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双面钻铣组合机床PLC控制系统设计doc
作者:万博  来源:万博manbetx官网  时间:2019-10-09 03:43  点击:

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  毕业设计(论文)题目:双面钻銑组合机床PLC电气控制系统设计学院:物理与电子工程学院专业:电子信息工程学生姓名:文雄学号:指导老师:王昭同日期:二〇一三年十月一日任务书开题报告摘要关键字第一章绪论………………………………………………………设计概述…………………………………………………………………………………设计依据………………………………………………………………………………第二章可编程控制器的发展……………………………………PLC简介………………………………………………………………………………….双面二工位铣钻组合机床介绍………………………………………………………第三章PLC的系统设计…………………………………………硬件系成统的基本构……………………………………………………………………双面二工位铣钻组合机床PLC控制系统的控制要求…………………………………液压电磁阀动作表及PLC选择…………………………………………………………双面二工位铣钻组合机床的逻辑控制流程…………………………………………第四章PLC的硬件系统…………………………………………双面钻铣组合的控制PLC外部接线…………………………………………………双面钻铣组合的控制顺序功能图(见下图)……………………………………………双面钻铣组合的控制步进梯形图(见附录)……………………………………………元件清单………………………………………………………………………………总结………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………致谢……………………………………………………………附录……………………………………………………………任务书学生姓名文雄专业班级机电班指导教师王昭同论文题目双面钻铣组合机床PLC电气控制系统设计研究的目标、内容及方法任务:.熟悉工艺要求及对电气控制要求.进行PLC选型,绘制组合机床PLC控制系统功能表图。。.绘制PLC控制系统梯形图。.绘制组合机床PLC控制系统硬件接线图。.对系统所需的电器元件进行选择编制元器件明细表。编写设计说明书。要求:实现组合机床一次加工工艺流程如图所示。能进行半自动循环和手动调整操作。系统要有必要的电气保护。设置必需的照明灯及各种指示灯。分阶段完成的工作、年月查阅资料进行功能设计完成总体方案的设计。、年月完成各功能模块的设计程序编写与程序调试。、年月完成硬件的安装与调试、年月完成设计报告的编写、年月之前完成设计的改进、完善工作、年月进行毕业答辩系(部)主任意见开题报告一、课题来源由辅导老师提供二、设计目的和意义㈠研究目的了解双面组合机床的工作原理分析组合机床的控制电路PLC型号选择(分析控制电路确定需要输入输出点数从而选择适当的PLC型号以满足控制要求)画出PLC的外部接线图(包括IO地址的分配、以及所需的接触器按钮开关等电器。)㈡研究意义通过对双面铣钻组合机床的研究制作来实现组合PLC机床的设计使理论知识与实践更好结合、提高综合运用所学知识和设计能力的目的。普通车床是应用非常广泛的金属切削工具,目前采用传统的继电气控制的普通车床在中小企业人大量使用。由于继电器系统接线复杂,故障诊断与排除困难并存在:触电易被电弧烧坏而导致接触不良机械方式实现的触点控制反应速度慢继电器的控制功能被固定在线路中功能单一灵活性差等缺点。因而造成了这些企业的生产率低下效益差反过来这些企业有没有足够的资金购买新的数控机床。因次当务之就是急对这些普通车床进行技术改造以提高企业的设备利用率提高产品的质量和产量。由于PLC具有通用性适应性强完善的故障自诊断能力且维修方便可靠性高及柔韧性等优点。在可编程序控制器问世之前继电器接触器在工业领域中占主导地位。继电器接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。如果生产工艺或生产任务发生变化就必须重新设计改变硬件结构这样造成时间和资金的浪费。另外大型控制系统用继电器和接触器控制使用的继电器数目越多控制的体积越大耗电多且继电器触电为机械触点工作频率较低在频繁动作的情况下寿命较短造成系统故障系统可靠性差。为了解决这一问题早在年美国最大的汽车制造商通用汽车公司为了适应汽车型号不断翻新以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势提出要用一种新型控制装置来取代继电器接触器控制装置并且对未来的新型控制装置做具体的设想药把计算机的完备功能以及灵活性、通用性号等优点溶于新的控制装置中且要求新的控制装置编程简单使得步熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便、的有点而设计制造和发展的这就使得PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点:可靠性高抗干扰能力强通用性强使用方便采用模块化结构使系统组合灵活方便编程语言简单、易学便于掌握系统设计周期短对生产工艺改变适应性强安装简单调试方便、维护工作量小。三、国内外现状和发展趋势在我国组合机床已有年的发展历史其科研和生产都具有相当的基础应用也以深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品和更新进行技术改造提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。他的特征是高效、高质、经济实用而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制他的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件完成钻孔、扩孔、铰孔加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台在孔内镗各种形状槽以及铣削平面和成行面等。