(精品论文)05机电毕业论文

毕业设计说明书 课 题 分度盘磨铣专用机床PLC控制系统设计 学生姓名 彭懿顺 学 号 0506261119 专业班级 机电05-1班 指导老师 孙建华 设计完成日期 2008年5月23日 上海建桥学院机电工程系毕业论文（设计、作业）任务书（任务书须经指导教师指导、审查并签名）学生姓名彭懿顺专业及班级机电05-1班毕业论文（设计、作业）题目分度盘磨铣专用机床PLC控制系统设计任务书内容：（主要研究内容、基本要求、主要参考资料等）1、 学习PLC控制系统设计的基本原则和设计流程2、 学习PLC控制系统的设计步骤和内容3、 根据分度盘磨铣专用机床的控制要求，进行PLC控制系统设计，包括以下内容 PLC选型和输入、输出地址分配 设计电气控制原理图和PLC接线图 设计控制梯形图主要参考资料： 1、可编程控制器应用技术 张万忠主编 化学工业出版社 2、可编程控制器及特殊功能模块应用技术（上册） 李世基主编 3、电气控制与可编程控制器技术 史国生主编 化学工业出版社 毕业论文（设计、作业）进度计划：1、期限：自 2008 年 4 月 1 日起至 2008 年5 月 23 日2、具体进度安排：年 / 月 / 日计 划 完 成 内 容2008年4 月 11日学习PLC控制系统设计的基本原则和设计流程2008年4 月 25日学习PLC控制系统的设计步骤和内容2008年5 月 09日根据分度盘磨铣专用机床的控制要求，进行PLC控制系统设计2008年5 月 16日编写毕业设计说明书2008年5 月 23日毕业设计说明书修改完善、准备答辩指导教师意见：指导教师（签名）： 年 月 日分度盘磨铣专用机床PLC控制系统设计摘要本篇文章介绍了一种利用先进的PLC技术对分度盘磨铣专用机床进行技术改造的方案；并且叙述了PLC的基本原理、PLC的工程设计步骤。该系统用三菱公司的FX2N系列PLC作为控制核心，整个系统利用PLC控制液压阀，实现了磨头的上、下，工作台升、降，液压缸转位、液压缸复位的功能，从而实现了分度盘磨铣专用机床控制系统的自动化功能。关键词：可编程控制器，步进指令，分度盘磨铣专用机床目 录1. 绪论-11.1 专用机床的现状-11.2 可编程控制器控制系统的意义-12. 总体方案的确定-1 2.1 可编程控制器的硬件和工作原理-1 2.2 系统的总体框图-23. 硬件系统的实现-3 3.1 硬件系统的构成-3 3.2 可编程控制器控制系统的设计-54软件的实现-7 4.1 可编程控制器的编程方法-7 4.2 梯形图-75. 结论-9参考文献-101. 绪论 1.1 专用机床的现状机床是制造产品的机械，也称为工作的母体，是装备制造业的核心设备。由于科技的发展，机床能源的供应装置由原来蒸汽机到交流电动机，大大地改善了机床的效率和精度。此时出现了专用机床，但机床都采用传统的继电器接触器控制，其虽结构简单，但存在着触头易磨损，寿命短的缺点。随着人们对生产要求的进一步提高，继电器控制已不在适应社会的需要，此时出现了以可编程控制器控制的专用机床，它是充分利用计算机技术和电子技术与机械电子，以软件代替部分硬件，以电子器件代替部分机械传动，从而提高机床的性能。 1.2 可编程控制器控制系统的意义可编程控制器（PLC）是一种新型的通用控制装置，他将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计，具有功能强、通用灵活、可靠性强、环境适应性好、编成简单、使用方便、体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。近年来，随着可编程控制器的日渐成熟，越来越多设备的控制都采用PLC控制器来代替传统的继电器控制，并取得了很好的经济效益。2. 总体方案的确定 2.1 可编程控制器的硬件和工作原理2.1.1可编程控制器的组成可编程控制器虽然外观各异，但其硬件结构大体相同。主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出器件（I/O接口）、电源及编程设备几大部分构成。2.1.2 可编程控制器的工作原理1） 每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。 2） 输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。