸入開(kāi)關(guān)SP，一共需要9個(gè)輸入端即可；PLC所需要的輸出端有電磁換向閥YV1、YV2、YV3、YV4、YV5、YV6、YV7共7個(gè)電磁線圈，液壓泵開(kāi)關(guān)電磁線圈KM1，共需要8個(gè)輸出端。本系統(tǒng)不需要模擬量變換及存儲(chǔ)，只需要17個(gè)開(kāi)關(guān)量控制，因此估算用戶(hù)程序存儲(chǔ)器容量：存儲(chǔ)器字

27、數(shù)≥開(kāi)關(guān)量I/O總數(shù)×10=170。所以要選用輸入點(diǎn)個(gè)數(shù)≥9、輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)≥8、用戶(hù)程序存儲(chǔ)器容量≥170的PLC。</p><p>　　3.2 PLC型號(hào)的選擇</p><p>　　根據(jù)以上分析，要選擇輸入點(diǎn)個(gè)數(shù)≥9，輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)≥8，存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)≥170的PLC。選擇的型號(hào)為歐姆龍公司30點(diǎn)的CPMIA，多出I/O點(diǎn)作為備用點(diǎn)。該可編程控制器的主機(jī)有18個(gè)輸入點(diǎn)（00000—000

28、11,00100—00105）、12個(gè)輸出點(diǎn)（01000—01007,01100—01103）?？芍苯域?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，也可以通過(guò)繼電器或接觸器控制大功率的負(fù)載。</p><p>　　3.3 PLC的I/O分配及外部接線圖</p><p><b>　　圖3-3外部接線圖</b></p><p>　　表3-3 具體I/O分配表</p>&

29、lt;p>　　3.4 PLC的梯形圖</p><p>　　根據(jù)I/O分配圖和外部接線圖，設(shè)計(jì)要求千斤頂液壓缸兩端加工機(jī)床工作循環(huán)如圖2-1所示，加工時(shí)，將工件放在工作臺(tái)上并夾緊，當(dāng)工件夾緊后，發(fā)出加工指令，左右滑臺(tái)開(kāi)始快進(jìn)，當(dāng)接近加工位置時(shí)，左右滑臺(tái)變?yōu)楣策M(jìn)進(jìn)給，直至終點(diǎn)后在快退返回。至原來(lái)左右臺(tái)分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結(jié)束。</p><p>　　其中通過(guò)延時(shí)來(lái)使工件充分

30、夾緊和放松，從而使工作可靠安全，運(yùn)行符合要求。</p><p>　　3.5 PLC的助記符：</p><p><b>　　LD 00000</b></p><p><b>　　OR 01007</b></p><p>　　AND NOT OOOO1</p><p><b

31、>　　OUT OOOOO</b></p><p><b>　　LD 01007</b></p><p>　　AND NOT 00002 </p><p><b>　　OUT 01000</b></p><p><b>　　LD 01000 </b></p

32、><p>　　OUT TIM000</p><p><b>　　LD TIM000</b></p><p><b>　　OUT 00001</b></p><p><b>　　LD 00002</b></p><p><b>　　OUT 20000

33、</b></p><p><b>　　LD 20000</b></p><p>　　AND NOT 20005</p><p><b>　　OUT 00004</b></p><p>　　AND NOT 20002 </p><p><b>　　OUT

34、00003</b></p><p>　　AND NOT 20004</p><p><b>　　OUT 00005</b></p><p><b>　　LD 20000</b></p><p><b>　　OR 01004</b></p><p&

35、gt;　　AND NOT 20001</p><p><b>　　OUT 01004</b></p><p><b>　　LD 01004 </b></p><p><b>　　AND 00005</b></p><p><b>　　LD 20001</b>

36、;</p><p><b>　　OR-LD</b></p><p>　　AND NOT TIM001</p><p><b>　　OUT 20001</b></p><p><b>　　LD 20001</b></p><p><b>　　AN

37、D 00007</b></p><p>　　OUT TIM001</p><p>　　LD TIMOO1 </p><p>　　AND NOT 00003</p><p><b>　　OUT 20002</b></p><p><b>　　LD 20000</b>

38、</p><p><b>　　OR 01006</b></p><p>　　AND NOT 20003</p><p><b>　　OUT 01006</b></p><p><b>　　LD 01006</b></p><p><b>　　A

39、ND 00006</b></p><p><b>　　LD 20003</b></p><p><b>　　OR-LD</b></p><p>　　AND NOT TIM002</p><p><b>　　OUT 20003</b></p><p

40、><b>　　LD 20003</b></p><p>　　AND NOT 00008</p><p>　　OUT TIM002</p><p><b>　　LD TIM002</b></p><p>　　AND NOT 00004</p><p><b>　

41、　OUT 20004</b></p><p><b>　　LD 20002</b></p><p><b>　　AND 20004</b></p><p><b>　　OUT 20005</b></p><p><b>　　END</b><

42、;/p><p><b>　　4.總結(jié)與心得體會(huì)</b></p><p>　　對(duì)于PLC課程設(shè)計(jì)，由于以前沒(méi)有涉及這方面的知識(shí)，所以開(kāi)始感覺(jué)非常難。剛拿到題目的時(shí)候，真不知道如何下手。做課程設(shè)計(jì)的時(shí)間只有兩、三天，由于時(shí)間的緊迫，所以很多地方還是沒(méi)有很好的掌握。</p><p>　　PLC在當(dāng)今的應(yīng)用十分廣泛因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)，性能價(jià)格比高可靠性高，抗干擾

43、能力強(qiáng)PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。用戶(hù)程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小

44、開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的實(shí)時(shí)梯形圖的狀態(tài)迅速的查明故障的原因，用修改程序或更換模塊的方法可以迅速地排除故障。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電

45、器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小</p><p>　　首先，我要明白設(shè)計(jì)千斤頂液壓缸加工機(jī)床控制系統(tǒng)內(nèi)容和目的。經(jīng)過(guò)不斷地查閱知識(shí)和課本，最后我選擇了歐姆龍公司30點(diǎn)的CPMIA作為核心控制。因?yàn)檫@款PLC符合本次設(shè)計(jì)，再設(shè)計(jì)過(guò)程中我遇到了很多問(wèn)題。首先，對(duì)于系統(tǒng)的保護(hù)問(wèn)題，我們要保證系統(tǒng)可靠安全的運(yùn)行。其次，要非常清楚系統(tǒng)的I/O分配，了解每一條指令的意義和作用。最后，由于沒(méi)有找到合適軟件導(dǎo)

46、致有關(guān)原理圖和梯形圖都是通過(guò)畫(huà)圖工具做出來(lái)的。在這次設(shè)計(jì)中，我對(duì)PLC程序的設(shè)計(jì)過(guò)程有了一個(gè)很好的理解，也對(duì)PLC在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用有了一個(gè)大致的了解。</p><p>　　雖然課程設(shè)計(jì)的過(guò)程不輕松，但是在這過(guò)程中我的收獲是豐富的。課程設(shè)計(jì)鍛煉了我獨(dú)立思考的能力，培養(yǎng)了我獨(dú)立研究、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，也增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)&