组合机床的分类繁多有大型组合机床和小型组合机床有单面、双面、三面、卧式、立式、复合式还有多工位回转台式组合机床等随着技术的不断进步一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐他应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换配以可编程序控制器(PLC)、数字控制(NC)等。能任意改变工作循环控制和驱动系统并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外近年来组合机床加工中心、数控组合机床等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术合性很高技术专业产品是根据用户特殊要求而设计的他涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总技术水平比发达国家要落后国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大并使产品成本提高。因此市场不断要求我们开发新技术、新工艺研制新产品由过去的“刚性”机床结构向“柔性”化方向发展满足用户需求真正成为刚柔兼备的自动化装备。四、设计内容、途径及技术路线㈠研究内容.实现PLC机床的设计。.PLC代替继电器接触器电气控制电路。.建立PLC控制模型并实现仿真。.完成硬件设计和软件编程并进行调试㈡研究途径收集相关资料和文献系统学习PLC控制系统按照继电器接触器控制电路选择PLC号在PLC编程软件上建立完整仿真模型制作硬件和软件并调试。㈢技术路线.熟悉组合机床PLC控制系统在生活中的应用。.运用FXPGWINC软件按照所设计电气控制进行编程在仿真机上进行仿真并和继电器接触器控制系统作比较更进一步认识PLC。.保证组合机床在各传动链中保持良好的机械特性并对其在调试中能进行检修熟悉机床内部结构和各个电机所控制执行件。.实现组合机床加工工艺流程。五、设计工作的主要阶段、进度和指标阶段起始日期终止日期进度技术指标第一阶段完成选题和资料收集丰富全面第二阶段控制器设计仿真及训练符合精度要求第三阶段完成硬件设计和软件编程设计合理结构化、模块化第四阶段进行在线调试实现制动控制第五阶段编写论文准备答辩详细全面六、最终目标及完成时间所设计的PLC控制系统能准确无误的完成各个控制环节在实验台上进行调试并能进行自动循环和手动调整操作。年月完成论文“双面钻铣组合机床PLC电气控制系统设计”。七、现有条件及必须采取的措施PLC可编程控制器实验室电气自动化控制实验室电子电路实验室电工实验室。必须措施:现有条件上还需开发基于PLC控制机床并编制相应控制软件。八、协作单位及要解决的主要问题协作单位:学院PLC实验室。所要解决本课题的主要问题是:控制策略的开发和仿真以及PLC的设计、制作和调试。如条件允许需解决:购买专用于PLC开发的集成芯片及开发软件购买用于继电器接触器电路设计的较精确的实验仪器及电控产品开发周期的快速成型系统软件。摘要双面二工位铣钻组合机床是由双面铣床和双面钻床组合而成具体加工对象是对较大型壳体零件的粗加工。组合机床为卧式设置液压动力滑台为移动工作台采用行程控制和液压传动可作半自动循环加工和手动调整。工件的装夹采用具有油路失电夹紧功能的液压控制系统夹紧(放松)被加工零件在一次半自动循环中工件经过两个工位进行铣、钻加工(每个工位都经过快速进给和工作进给两步)两个工位各完成一道加工工序。第一工位为双面铣床:左右两个铣头安装在工作台的两边铣刀作旋转运动在工作台由快进转为工进时对夹紧在工作台上的工件铣削加工。第二工位为双面钻床由左右两个钻头箱构成钻孔过程分为两个工步。双铣头铣削后工作台携夹紧的工件继续前进至死挡铁停止。此时工作台不动左右钻头箱(各两台电动机)先由快速进给电动机进行空操作的快进继而快进电动机断电并由电磁制动器制动钻头电动机得电对夹紧固定在工作台上的工件进行工进钻削加工完毕后钻头电动机断电快速电动机反相序得电电磁制动器松开制动电动机反转带动钻头箱快速退回。只有当左、右钻头箱全部退到原位后才允许液压工作台快速退回原位。液压工作台快速退回原位后工人松开并卸下工件后进行第二个壳体零件的加工整个控制系统采用行程和压力控制。被加工零件的夹紧(放松)由具有油路失电夹紧功能的液压控制系统完成。AbstractThesecondstagedoublesidedmillingdrillingmachineisacombinationofdoublesidedmillinganddoublesideddrilling,thespecificprocessingobjectislargerpartsoftheroughshellCombinedmachineishorizontal,sethydraulicpowerslipwayformobileworkstations,usingtripcontrolandhydraulictransmissionitcanbeusedforsemiautomaticprocessingcycleandmanualadjustmentClampingofworkpieceuseshydrauliccontrolsystem(relaxation)whichhascircuitlostelectricalclampingfunctiontoclampprocessedparts,inasemiautomaticcycle,theworkpiececarriedouttwopositionmilling,drillingprocess(Foreachpositionhavebeenquickfeedandfeedtwostep),eachofthetwopositioncompletesthedigitalprocessingThefirstpositionisthedoublesidedmilling:Millingheadinstallstwosidesoftheworktable,millingcutterdoesrotarymovement,inthetabletoworkfromthefastforwardintothetimetableforclampingtheworkpieceinthemillingprocessThesecondpositionisatwosideddrillitconsistsoftwodrillboxDrillprocessconsiststwopositionsDualmillingheadmilling,thetablecarryingtheworkpiececlampingblocktomoveforwardtodeathtostopironFixedtableatthistime,fastforwardandthenbytheelectromagneticmotorbrakepower,theclampingfixedintheworkpiecetabletoworkintothedrilling,processingpowerafterthedrillmotor,fastmotorsequencewasreversedphaseelectricity,electromagneticbrakereleasethebrake,motordriveninvertedbitmequickreturnOnlyafterbothoftheleftandrightbacktositu,allowhydraulictablebacktositurapidlyAfterhydraulictablereturntositurapidly,theworkersletgoandunloadtheworkpiece,thesecondshellpartsforprocessing,theentirecontrolsystemusetripandpressurecontrolClampingpartsprocessed(relaxed)iscompletedbyalossofelectriccircuitclampfunctionhydrauliccontrolsystemsKeywords:SemiautomationcircleMoveadjustmentFastforwardBrake关键字梯形图,工进,快进,顺序功能图,组合机床第一章绪论设计概述设计随着现代工业技术的快速发展自动化水平的不断提高组合机床的研究成为机器制造业的一个重要方向。制造技术的发展和提高对国民经济的发展起着重要支柱作用。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化可根据需要灵活配置能缩短设计和制造周期。因此组合机床兼有低成本和高效率的优点在大批、大量生产中得到广泛应用并可用以组成自动生产线。继电器控制系统通过许多继电器采用硬接线的方式来完成控制功能。其接线多而复杂体积大、功耗大系统可靠性差。PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便、的优点而设计制造和发展的这就使得PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点:可靠性高抗干扰能力强通用性强使用方便采用模块化结构使系统组合灵活方便编程语言简单、易学便于掌握系统设计周期短对生产工艺改变适应性强安装简单调试方便、维护工作量小。随着PLC的广泛应用和机床电气控制技术的不断发展,利用PLC实现对组合机床的自动控制,有着广阔的前景。对于机械电气结合控制的组合机床电气控制系统起着重要的神经中枢作用。我们在设计组合机床电气控制系统的时候应根据组合机床的控制特点和工艺流程选择合适的控制方案先设计出组合机床的功能表图然后根据各工步的激活情况和主令转换情况设计出满足机床控制要求的电气控制系统随着PLC控制技术日益成熟并得到越来越广泛的应用利用原有的继电器接触器控制电路设计PLC控制系统或直接进行PLC控制系统的设计都能很好地满足组合机床自动化控制的要求。本次设计如下:概述机床的主电路由台Y系列三相交流异步电动机及控制元器件组成由于各电动机均在KW以下采用直接起动控制。工作台和电动机之间的配合与联锁符合双面二工位铣钻组合机床的工艺要求。因为空操作的原因铣削前要求工件快进到规定位置工进铣削加工此时钻头箱以快进转工进的工艺流程对工件钻削钻削完成后必须在两钻头箱全部退回原位钻头确实已离开工件后才允许工作台快速退回。控制回路除了电气基本保护外还设置“电隔离保护”以提高安全性。机床电气控制系统满足半自动循环加工工艺和手动调整工艺的需要。各电动机和工作台的运动在工艺上具备必要的配合和联锁。本系统主电路供电电压为交流V控制电路电压V直流控制电路为桥式全波整流电压V指示灯电路电压为交流V。进行PLC硬件系统设计时考虑必要的硬件联锁及不同电压种类和等级的分组。编写的PLC控制程序必须上机通过模拟调试调试时可采用模拟调试开关板和灯泡进行。设计依据双面二工位铣钻组合机床是由双面钻床和双面铣床组合而成具体加工对象是对较大型壳体零件的粗加工。组合机床为卧式采用行程控制可作半自动循环加工和手动调整。在一次半自动循环中工件经过两个工位进行铣、钻加工(每个工位都经过快速进给和工作进给两步)两个工位各完成一道加工工序。第一工位为双面铣床:左右两个铣头安装在工作台两边铣刀作旋转运动在工作台由快进转为工进时对夹紧在工作台上的工件铣削加工。第二工位为双面钻床由左右两个钻头箱构成钻孔过程分为两个工步。此时工作台不动左右钻头箱(各两台电动机)先由快速进给电动机进行空操作的快进继而快进电动机断电并由电磁制动器制动钻头电动机得电对夹紧固定在工作台上的工件进行工进钻削加工完毕后钻头电动机断电快进电动机反相序得电电磁制动器松开制动电动机反转带动钻头箱快速退回。只有当左右钻头箱全部退回到原位后才允许工作台快速退回原位。工作台快速退回原位后工人松开并卸下工件后进行第二个壳体零件的加工整个控制系统采用行程控制。