plc課程設計---千斤頂液壓缸加工機床電氣控制

1、<p>　　PLC 課程設計說明書</p><p>　　題目： 千斤頂液壓缸加工機床電氣控制 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　院（系）： 電氣與信息工程學院 </p><p

2、>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　指導教師： </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床電氣控制設計要求…………….…………………………………………….……3</p><p>　　1.1機床概況…………….………………………………………………………………………….……………………3</p><p>　　1.2控制要求…………….……………………………………………………

4、…………………….……………………4</p><p>　　1.3液壓缸結構…………….………………………………………………………………………….…………….….5</p><p>　　2.千斤頂液壓缸加工機床設計分析……………………………………………………….………………….…..5</p><p>　　2.1機床結構及工作原理…………………………………………………

5、……………………….………………5</p><p>　　2.2 機床液壓系統(tǒng)工作原理………………………………………………………………………….……...…6</p><p>　　3千斤頂液壓缸加工機床PLC控制系統(tǒng)硬件設計分析…………………………….……………….…7</p><p>　　3.1確定PLC所需I/O點數(shù)………………………………………………………………

6、…….………………..7</p><p>　　3.2 PLC型號的選擇…….………………………………………………………………………….…………………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.總結與心得體會….………………………………………………………………………….………………….………11</p><p>　　參考文獻….……………………………………………………………

8、…………….…………………………………..……13</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計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床電氣控制的PLC的特點、PLC的功能、發(fā)展趨勢、PLC控制千斤頂液壓缸加工機床電氣控制的軟、硬件設計。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）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應用于工業(yè)自動化控制控制的各個領域，大大推進了機電一體化的進程。

10、</p><p>　　千斤頂液壓缸加工機床是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的加工工具，方便自動化的加工更是現(xiàn)在的潮流，過去的加工機床都是通過繼電器—接觸器控制系統(tǒng)進行操作的，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題，取代過去由于大量使用繼電器帶來的種種缺點，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，使加工機床運行更加安全、方便、可靠。</p><

11、p>　　千斤頂液壓缸加工機床電氣控制</p><p>　　本文提出了在千斤頂液壓缸加工機床控制系統(tǒng)中用PLC控制替代原來的繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，取代過去由于大量使用繼電器帶來的種種缺點，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床電氣控制設計要求</p><p><b>　　1.1 機床概況&

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

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

14、工進，延時30s后停轉(zhuǎn)，快速退回原位。</p><p>　　滑臺復位 左右動力頭退回原位后，滑臺復位。</p><p>　　夾具松開 當滑臺復位后夾具松開，取出零件。</p><p>　　以上各種動作由電磁閥控制，電磁閥動作要求見表1-1。</p><p>　　注：“+”號表示電磁閥得電。</p><p>　　表1

15、-1 電磁閥動作要求</p><p><b>　　1.2 控制要求</b></p><p>　　左右動力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動機M1集中傳動，切削時冷卻泵電動機同時運轉(zhuǎn)。</p><p>　　只有在液壓泵電動機M3工作，油壓達到一定壓力（壓力繼電器檢測）后，才能進行其他的控制。</p><p>　　機床即能半自動循環(huán)工作，又

16、能對各個動作單獨進行調(diào)整。</p><p>　　要求有必要的電氣連鎖與保護，還有顯示與安全照明。</p><p>　　控制信號說明如表1-2所示。</p><p>　　表1-2控制信號說明</p><p><b>　　相關參數(shù)：</b></p><p>　　動力頭電動機M1：Y100L-6，1.5

17、 kW，AC380V，4.0A。</p><p>　　冷卻泵電動機M2：JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。</p><p>　　液壓泵電動機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 千斤頂液壓油缸結構</p><p><b>　　工件臺</b></p><p>　　即可裝卸工件的部分，當工件處于可被加工位置時，先用定位油壓缸對其進行定位夾緊，工件處于固定不動的狀態(tài)，這樣可以進行高精度的加工。</p><p><b>　　動

19、力頭</b></p><p>　　動力頭用動力頭電機帶動，它能夠同時完成刀具切削運動和進給運動，在液壓系統(tǒng)中動力頭主要完成刀具的切削運動，進給運動主要靠液壓滑臺來實現(xiàn)。</p><p><b>　　液壓滑臺</b></p><p>　　液壓滑臺主要是由油泵電機控制來完成兩個動力頭的進給運動，既快進、工進和快退。它的換向主要靠電磁閥改

20、變壓力油路來實現(xiàn)的，因為液壓系統(tǒng)可以方便地進行無級調(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，液壓動力滑臺在組合機床及專用機床都得到了廣泛的應用。</p><p>　　2．千斤頂液壓缸加工機床設計分析</p><p>　　2.1 機床結構及工作循環(huán)</p><p>　　千斤頂液壓剛兩端的加工，采用裝在動力滑臺上的左右兩動力頭同時進行切

21、削，機床屬于雙面單工為組合機床。千斤頂液壓缸兩端面加工機床有兩個液壓滑臺、動力箱、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床工作循環(huán)如圖2-1所示，加工時，將工件放在工作臺上并夾緊，當工件夾緊后，發(fā)出加工指令，左右滑臺開始快進，當接近加工位置時，左右滑臺變?yōu)楣策M進給，直至終點后在快退返回。至原來左右臺分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結束。</p>&

