自动切割机plc控制系统设计.doc

自动切割机 PLC 控制系统设计石家庄铁路职业技术学院毕 业 设 计自动切割机 plc控制系统设计系 部 电气工程系 专业名称电气化铁道技术指导教师霍俊仪 学生姓名# 二一三年 十二 月自动切割机电气控制系统设计自拟指导教师霍俊仪石家庄铁路职业技术学院电气工程系2011 级毕业设计（论文）任务书题目名称课题来源起止日期2013 年 12 月 1 日 至 2013 年 12 月 28 日设计内容、主要技术参数与工作具体说明和要求见附页。量（计算说明书 、论文字数、图纸张数、外文翻译、计算机应用）课题要求及目标1、课题要求：1）认真分析自动切割机的工作过程，利用 plc 实现其控制要求；2）绘制主电路图、控制原理图、器件布置图和接线图；3）编写 plc 控制程序；2、目标：用 plc 实现自动切割机控制系统的工作要求。使用的工具软件autocad 绘图软件，plc 编程软件。提交的设计资料毕业设计说明书一份；进 度 计 划阶段日期 计划完成工作量指导教师检查意见备注12 月 1日12 月 7（1 周）进行控制任务分析，查阅资料，掌握整个系统的工作原理、工作过程。12 月 8日12 月 14（1 周）进行 plc 选择，功能配置，i/o 分配，进行plc 控制系统的外部电路设计、元器件选择。12 月 15日12 月 21（1 周）进行 plc 控制系统的程序设计模拟调试。12 月 22日12 月 28编写设计说明书及需要提交的其它设计资（1 周） 料 ，准备答辩。自动控制 教研室2013 年 11 月 20 日附页：y 方向是线材前进方向，用由电机拖动皮轮拖动前进，前方有个定距离用的挡板，上面有行程开关，用于判断线材是否到位，如果线材碰到挡板就停止前进。x 方向是切割锯移动方向，初始位置 a 离线材距离较远，当线材到挡板位后，切割锯开始移动（50hz ）。 当移动到距离较近的位置 b 时启动锯片高图2plc实物图速旋转，完成切割动作。当到达 c 点后，切割完成，后退，至 b 点后停止，驱动电机开始驱动线材向前移动。各类部件移动均采用电机驱动方式实现。各个电机的参数如下：驱动线材移动电机：y112s-6 2.2kw，5.6a 950r/min，y 形接法。驱动锯片高速旋转电机：jcb-22，0.15kw ，380v， 0.43a，2790 r/min,y 形接法。驱动锯片架前后移动电机：y90s-4，1.1kw，380v，2.8a，1400 r/min， y 形接法。摘 要自动切割机设备#。关键词：自动切割机；plc；欧姆龙目 录第一章 自动切割机的基本应用.11.1 简介 11.2 切割机注意事项. 1第二章 控制任务分析.22.1 任务分析 22.2 plc 的选型. 3第三章 控制系统图设计.43.1 控制系统原理图设计. 43.2 控制系统元器件的选择. 53.3 控制系统布置图设计.113.4 控制系统外观图设计. 123.5 控制系统接线图设计.13第四章 程序设计. 144.1 控制要求. 144.2 程序流程图. 14第五章 毕业设计总结. 15参 考 文 献 17附录. 18附录一：控制系统原理图.18附录二：控制系统布置图、外观图.20附录三：控制系统接线图.22附录四：元器件清单.23附录五：程序清单.24第一章 自动切割机的基本应用1.1 简介自动切割机是一种加工机床，主要用于加工精确长度的或者误差较小长度的钢材、木材，玻璃等故障的概率就降底，配线减少，便于查找故障和替换部件。1.2 切割机注意事项1、电源线路必须安全可靠，严禁私自乱拉，小心电源线摆放，不要被切断。使用前认真检切割时，工作人员必须偏离砂轮的正面，并做好保护措施。4、停电、休息或离开工作地点时，应立即切断电源，以免发生危险。第二章 控制任务分析2.1 任务分析该自动切割机控制系统的控制任务如下：y 方自动切割机控制系统的控制工作示意图如图 1 所示：图 1 控制工作示意图2.2 plc 的选型据控制任务分析，我们可以得出我们选用的 plc应该是有 9 个输入口和 4 个输出口 ，因此我们选用欧姆龙 cpm1a 系列的 cpm1a-c20，12 入 8 出 。工作电压：24vdc实物图如图 2 所示：安装尺寸：主单元（w*h*d）90*66*70mm 。2.3 i/o 分配控制系统的 i/o 分配见表 1.表 1 i/o 分配表输入输出元器件 plc 位地址元器件plc位地址0.000.01km110.00热继电器 fr30.08第三章 控制系统图设计3.1 控制系统原理图设计3.1.1 主电路设计主电路主要表现电机的接线方式，其中所用的电机都采用星接 ，对电动机必须采用相应的保护措施其中包括过载保护，短路保护。用到的保护原件有断路器和热继电器。主电路如图 3 所示：图 3 主电路图3.1.2 控制电路设计主要体现 plc 的控制接线图 ，plc 采用直流 24v，在设计中用到特殊的直流电源图5 线槽实物图控制电路中体现了各个端子在 plc 的连接点，如图 4 所示：图 4 控制电路图3.2 控制系统元器件的选择驱动所有的元器件的型号和参数列出清单为布置图的绘制做准备。