3） 一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 4） 元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 5） 扫描周期的长短由三条决定。i. CPU执行指令的速度；ii. 指令本身占有的时间；iii. 指令条数 6） 由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。2.2 系统的总体框图2.2.1分度盘磨铣专用机床的控制要求分度盘磨铣专用机床是一台小型八工位回转工作台式组合机床，磨头上安装磨铣刀具，由磨头电动机驱动运转；旋转磨头的三次上、下运动即是对工件的磨铣加工，这个上、下运动由液压系统实现。台升台转（45）台降台转油缸复位，实际就是带动被加工工件回转45，以便进行下一工位的磨铣加工。分度盘磨铣专用机床的每个工位的工作循环如下图所示分度盘磨铣专用机床专用机床控制要求如下：1) 反映磨头上、下运动到位的检测元件要选用接近开关。2) 本机床的装卸由人工进行。装上元件后要求能自动完成八个工位的加工，进行调整时则要求能进行一个工位的工作循环。必须要求考虑假如能重复进行八个工作循环后自动停机的控制环节。3) 控制线路要在液压泵电动机启动工作后才能工作4) 系统具有程序预选功能。程序选定后，整个加工过程能自动进行。5) 加工过程要求停位准确。各运动之间应有相应的互锁。6) 电源及系统的运行应有相应的指示。7) 其他必要的电气保护措施。3. 硬件系统的实现 3.1硬件系统的构成3.1.1 分度盘磨铣专用机床电动机及控制方式1. 液压泵电动机M1液压泵采用连续运转工作方式，电动机M1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2.2KW，可直接全压起动。用一只交流接触器来控制液压泵电动机M1，设为KM1。2磨头电动机 M2磨头采用连续运转工作方式，电动机M2的控制方式为单向连续工作制。磨头电动机轻载起动，也只有3KW，也可直接全压起动。用一只交流接触器来控制磨头电动机M2，设为KM2。分度盘磨铣专用机床配置的电动机均在7KW以下，满足电动机直接起动的要求，可采用直接起动。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，设计主电路如左图所示。在左图中，设置自动空气断路器QS为分度盘磨铣专用机床电源开关，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，FU12为各电动机短路保护用熔断器。FR12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电源继电器KM12的电磁机构来实现。表3-1 分度盘磨铣专用机床行程开关用途一览表名 称用 途SQG1磨头上升到顶时动作SQG2磨头下降到顶时动作SQ1回转工作台上升到顶时动作SQ3回转工作台回转到顶时动作 续表3-1名 称用 途SQ2回转工作台下降到顶时动作SQ4液压缸复位时压合SQ7I工位时压下其余均放开SQ5磨头上升超行程保护SQ6磨头下降超行程保护表3-2 执行元件电磁阀节拍表名称1YV2YV3YV4YV5YV6YV磨头上+磨头下+台升+台降+液压缸转位+液压缸复位+3.1.2分度盘磨铣专用机床的控制流程1. 分度盘磨铣专用机床的控制流程的逻辑分析及设备的配置初始步:初始步01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，各种指示灯均在熄灭状态。01-02步的转换（转换条件QF）:当自动空气断路器QF接通时，系统从01步到02步，激活02步，关断01步。电源指示灯和按钮指示灯均点亮并保持，反之亦然。02-03步的转换（转换条件SB2）:按下按钮SB2，液压泵电动机电源接触器KM1线圈得电并自锁，液压泵电动机M1起动，为系统输出压力油液，液压系统的电磁阀全部不得电。03-04步的转换（转换条件KM1）:当KM1得电后04步被激活，回转工作台移到到初始位置SQ7。04-05步的转换（转换条件SQ7）回转工作台移到到初始位置SQ7时，电磁阀2YV通电，切换其回油路，为系统送出压力油液。磨头向下移动。05-06步的转换（转换条件SQG2）磨头移到SQG2时，电磁阀1YV通电，同时关断2YV，切换其回油路，为系统送出压力油液。磨头向下移动。06-10步的转换同04-06步（转换条件SQG1或SQG2）10-11步的转换（转换条件SQG1）当磨头移到SQG1时，电磁阀3YV通电，切换其回油路，为系统送出压力油液。