22、lt;p>　　圖2-1機床工作循環(huán)示意圖</p><p>　　2.2 機床液壓系統(tǒng)工作原理</p><p>　　機床液壓系統(tǒng)如圖2-2所示，由于左右液壓滑臺工作油路相同，圖中只畫出一個液壓滑臺油路。千斤液壓缸兩端面加工機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，工件的夾緊、放松是由液壓缸7驅(qū)動，動力投的快進、工進以及快退是由液壓缸12驅(qū)動的。人工將零件裝入夾具后，打開運

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)動液壓缸左行，插入定位銷，將工件定位；工件定位后，延長一段時間，電磁換向閥YV2得電，液壓油經(jīng)過壓力油經(jīng)閥，驅(qū)動液壓缸7動作，將零件固定在夾具內(nèi)，壓力繼電器檢測到油路到一定壓力，零件夾緊后，電磁換向閥YV3、YV4、YV5同時得電，同時，為了保證滑臺入位，YV1失電，是定位油缸退出，YV4得電，使液壓缸左行快進，快速進入加工位置，回油經(jīng)單向閥14流入油缸；當液壓缸

24、12驅(qū)動動力頭到達加工位置時，YV5失電，回油經(jīng)調(diào)速閥17，單向閥15流入油缸，機床進入工進狀態(tài)，左右動力臺進行兩端面切削加工；當動力頭到達加工終點時，停止工進，延長一段時間后，YV4失電，液壓油經(jīng)過單向閥13，快速退回原位；左右動力頭退到原位后，YV3失電，使滑臺復位；滑臺復位后，Y</p><p>　　1-過濾器 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加工機床液壓系統(tǒng)</p><p>　　3．千斤頂液壓缸加工機床PLC控制系統(tǒng)硬件設計分析</p><p>　　3.1 確定PLC所需I/O點數(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啟動輸入SB0，一個緊急停止輸入SB1，限位行程開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6，一個壓力繼電器輸入開關SP，一共需要9個輸入端即可；PLC所需要的輸出端有電磁換向閥YV1、YV2、YV3、YV4、YV5、YV6、YV7共7個電磁線圈，液壓泵開關電磁線圈KM1，共需要8個輸出端。本系統(tǒng)不需要模擬量變換及存儲，只需要17個開關量控制，因此估算用戶程序存儲器容量：存儲器字

27、數(shù)≥開關量I/O總數(shù)×10=170。所以要選用輸入點個數(shù)≥9、輸出點個數(shù)≥8、用戶程序存儲器容量≥170的PLC。</p><p>　　3.2 PLC型號的選擇</p><p>　　根據(jù)以上分析，要選擇輸入點個數(shù)≥9，輸出點個數(shù)≥8，存儲器字數(shù)≥170的PLC。選擇的型號為歐姆龍公司30點的CPMIA，多出I/O點作為備用點。該可編程控制器的主機有18個輸入點（00000—000

28、11,00100—00105）、12個輸出點（01000—01007,01100—01103）?？芍苯域?qū)動電動機，也可以通過繼電器或接觸器控制大功率的負載。</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，設計要求千斤頂液壓缸兩端加工機床工作循環(huán)如圖2-1所示，加工時，將工件放在工作臺上并夾緊，當工件夾緊后，發(fā)出加工指令，左右滑臺開始快進，當接近加工位置時，左右滑臺變?yōu)楣策M進給，直至終點后在快退返回。至原來左右臺分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結束。</p><p>　　其中通過延時來使工件充分

30、夾緊和放松，從而使工作可靠安全，運行符合要求。</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.總結與心得體會</b></p><p>　　對于PLC課程設計，由于以前沒有涉及這方面的知識，所以開始感覺非常難。剛拿到題目的時候，真不知道如何下手。做課程設計的時間只有兩、三天，由于時間的緊迫，所以很多地方還是沒有很好的掌握。</p><p>　　PLC在當今的應用十分廣泛因為其功能強，性能價格比高可靠性高，抗干擾

43、能力強PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、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計方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用小

44、開關來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(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)行機構發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的實時梯形圖的狀態(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。對于復雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電

45、器和時間繼電器，小型PLC的體積相當于幾個繼電器大小</p><p>　　首先，我要明白設計千斤頂液壓缸加工機床控制系統(tǒng)內(nèi)容和目的。經(jīng)過不斷地查閱知識和課本，最后我選擇了歐姆龍公司30點的CPMIA作為核心控制。因為這款PLC符合本次設計，再設計過程中我遇到了很多問題。首先，對于系統(tǒng)的保護問題，我們要保證系統(tǒng)可靠安全的運行。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，由于沒有找到合適軟件導

46、致有關原理圖和梯形圖都是通過畫圖工具做出來的。在這次設計中，我對PLC程序的設計過程有了一個很好的理解，也對PLC在現(xiàn)實生活中的應用有了一個大致的了解。</p><p>　　雖然課程設計的過程不輕松，但是在這過程中我的收獲是豐富的。課程設計鍛煉了我獨立思考的能力，培養(yǎng)了我獨立研究、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，也增強了自己的動手能力。</p><p><b>　　參考文獻&