手动调整的特点是按住某个调整按钮后系统相关环节动作松开后关断。组合机床工艺流程如图所示。组合机床工艺流程如图双面二工位铣钻组合机床采用机械、电气相结合的控制方式。其中机械设计是机床的基础电气控制设计起着神经中枢的作用。使机电的结合成为可能。设计技术数据:()进给电动机M:YMkwrminAV△联结()左、右铣削头电动机M、M:YSkwrminAV△联结()左、右钻头箱快速进给电动机M、M:YSkwrminAVY联结()左、右钻头电动机M、M:YLkwrminAV△联结根据大型壳体零件加工要求双面二工位铣钻组合机床需要配置床身、左右铣削头、移动工作台及夹具、左右钻头箱、中间底座个部分。根据生产工艺要求组合机床采用行程控制可作半自动循环加工和手动调整。总计设置台电动机。电动机拖动形式()进给电动机M进给电动机采用连续运转工作方式电动机M的控制方式为连续工作制。电动机轻载起动且只有kw可直接全压起动。用两只交流接触器来控制进给电动机M设为KMKM。()左右铣削头电动机M、M由于左、右铣削头电动机起动时铣削头尚未铣削属空载故可直接全压起动各用一只交流接触器对左右铣削头电动机M、M进行单向连续运行控制设为KM、KM。()左、右钻头电动机M、M当M、M起动时钻削头尚未钻削属空载起动设置起动方式为直接全压起动各用一只交流接触器控制。设为KM、KM。()左、右钻头箱快速进给电动机M、M左、右钻头箱快速进给电动机M、M的功率只有kw但必须满足钻头箱的快进、快退要求电动机需设置正反向控制。左钻头箱为KM和KM,右钻头箱为KM和KM由于M、M电动机都有制动要求故分别设置两只电磁制动器YB、YB。电磁制动器为断电型制动型。双面二工位铣钻组合机床配置的电动机均在Kw以下满足电动机直接起动的要求可采用直接起动。第二章可编程控制器的发展PLC简介概述.PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能建立柔性的程控系统。国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC的规定:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令并通过数字的、模拟的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料:在工业控制领域中PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。.PLC程序既有生产厂家的系统程序又有用户自己开发的应用程序系统程序提供运行平台同时还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。在自动化控制领域PLC是一种重要的控制设备。目前世界上有多厂家生产多品种PLC产品应用在汽车()、粮食加工()、化学制药()、金属矿山()、纸浆造纸()等行业。PLC采用可编程序的存贮器用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令并通过数字的、模拟的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程其特点是应用面广、功能强大、使用方便已经成为当代工业自动化的主要装置之一在工业生产的所有领域得到了广泛的使用在其他领域(例如民用和家庭自动化)的应用也得到了迅速的发展利用PLC的控制功能完成双面二工位铣钻组合机床进行工件加工的流程与工艺控制本设计在完成主电路设计的基础上点完成PLC实施各电机行程控制的程序设计PLC的特点。.可靠性高抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术采用严格的生产工艺制造内部电路采取了先进的抗干扰技术具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说使用PLC构成控制系统和同等规模的继电接触器系统相带有硬件故障自我检测功能出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一故障也就大大降低。此外PLC可以编入外围器件的故障自诊断程序使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了.配套齐全功能完善适用性强PLC发展到今天已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外现代PLC大多具有完善的数据运算能力可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展使用PLC组成各种控制系统变得非常容易.易学易用PLC作为通用工业控制计算机是面向工矿企业的工控设备。它接口容易编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。.过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机PLC能编制各种各样的控制算法程序完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。.数据处理现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较完成一定的控制操作也可以利用通信功能传送到别的智能装置或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统如无人控制的柔性制造系统也可用于过程控制系统如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。.通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展工厂自动化网络发展得很快各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口通信非常方便PLC系统的基本构成.