3.2.1 线槽的选择因为线槽用于软线的敷设，没有过多的要求，所以我们选择的线槽只要能够将软线放入即可。如图 5所示：线槽型号：pvc-25*12.5 即满足需求3.2.2 特殊电源的选择因为 plc 用到的电压为 24v，所以需要把交流380v 的电压转换成适用于 plc 的电压 ，所以我们特殊电压源只需把就交流变成直流的 24v 就可以。用到 20 个点的 plc,每个点的额定电流为 12ma，图6特殊电源实物所以共需 240ma 的电流源。电源输出容量为 200ma,但 p=u*i=5.76w,因此选择 sa-24-15 型号的电 源。其中15 表示 15w。电源如图 6 所示：安装尺寸：主单元（w*h*d）97*99*36mm。图3.2.3 接线排的选择接线排的选择根据它所带的最大负荷计算，当三台电机同时工作时，负荷最大 i=8.83a，所以选择 td-15 型的接线排；接线排外形如图 7 所示：安装尺寸：主单元（a*b*h）2.4*30*24mm。l1=10 mm dxa=38mm。xt1：30*126mm,xt2:30*25图7接线排实物图3.2.4 按钮的选择按钮在此设计中包括起动按钮和停止按钮。按钮的开孔直径是 16mm。型号：ds-212 ；如图 8 所示：图8按钮实物图3.2.5 导线的选择电机额定电流为 5.6a、0.43a 、2.8a，共有 3 个电机，当两台电机共同运行时功率较大，电流也就较大，此时电流为 3.23a，电源进线电流 应为额定电流的 37倍 ，电流范围 2340 所以电源进线为 bv-3*10+2*6；电机导线电流大于等于电机额定电流即可，所以电机导线为 bv-2.5，连接面板的电流不需很大，在额定电流以下即可，所以面板导线为 bvr-1.5。如图 9 所示：图9导线3.2.6 低压断路器的选择低压断路器是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流 ，还可以接通和分断短路电流的开关电器。它具有一定的保护功能：过负荷 、短路、欠压、漏电保护等断路器。外形如图 10 所示：安装尺寸：主单元（a*b*h）72*(801.5)*(77.51.5)mm。图 10断路器3.2.7 接触器的选择接触器应用于电力，配电，于用电。接触器广义上指工业中利用线圈留过的电流产生磁场，使触头闭合 ，以 a,因此可以选 cj20-10 型号的接触器 。外形如图 11 所示：安装尺寸：主单元（a*b*h）70*70*70mm。图 11接触器3.2.8 热继电器的选择热继电器是一种过热保护元件，不能用于短路保护，当发热元件的短时电流超唱过额定电流的几倍，它不会瞬动；当长时间过热，如图 12 所示：安装尺寸：主单元（a*b*h）70*47*35mm。图12热继电器3.2.9 行程开关的选择 在此设计中，行程开关 sqb、sqc 、sq、 sqa 选用能自动复位的双转换开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止 、反向运动、变速运动或自动往返运动等。在电气控制系统中，位置开关的作用是实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。用于控制机械设备的行程及限位保护。构造：由操作头、触点系统和外壳组成。型号：dz-1 0g-10外形如图 13 所示：安装尺寸：主单元（a*b*h）70*47*35mm。图13行程开关3.3 控制系统布置图设计我们要根据系统原理图，作出系统的布置图（见附录二 ）。并且在此基础上做出面板的开孔图，在这之前我们要选好要用的所有原件的型号，测量器件的尺寸。在此设计中我用到的元件如下：低压断路器 ，四个接触器，三个热继电器，四个行程开关，接线排。底板布置图如图 14 所示。面板布置图如图 15 所示。图 14 底板布置图图 15 面板布置图3.4 控制系统外观图设计最后 ，我们根据底面和面板的尺寸来绘制出外观图。考虑到节省费用，控制柜的大小要适中，太大了浪费材料，太小了达不到要求 ，而且尺寸还要尽量取整 ，因此选用尺寸为 597*610*200mm，如图 16 所示。图 16 外观设计图3.5 控制系统接线图设计接线图是为了接线方便且不容易出错必须体现出的系统图之一( 见附录三)；如图 17 所示。图 17 接线图第四章 程序设计4.1 控制要求自动切割机的自动工作循环共有 4 个工步：材料到位、锯架移动、锯片启动切割及原位停止，分别由行程开关sq、 sqb、 sqc、sqa 及 sb1 控制循环的起动和工步的切换。其工作原理为：顺序启动 。4.2 程序流程图实现上述控制要求的完整梯形图见附录五。流程图如图 18 所示。图 18 流程图第五章 毕业设计总结转眼间一个月的时间过去了，从开始选题到结束，在这期间我过的很充实，毕业设计是一个重要环节，是大学三年学习的总结和提高。毕业设计是一个漫长的过程，在此期间，通过查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸。每个过程都是对自