數控技術課程設計---主軸系統(tǒng)的plc控制設計

1、<p><b>　　信息商務學院</b></p><p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　學生姓名： *** 學 號： ** </p><p>　　系： 機械自動化系 </p><p>　　專 業(yè)： 機械

2、設計制造及其自動化 </p><p>　　題 目： 數控技術課程設計 </p><p>　　——主軸系統(tǒng)的PLC控制設計 </p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一. 目的與

3、要求……………………………………………………………………2</p><p>　　二. 輸入輸出信號分析與PLC I/O分配圖………………………………………2</p><p>　　三. PLC的選型……………………………………………………………………4</p><p>　　3.1PLC的類型 …………………………………………………………………4</p>

4、<p>　　3.2輸入輸出模塊的選擇………………………………………………………4</p><p>　　3.3電源的選擇…………………………………………………………………4</p><p>　　3.4存儲器的選擇………………………………………………………………5</p><p>　　主要元器件的型號選擇………………………………………………………5</p

5、><p>　　五. 主接線圖的設計………………………………………………………………6</p><p>　　六. 梯形圖設計……………………………………………………………………8</p><p>　　七. 指令表…………………………………………………………………………8</p><p>　　7.1主軸電動機正轉控制……………………………………………

6、…………8</p><p>　　7.2 主軸電動機反轉控制 ……………………………………………………8</p><p>　　7.3 主軸電動機停止控制 ……………………………………………………8</p><p>　　7.4 主軸電動機正轉沖動控制 ………………………………………………8</p><p>　　7.5 過載報警電路 ………

7、……………………………………………………9</p><p>　　7.6 指令表………………………………………………………………………9</p><p>　　八．主軸系統(tǒng)主電路和PLC接線圖設計……………………………………………10</p><p>　　九. 總結 …………………………………………………………………………11</p><p>　

8、　十. 參考文獻……………………………………………………………………12</p><p><b>　　目的與要求</b></p><p>　　通過對某數控機床主軸系統(tǒng)的PLC控制設計，使學生熟練掌握PLC在數控機床主軸系統(tǒng)的控制作用、動作順序與原理，并學會應用PLC。</p><p>　　主軸的控制包括正轉、反轉、停止、制動和沖動。要求：<

9、;/p><p>　　①當按下正轉按鈕時，電動機正轉；</p><p>　?、诎聪路崔D按鈕時，電動機反轉；</p><p>　?、郛敯聪峦Ｖ拱粹o時，電動機停止，并控制制動器制動2S；</p><p>　?、馨聪聸_動按鈕時，電動機正轉0.5s，然后停止；</p><p>　?、蓦妱訖C過載報警后，正/反轉按鈕、沖動按鈕均無效。&

10、lt;/p><p>　　通過本課程設計,完成</p><p>　　①輸入輸出信號分析與PLC I/O分配圖</p><p><b>　?、赑LC選型</b></p><p>　?、壑饕骷吞柕倪x擇</p><p><b>　?、苤鹘泳€圖設計</b></p>&l

11、t;p>　?、萃瓿商菪螆D設計并完成相應指令。</p><p>　　輸入輸出信號分析與PLC I/O分配圖</p><p><b>　　外部接線圖：</b></p><p>　　圖1 PLC I/O分配圖</p><p>　　根據FX2N-48MR型PLC的外部接線圖統(tǒng)計PLC的輸入和輸出信號及其信號的性質<

12、;/p><p><b>　?、?輸入信號：</b></p><p>　　熱繼電器 FR</p><p>　　主軸電動機M正轉啟動按鈕 SB2</p><p>　　主軸電動機M反轉啟動按鈕 SB3</p><p>　　主軸

13、電動機M停止按鈕 SB1</p><p>　　主軸電動機M正轉沖動按鈕 SB4</p><p><b>　　② 輸出信號：</b></p><p>　　主軸電動機M正轉接觸器 KM1</p><p>　　主軸電動機M反轉接觸器 KM2<

14、;/p><p>　　主軸電動機M停止接觸器 KM3</p><p>　　控制能耗制動的時間繼電器 KT2</p><p>　　主軸電動機M正轉沖動接觸器 KT1</p><p>　　蜂鳴報警器 H</p><p>　　根據以上分

15、析可列出數控機床主軸系統(tǒng)PLC的輸入和輸出點分配表，見表1：</p><p>　　表1 數控機床主軸系統(tǒng)PLC的輸入和輸出點分配表</p><p><b>　　三.PLC的選型</b></p><p>　　PLC是20世紀70年代以來以微處理器為核心，綜合計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制，被廣泛應用于各個領域

16、，因為它具有幾個突出的特點：可靠性高，抗干擾強；編程簡單，易于掌握；功能完善，靈活方便；體積小，質量輕，功耗低。I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統(tǒng)計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的

17、，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。</p><p><b>　　PLC選型原則：</b></p><p>　　3.1 PLC的類型</p><p>　　PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位

18、等。從應用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。整體型PLC的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。</p><p>　　3.2 輸入輸出模塊的選擇</p><p>　　輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮

19、信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致?？筛鶕靡?，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本?？紤]是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。<

20、/p><p><b>　　3.3 電源的選擇</b></p><p>　　PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據產品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內電網電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓

21、電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。</p><p>　　3.4 存儲器的選擇</p><p>　　由于計算機集成芯片技術的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。</p>&l