三菱公司前几年刚刚投入市场的小型可编程序控制器可以单机运行也可以进行输入输出和功能模块的扩展。它的价格低廉结构小巧可靠性高运行速度快继承和发挥可它在大、中型PLC领域的技术优势有极丰富的指令集具有强大的多种集成功能和实用性其性能价格比非常高所以它在各个行业中的应用得到迅速推广在规模不太大的控制领域是较为理想的控制设备。.PLC硬件系统的配置方式采用整体式加积木式即主机中包含一定数量的输入输出点同时还可以扩展IO模块和各种功能模块。图一个完整的系统组成图模块的扩展在双面二工位铣钻加工机床控制中我们选用二个EM对输入扩展和个EM对输出扩展。(个输入个输出).基本单元基本单元有时又称做CPU模块也有的称之为主机或本机。它包括CPU模块、存储器、基本输入输出点和电源等是PLC的主要部分。实际上它就是一个完整的控制系统可以单独完成一定的控制任务。.扩展单元主机IO点数量不能满足控制系统的要求时用户可以根据需要扩展各种IO模块所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的IO点数是由多种因素共同决定的。.特殊功能模块当需要妄称某些特殊功能的控制任务时需要扩展功能模块。它们是完成某种特殊控制任务的一些装置。.相关设备相关设备是为充分和方便地利用系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备、人机操作界面和网络设备等。.工业软件工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机软件等几大类构成。图工业软件构成图.双面二工位铣钻组合机床介绍双面二工位铣钻组合机床的结构组成.由台Y系列三相交流异步电动机及控制元器件组成由于各电动机均在kw以下允许采用直接起运控制。液压工作台和电动机之间的配合与联锁必须符合双面二工位铣钻组合机床的工艺要求。因为空操作的原因铣削前要求工件快进到规定位置工进铣削加工铣削完成后第二次快进到规定位置后第二次工进至死挡铁停留。此时钻头箱以快进转工进的工艺流程对工件钻削钻削完成后必须在两钻头箱全部退回原位钻头确实已离开工件后才允许工作台快速退回。控制回路除了电气基本保护外还应设置“电隔离保护”以提高安全性。机床电气控制系统应能满足半自动循环加工工艺和手动调整工艺的需要。各电动机和工作台的运动在工艺上都应具备必要的配合和联锁。本系统主电路供电电压为交流V控制电路电压V直流控制电路为桥式全波整流电压V指示灯电路电压为交流V。进行PLC硬件系统设计时应考虑必要的硬件联锁及不同电压种类和等级的分组。编写的PLC控制程序必须上机通过模拟调试调试时可采用模拟调试开关板和灯泡进行调试时应有必要的记录。.双面二工位铣钻组合机床是由双面铣床和双面钻床组合而成具体加工对象是对较大型壳体零件的粗加工。组合机床为卧式设置液压动力滑台为移动工作台采用行程控制和液压传动可作半自动循环加工和手动调整。工件的装夹采用具有油路失电夹紧功能的液压控制系统夹紧(放松)被加工零件在一次半自动循环中工件经过两个工位进行铣、钻加工(每个工位都经过快速进给和工作进给两步)两个工位各完成一道加工工序。第一工位为双面铣床:左右两个铣头安装在工作台的两边铣刀作旋转运动在工作台由快进转为工进时对夹紧在工作台上的工件铣削加工。.第二工位为双面钻床由左右两个钻头箱构成钻孔过程分为两个工步。双铣头铣削后工作台携夹紧的工件继续前进至死挡铁停止。此时工作台不动左右钻头箱(各两台电动机)先由快速进给电动机进行空操作的快进继而快进电动机断电并由电磁制动器制动钻头电动机得电对夹紧固定在工作台上的工件进行工进钻削加工完毕后钻头电动机断电快速电动机反相序得电电磁制动器松开制动电动机反转带动钻头箱快速退回。只有当左、右钻头箱全部退到原位后才允许液压工作台快速退回原位。液压工作台快速退回原位后工人松开并卸下工件后进行第二个壳体零件的加工整个控制系统采用行程和压力控制。被加工零件的夹紧(放松)由具有油路失电夹紧功能的液压控制系统完成。.手动调整的特点是按住某个调整按钮后系统相关环节动作松开后关断。双面二工位铣钻组合机床采用机械、液压、电气相结合的控制方式。其中机械设计是机床的基础液压控制保证了工作台的进给和被加工工件的夹紧放松电气控制设计起着神经中枢的作用。双面钻铣组合机床的控制主电路在图中设置自动空气断路器QF为双面二工位铣钻组合机床电源开关电源开关本身具有短路和过载的保护功能使控制系统形成双重保护FU~F给各电动机短路断器FR~FR为各电动机过载保护用热继电器零压和欠压保护通过电动机KM~KMKM~KM的电磁机构来实现。双面钻铣组合机床电动机及控制方式根据大型壳体零件加工要求双面二工位铣钻组合机床需要配置床身、左右铣削头、移动工作台、夹具、左右钻头箱、中间底座个部分。根据生产工艺要求组合机床采用行程控制和液压传动可作半自动循环加工和手动调整设置液压动力滑台为移动工作台采用具有油路失电夹紧功能的液压控制系统夹紧(放松)被加工零件总计设置台电动机。液压泵电动机M液压泵采用连续运转工作方式电动机M的控制方式为单向连续工作制。液压泵电动机轻载起动且只有kW可直接全压起动。用一只交流接触器来控制液压泵电动机M设为KM。左右铣削头电动机M、M由于左、右铣削头电动机起动时铣削头尚未铣削属空载故可直接全压起动各用一只交流接触器对左右铣削头电动机M、M进行单向连续运行控制设为KM、KM。左、右钻头电动机M、M当M、M起动时钻削头尚未钻削属空载起动设置起动方式为直接全压起动各用一只交流接触器控制。设为KM、KM。左、右钻头箱快速进给电动机M、M左、右钻头箱快速进给电动机M、M的功率只有kW但必须满足钻头箱的快进、快退要求电动机须设置正反向控制每台电动机设置两个交流接触器。左钻头箱快速电动机的正、反转接触器设为KM、KM右钻头箱快速电动机的正、反转接触器设为KM、KM。由于M、M电动机都有制动要求故分别设置两只电磁制动器YB、YB。电磁制动器为断电制动型钻头箱快进时得电松开快进转工进时断电制动快退时得电松开回到原位时制动。双面二工位铣钻组合机床配置的电动机均在kW以下满足电动机直接起动的要求可采用直接起动除钻头箱快速进给电动机有正反向控制的要求外其余电动机均为单方向起停控制。