工作台上升。11-12步的转换（转换条件SQ1）当工作台上升到SQ1时，电磁阀3YV，5YV通电，切换其回油路，为系统送出压力油液。液压缸开始转位。12-13步的转换（转换条件SQ3）当液压缸转位到SQ3时，电磁阀4YV通电，切换其回油路，为系统送出压力油液。工作台下降。13-14步的转换（转换条件SQ2）当工作台下降到SQ2时，电磁阀6YV通电，切换其回油路，为系统送出压力油液。液压缸开始复位。11-12步的转换（转换条件SQ7）当液压缸复位到SQ7时，系统停止运行。开始拆装零件。 3.2可编程控制器控制系统的设计控制系统的设计3.2.1可编程控制器的选择统计分度盘磨铣专用机床PLC输入元器件、执行元器件及I/O点数。如表3-3所示表3-3 PLC输入元器件、执行元器件及I/O点数输入部分点数按钮SB3行程开关9总计12 续表3-3输出部分点数接触器KM2电磁阀YV6指示灯HL1总计9输入部分点数根据分度盘磨铣专用机床工艺要求, 液压泵电动机M1的电源接触器KM1，起动按钮SB2，停止按钮SB1，指示灯HL的按钮SB3等都不进入PLC的控制程序参照PLC的I/O点数，选用三菱FX2N-32MR型PLC作为组合机床PLC控制系统的机型。其包括16个输入点和16个输出点。3.2.2 可编程控制器控制的I/O分配4软件的实现 4.1可编程控制器的编程方法 4.1.1 顺序控制设计法1步的划分顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并且用编程元件（辅助继电器M或状态器S）来代表各步。2转换条件的确定使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转换条件可能是外部输入信号，也可能是PLC内部产生的信号。3功能表图的绘制根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图。绘制功能表图是顺序控制设计法中最为关键的一个步骤。4梯形图的编制根据功能表图，按某种编程方式写出梯形图程序。 4.1.2 FX2N系列PLC的步进指令步进指令是专为顺序控制而设计的指令。在工业控制领域许多的控制过程都可用顺序控制的方式来实现，使用步进指令实现顺序控制既方便实现又便于阅读修改。FX2N中有两条步进指令：STL（步进触点指令）和RET（步进返回指令）。STL和RET指令只有与状态器S配合才能具有步进功能。如STL S200表示状态常开触点，称为STL触点，它在梯形图中的符号为 ，它没有常闭触点。我们用每个状态器S记录一个工步，例STL S200有效（为ON），则进入S200表示的一步（类似于本步的总开关），开始执行本阶段该做的工作，并判断进入下一步的条件是否满足。一旦结束本步信号为ON，则关断S200进入下一步，如S201步。RET指令是用来复位STL指令的。执行RET后将重回母线，退出步进状态。 4.2 梯形图4.2.1. 梯形图的结构规则梯形图作为一种编程语言，绘制时有一定的规则。在编辑梯形图时，要注意以下几点。1） 梯形图的各种符号，要以左母线为起点，右母线为终点（可允许忽略右母线）从左到右分行绘出。2） 触电应画在水平线上，不能画在垂直分支线上。3） 不包含触电的分支应放在垂直方向，不可水平方向设置，以便于识别触电的组合和对输出线圈的控制路径。4） 如果有几个电路块并联时，应将触电最多的支路块放在最上面。5） 遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程。4.2.2 分度盘磨铣专用机床的PLC控制梯形图5结论毕业设计总算是完成了，在心情彻底放松一刹那，所感受的是一种收获后的喜悦。两个多月的设计，所期待的不仅仅是一个结果。在设计过程中的每一次前进，或许都比那结果要生动具体得多了。因为这个过程的每一次前进，都是对大学三年所学东西的一个深化应用的过程。一次前进，就是一笔财富。毕业设计是对以前所学知识的一次融会贯通的全面检测；是对学生综合运用所学过的知识，提高理论联系实际的设计与分析计算能力的培养；是对学生围绕某项专题收集阅读，分析和运用资料的能力和学生进行独立工作，科学研究和解决工程实际问题的能力的培养。我的课题是分度盘磨铣专用机床PLC控制系统设计。在设计过程中，真正体会到了实践的重要性。广泛深入图书馆，实事求是，认真查阅有关书籍资料，锻炼了自己的分析问题、解决问题的能力。不可否认，在这个过程中，也遇到