22、t;p><b>　　綜上所述：</b></p><p>　　在此次課程設計中我選用FX2N-48MR，因為它的編程相對簡單易懂，是理想的可編程控制器。而在設計中的I/O點數在48以下，則用的是微型PLC。其基本單元中的輸入點按照X000—X007,X010—X017… 這樣的八進制進行編號，而輸出點按照YOOO—Y007,Y010—Y017…這樣的八進制進行編號，內部繼電器可多次使用，

23、定時器將1ms,10ms,100ms等脈沖進行加法計數，計數器可進行向上向下計數。</p><p>　　主要元器件的型號選擇</p><p>　　表2 主要元器件的型號選擇</p><p><b>　　五.主接線圖的設計</b></p><p><b>　　六.梯形圖設計</b></p>

24、;<p>　　主要控制： 正轉 反轉 停止 沖動 </p><p><b>　　七.指令表</b></p><p>　　7.1主軸電動機正轉控制</p><p>　　按下主軸電動機正轉啟動按鈕SB2,第一邏輯行中X1閉合，Y0接通并自鎖，第二邏輯行中Y0斷開，實現互鎖。</p><p>　　7.2 主

25、軸電動機反轉控制</p><p>　　按下主軸電動機反轉啟動按鈕SB3，第二邏輯行中X2閉合，Y1接通并自鎖，第一邏輯行中Y1斷開，電機開始反轉，實現互鎖。</p><p>　　7.3 主軸電動機停止控制</p><p>　　按下主軸電動機停止控制按鈕SB1，第三邏輯行中X3閉合，Y2接通并自鎖，第一邏輯行和第二邏輯行中X3常閉觸點斷開，電機停止轉動。同時，得電延時

26、繼電器開始計時，使制動系統(tǒng)一直作用于電動機，計時夠2S時，第三邏輯行中Y4常閉觸點失電斷開，制動器停止工作。</p><p>　　7.4 主軸電動機正轉沖動控制</p><p>　　按下主電動機的正轉沖動按鈕SB4時，第一邏輯行中的X4閉合，主軸正轉，得電延時繼電器KT1開始計時，第一邏輯行中Y3開始接通，計時到0.5S時，正轉電路中Y3斷開，電動機停止工作。</p><

27、;p>　　7.5 過載報警電路</p><p>　　當主電路中載荷超過額定載荷后，主電路中熱繼電器發(fā)熱作用，使控制電路中的熔斷開關FR斷開，即各邏輯行中的常閉觸點X0斷開，使正、反轉按鈕、沖動按鈕均無效。同時，報警電路中的常開觸點FR閉合，即第四邏輯行中的X0，使報警器開始工作，直到工作人員發(fā)現并斷開報警開關。</p><p><b>　　7.6 指令表 </b>

28、;</p><p><b>　　指令如下：</b></p><p><b>　　LDI X3</b></p><p><b>　　ANI X2</b></p><p><b>　　ANI Y1</b></p><p>&

29、lt;b>　　ANI Y3</b></p><p><b>　　ANI X0</b></p><p><b>　　AND X1</b></p><p><b>　　OR Y0</b></p><p><b>　　OUT Y0&l

30、t;/b></p><p><b>　　OR X4</b></p><p><b>　　OUT Y3</b></p><p><b>　　LD X2</b></p><p><b>　　OR Y1</b></p>

31、<p><b>　　ANI X3</b></p><p><b>　　ANI X1</b></p><p><b>　　ANI Y0</b></p><p><b>　　ANI X0</b></p><p><b>　　

32、OUT Y1</b></p><p><b>　　LD X3</b></p><p><b>　　OR Y2</b></p><p><b>　　ANI Y4</b></p><p><b>　　ANI Y0</b><

33、/p><p><b>　　ANI Y1</b></p><p><b>　　ANI X0</b></p><p><b>　　OUT Y2</b></p><p><b>　　OUT Y4</b></p><p><

34、;b>　　LD X0</b></p><p><b>　　OUT Y5</b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　八．主軸系統(tǒng)主電路和PLC接線圖設計</p><p><b>　　九.總結</b></p>&

35、lt;p>　　課程設計，讓我們有很多的機會實際運用一下所學的知識，在對電氣原理圖，安裝圖等的繪制與分析，對PLC編程與調試等過程中提高了我們的動手能力及解決實際問題的能力。</p><p>　　在這次學習后，我對接觸器控制、PLC程序控制兩者不同之處有了深刻的體會。接觸器控制具有自動控制方法簡單、工作可靠、成本低等特點。大多是用于有觸點控制系統(tǒng)，適用于固定動作要求的控制設備，一旦工作中發(fā)生程序變化、錯誤，就

36、需要重新配線，比較麻煩，不適用與較復雜和控制要求經常改變的場合。PLC程序控制是在計算機技術基礎上發(fā)展起來的一種工業(yè)自動控制，它編程簡單、動作可靠且動作順序變更容易，一旦工作中發(fā)生程序變化，只要改變程序結構即可，因此被廣泛應用與復雜控制系統(tǒng)。</p><p>　　通過課程設計，我對電氣控制和可編程控制器PLC也有了一定的了解和掌握。在未上這門課之前，我連接觸器、繼電器這類最基本的電氣元件都不知道。后來通過老師的講

37、解及自己慢慢的學習，對這方面的知識，逐漸的也有了一定的了解?，F在已能看懂和設計一些簡單的電氣圖了。</p><p><b>　　十．參考文獻</b></p><p>　　【1】范永勝，王岷.電氣控制與PLC應用.北京：中國電力出版社，2007</p><p>　　【2】魯遠東.PLC機電控制系統(tǒng)應用設計技術.北京：中國電力出版社，2010<