考虑到短路保护、过载保护、零电压和欠电压保护等电气控制电路的基本保护设计主电路如图所示(附图)双面二工位铣钻组合机床PLC控制系统的设计PLC在工业生产中的应用和设计的具体做法就是选用合适的PLC机型在了解设备的控制要求确定了被控对象和元件之间的逻辑控制关系后把PLC的各种指令进行组合嵌套利用各种控制结果及逻辑关系完成信号相互传递、联锁、转换等逻辑控制设计也PLC控制系统梯形图。然后将PLC与现场必要的外围设备连起来构成一个硬件系统写入编制好的用户程序对生产设备的生产过程进行控制实现被控对象的工艺要求。PLC不但可以直接把电器元件接在IO端而且还有很强的驱动能力。可直接驱动接触器和电磁阀等执行元件工作在工业控制中具有广泛的通用性。利用PLC的强大的指令系统和灵活的编程方法可使设计PLC控制系统非常方便PLC控制的软硬件系统设计可同时进行。第三章PLC的系统设计硬件系成统的基本构对于电气控制设备任何PLC控制系统的设计都是在控制方式和电动机技术数据确定以后进行的是设备控制要求和工艺流程的具体化。PLC控制系统设计应该遵循以下原则:()应最大限度地满足生产机械的工艺要求并能根据需要方便地进行修改。()整个PLC控制系统及控制电路安全可靠简单具有较高的性能价格比。()合理地选择PLC机型及电器元件。()容易掌握便于操作和维修。双面二工位铣钻组合机床PLC控制系统的控制要求机床开始工作时。首先起动液压泵电动机M且每次工作循环结束时M并不停止。机床具有半自动循环和手动调整两种工作方式。两种工作方式由方式选择开关SA切换SA为半自动循环SA为手动调整。能实现半自动循环工艺流程。能用按钮实现工作台、电动机、电磁阀等所有功能的点动调整。进行“电气隔离”及必须的电路基本保护。双面二工位铣钻组合机床采用机械、液压、电气相结合的控制方式。其中机械设计是机床的基础液压控制保证了工作台的进给和被加工工件的夹紧放松电气控制设计起着神经中枢的作用。液压电磁阀动作表及PLC选择液压控制回路电磁阀及压力继电器动作表如表1所示。表1液压电磁阀动作表YVYVYVYVYVSP原位工件夹紧+滑台快进+++滑台工进++死挡铁+++滑台快退++工件松开+统计双面二工位铣钻组合机床PLC输入元器件、执行元器件及IO点数输入部分点数工作方式选择开关按钮SB行程开关SQ压力继电器SP总计输出部分点数接触器KM电磁阀YV电磁制动器YB指示灯HL总计根据双面二工位铣钻组合机床工艺要求液压泵电动机M的电源接触器LM和起动按钮SB停止按钮SB等都不进入PLC控制程序。PLC机型的选择:.参照PLC的IO点数本设计选用FXMR型PLC作为组合机床PLC控制系统的机型。.FXMR型PLC的基本单元是具有个IO点独立工作系统包括个输入点个输出点及工作状态指示灯等双面二工位铣钻组合机床的逻辑控制流程初始步步为等待(停止)步这时组合机床的电源尚未送电整台机床处于停止待命状态各种指示灯均应在熄灭状态。设置自动空气断路器为组合机床电源总开关。当自动空气断路器QF接通时系统从步转换到步激活步关断步。电源指示灯和按钮指示灯均点亮并保持。当自动空气断路器断开时步退回步全部指示灯熄灭机床又处于停止(等待)状态。自动空气断路器QF电源变压器TC电源指示灯HL。按下起动按钮SB液压泵电动机电源接触器KM线圈得电并自锁液压泵电动机M起动为系统输出压力油液液压系统的电磁阀全部不得电。由于液压阀YV断电时卸荷液压泵空载运转泵出的油液以极低的压力返回油箱达到节约功率、减小系统发热、延长液压泵使用寿命的目的。步属开启液压泵电动机的接触器控制电路不进PLC控制程序。具体控制电路见图。当KM得电后步被激活系统进入选择序列。工步为空阶段在功能表图中不执行任何运作定义为选择工步。系统在步时PLC得电此时液压泵电动机M已经开始工作为半自动循环和手动调整做好液压上的准备。液压泵起动是组合机床加工的基础。为能方便地进行半自动循环和手动调整根据组合机床结构组成和加工特点系统设置了方式选择开关SA作为半自循环工作方式和手动调整工作方式的转换。其中SA为半自动循环工艺位。当SA为真时系统转到步进入半自动循环状态。SA是手动调整位作用是完成组合机床各控制五一节的点动调整。当SA为真时系统由步转入步进入手动调整序列。根据顺控理论:一个活动步后紧接着有几个后续步供选择的结构形式称为选择序列。选择序列的各个分支部有各自的转换条件当上一步为活动步时各条支路的转换条件均有效但没有同时转换的可能只会作出排它性选择沿其中一条支路发展和演化。所以从步开始系统分为二支选择序列。根据某支序列中转换条件为真的转换主令系统有选择地进入半自动循环序列或手动调整序列。方式选择开关SA起着联锁半自动循环工艺和手动调整工艺的作用。将方式选择开关扳至SA位系统选择半自动循环序列开通步关断步进入半自动循环工作方式。根据组合机床的工艺要求步向下应设定为两条选择性分支序列。转换条件分别是是手动调整转换开关SA和工件夹紧按钮SB。操作者在进入半自动循环后若想重新手动调整可扳动转换开关SA至点动调整工艺位。由于转换条件SA为真系统通过步和步重新开通手动调整序列关断半自动循环工步步。若SA置位即SA为真系统进入半自动循环序列。操作者按下夹紧按钮SB卸荷电磁阀YV通电换向切断其直回油路为系统送出压力油液。左、右夹紧电磁阀YV、YV同时得电被加工工件由液压系统夹紧。工件夹紧后液压系统压力升高由于液压控制回路中设置了压力继电器SP、SP当工件真正夹紧后左、右夹紧液压回路中压力继电器SP、SP动作。为工作台快进和铣头电动机旋转做好准备。待工件真正夹紧后设定好的压力继电器SP、SP动作为激活下一工步做好准备。按下半自动循环工作按钮SB如果工件已真正夹紧左、右铣头电动机的电源接触器KM、KM会得电并自锁。铣头电动机M、M拖动铣刀旋转同时液压阀YV、YV得电快速向前进给油路接通工作台向前快进。工作台快进到预定位置时压下快进I转工进I行程开关SQ使YV断电(YV继续通电)快速油路被截断液压工作台转为工作进给快进I转为工进I双面铣床开始铣削加工。液压工作台工进I到规定位置压下工进I转快进II行程开关SQ电磁阀YV、YV再次同时得电快速油路再一次放开液压工作台转为快进II快进。液压工作台快进II到规定位置时压下SQYV再一次断电。系统呈现步相同的控制过程液压工作台快进II转为工进II。当工作台II次工进到位后顶到止挡铁不能再继续向前。液压回路的油压改变压力继电器SP动作左、右铣头电动机的电源接触器KM、KM线圈断电左、右铣头电动机停止旋转。电磁制动器YB、YB得电松开制动左、右钻头箱快进电动机同时得电旋转。根据组合机床的加工工艺工作台止挡铁停留时左、右钻头箱应尽快走完空行程。虽然工艺上并不要求左、右钻头箱快进电动机同时得电但要求两钻头箱全部退回原位后工作台才可后退。故此处设计为并行序列。将左、右钻头箱作为并列的两个分支。SP是使左、右钻头箱快进的主令转换信号、工步同时被激活左、右钻头箱钻削完成后退回至两钻头箱全部退回原位后工作台快速后退。当左钻头箱快进到位时压下SQ左快进电动机停转并由断电制动型电磁制动器YB制动左钻头电动机的电源接触器KM得电自锁左钻头电动机M得电拖动钻头工进钻削。当左钻头工进钻削到位后压下SQ左钻头电动机的电源接触器KM断电左钻头电动机M失电工件左钻削工艺完成钻头工进钻削停止。SQ同时使左快进电动机反向接触器KM得电并自锁左快进电磁制动器YB得电松开制动M反向旋转左钻头箱快速退回。工步和上面提到的工步为并列序列同时由死挡铁通过压力继电器SP激活即右钻头箱和左钻头箱同时从工件两面完成“快进工进钻孔钻孔完成后退”的加工工序。和步相似工步为右钻头箱快进当右钻头箱快进到位时压下快进转工进行程开关SQ右钻头箱快进电动机正向电源接触KM断电电磁制动器YB断电制动电源接触器KM得电自锁右钻头电动机M拖动钻头工进钻削加工。当右钻头工进钻削到位后压下SQ右钻头电动机的电源接触器KM断电右钻头电动机M失电钻头工进钻削停止右钻削工艺完成。右钻头箱快进电动机反向电源接触器KM得电并自锁电磁制动器YB得电松开制动M反向旋转右钻头箱快速退回组合机床加工工艺上要求只有在左、右钻削加工完成两钻头箱确实退回原位后才允许液压工作台退回以防止钻头留在工件中而工作台退回造成的工作和钻具的破坏事故。由于左钻头箱原位行程开关SQ和右钻头箱行程开关SQ可能会不同时压合、两个工步有可能出现不同时关断的情况所以在并行序列的结束处应设置、两个等待工步它们不执行任何动作只是实现两个分支序列的相互等待。当、工步均为活动步县转换条件为真时(、两个等待工步的转换条件为表示随时准备转换。见图功能表图)系统将开启工步同时关断两个等待工步。左钻头箱完成钻削加工退回原位压下SQ右钻头箱完成钻削加工退回原位压下SQ左、右钻头箱快进电动机反向电源接触器KM、KM和电磁制动器YB、YB断电两快进电动机断电制动钻头箱停止。此时YV、YV断电YV通电液压工作台快速后退。在组合机床电气控制系统中设置液压工作台原位行程开关SQ当液压工作台快退原位时压下原位行程开关SQ。快退电磁阀YV断电液压工作台原位停止。设置工件松开按钮SB当液压工作台原位停稳后按下工件松开按钮SB左、右夹紧电磁阀YV、YV断电左、右松开电磁阀YV、YV通电时间继电器KT工作松开被加工工件。在工步时时间继电器KT已经得电。到达整定时间后KT动作作为转换主令使左、右松开工件电磁阀YV、YV断电同时使断电卸荷电磁阀YV断电半自动循环的最后工步完成系统返回预备状态以便再次进行半自动循环或手动调整操作。此时液压泵卸荷液压泵及其拖动电动机M无载运行。PLCIO分配根据机床工艺及控制要求选择FXNMR型PLC作为组合机床PLC控制系统的机型。PLC的I/O分配见下表。名称输入点名称输入输出点启动按钮SBX液压泵电动机继电器KMY滑台快进限位SQX左铣电动机继电器KMY滑台工进限位压力继电器SPX右铣电动机继电器KMY左钻头箱快进限位SQX左钻头箱快进继电器KMY左钻头工进限位SQX左钻头箱快退继电器KMY左钻头箱快退限位SQX左钻头工进继电器KMY右钻头箱快进限位SQX右钻头箱快进继电器KMY右钻头工进限位SQX右钻头箱快退继电器KMY右钻头箱快退限位SQX右钻头工进继电器KMY滑台快退限位SQX滑台进给电磁阀YVY手动滑台快进SBX滑台快退电磁阀YVY手动滑台工进SBX滑台进给电磁阀YVY手动钻头箱快进SBX工件夹紧电磁阀YVY手动钻头箱快退SBX工件松开电磁阀YVY手动钻头工进SBX手动自动转换开关SAX手动滑台快退SBX停止按钮SBX第四章PLC的硬件系统双面钻铣组合的控制PLC外部接线双面钻铣组合的控制顺序功能图(见下图)双面钻铣组合的控制步进梯形图(见附录)双面钻铣组合的控制步进梯形图见附录。元件清单名称型号个数额定电流额定电压额定功率异步电机YSAVKM进给电机YMAVKM行程开关SQLXAV接触器KMCJAV按钮SBLAAV熔断器FURCAAV断路器QSDWAV热继电器FRJRAV总结从这次设计我认识到将电气控制图转化为梯形图关键在设计继电器接触器控制电路将顺序功能图转化为步进梯形图能力在于做出顺序功能图。这两种做法相比较下用顺序功能图做较容易些根据工艺流程选定步后画出步序图在根据工艺给定条件做有了此图可很容易做出步进梯形图和相应的程序指令。始调试机床主要由床身、移动工作台、夹具、钻铣滑台、钻铣动力头等组成。移动工作台和夹具用以完成工件的移动和夹紧实现自动加工。钻孔滑台和钻孔动力头、用以实现钻孔加工量的调整和钻孔加工。铣削滑台和铣削动力头用以实现攻铣削加工量的调整和平面加工。工作台的移动和滑台的移动应严格按照时序同步进行两种运动密切配合以提高生产效率。PLC控制系统程序的调试一般包括IO端子测试和系统调试两部分内容良好的调试步骤有利于加速总装调试的过程。可编程控制器具有通用性强使用方便。以数据传递可编程控制器的发展前景很可观PLC与主流计算机合二为一以计算机为基础的可编程控制器是在PLC的CPU模块旁边加插WindowsCPU或在主流计算机总线上插上PLC的CPU板。另外仿真软件的开发远程服务的实现使得硬件的调试技术的服务可以远距离实现也大大提高了PLC的使用效率。我的毕业设计终于完成了,毕业设计不仅是对前面所学知识的一种总结而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多以前老是觉得自己什么东西都会什么东西都懂有点眼高手低。通过这次毕业设计我才明白学习是一个长期积累的过程在以后的工作、生活中都应该不断的学习努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了同学之间互相帮助有什么不懂的大家在一起商量听听不同的看法对我们更好的理解知识所以在这里非常感谢帮助我的同学。总之不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多真是万事开头难不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外还得出一个结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了但真正到用的时候才发现是两回事所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。知识才是硬道理参考文献常晓玲电气控制系统与可编程控制器(M)北京:机械工业出版社。张万忠可编程控制应用技术(M)北京:化学工业出版社,洪志育例说PLC北京:人民邮电出版社,赵承荻电机与电气控制技术(M)北京:高等教育出版社,吴旗传感器与自动检测技术(M)北京:高等教育出版社,王庭有可编程控制器原理及应用(M)北京:国防工业出版社洪志育例说PLC北京:人民邮电出版社,张玉华可编程控制器原理及应用北京:北京大学出版社,廖常初FX系列PLC编程及应用北京:机械工业出版社。张接信组合机床及其自动化北京:人民交通出版社。致谢各位老师下午好!论文是在王昭同导师的悉心指点下完成的在这里我向我的导师表示深深的谢意向各位老师不辞辛苦参加我的论文答辩表示衷心的感谢并对三年来我有机会聆听教诲的各位老师表示由衷的敬意。这篇论文的写作以及软件编程和硬件设计的过程也是我越来越认识到自己知识与经验缺乏的过程。虽然我尽可能地收集材料竭尽所能运用自己所学的知识进行写作但还是存在许多不足之处软件编程和硬件设计并不完备有待改进。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种总结而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多以前老是觉得自己什么东西都会什么东西都懂有点眼高手低。通过这次毕业设计我才明白学习是一个长期积累的过程在以后的工作、生活中都应该不断的学习努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了同学之间互相帮助有什么不懂的大家在一起商量听听不同的看法对我们更好的理解知识所以在这里非常感谢帮助我的同学。。最后我愿在未来的学习和工作过程中以更加丰厚的成果来答谢曾经关心、帮助和支持过我的所有领导、老师、同学和朋友。由于本人水平有限此论文中仍会一些错误和有不足之处尚望各位老师多给予批评和指正。附录EMBEDVisioDrawingPLC外部接线图practicesThedevelopmentofvariousundertakings,requireseachpartytopayandhardworkNofreeridethingundertheSun,ifyoucannotplayavanguardandexemplaryroleofpartymembersisunworthypartymembersBothstaffmembersandnostaffmembers,bothvigorousandresoluteworkingstyle,goodatpolicyadvocacy,andtoperformgooddecisionsofpartycommitteesandGovernments,determinedtocompleteworkassignedbythesuperiorpartyThird,focusonimprovingservice,theabilitypracticesThedevelopmentofvariousundertakings,requireseachpartytopayandhardworkNofreeridethingundertheSun,ifyoucannotplayavanguardandexemplaryroleofpartymembersisunworthypartymembersBothstaffmembersandnostaffmembers,bothvigorousandresoluteworkingstyle,goodatpolicyadvocacy,andtoperformgooddecisionsofpartycommitteesandGovernments,determinedtocompleteworkassignedbythesuperiorpartyThird,focusonimprovingservice,theabilitypracticesThedevelopmentofvariousundertakings,requireseachpartytopayandhardworkNofreeridethingundertheSun,ifyoucannotplayavanguardandexemplaryroleofpartymembersisunworthypartymembersBothstaffmembersandnostaffmembers,bothvigorousandresoluteworkingstyle,goodatpolicyadvocacy,andtoperformgooddecisionsofpartycommitteesandGovernments,determinedtocompleteworkassignedbythesuperiorpartyThird,focusonimprovingservice,theabilityvsd��vsdvsdST

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