基于S7200PLC液压组合机床的控制

编号 1251401140电气控制与 PLC 应用课 程 设 计（ 2012 级本科）题 目：基于 S7-200PLC 液压组合机床的控制 学 院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 吴雪琴 指导教师： 关虎昌 职称： 助教 完成日期： 2015 年 6 月 30 日 二 零 一 五 年 六 月 三 十 日0基于 PLC 的液压传动组合机床控制任务书（本题 IO 点数较多可根据情况对功能做删减）一、 双面单工位液压传动组合机床继电器控制系统图为某双面单工位液压传动组合机床继电器控制的电气原理图。本机床采用 3 台电动机进行拖动，Ml、M2 为左右动力头电动机，M3 为冷却泵电动机。SAl 为左动力头单独调整开关。SA2 为右动力头单独调整开关，通过它们可实现对左右动力头的单独调整。SA3为冷却泵电动机工作选择开关。左右动力头的工作循环如图所示。液压执行元件状态如表 66 所示，其中表示电磁阀，KP 表示压力继电器。自动循环的工作过程如下：SAl、SA2 处于自动循环位置，按下启动按钮 SB2，接触器KMl、KM2 线圈通电并自锁，左、右动力头电动机同时启动旋转。按下“前进”按钮 SB3，中间继电器 KAl、KA2、通电并自锁，电磁铁 YVl、YV3 通电，左、右动力头快速进给并离开原位，行程开关 SQl、SQ2、 SQ5、SQ6 先复位，行程 SQ3、SQ4 后复位。当 S03、S04 复位后，KA 通电并自锁。在动力头进给过程中，靠各自行程阀自动变快进为工进，同时压下行程开关 SQ，接触器 KM3 线圈通电，冷却泵电动机 M3 工作，供给冷却液。当左动力头加工完毕，将压下 SQ7 并顶在死挡铁上，其油路油压升高，KPl 动作，使KA3 通电并自锁；当右动力头加工完毕，将压下 SQ8 并使 KP2 动作，KA4 将接通并自锁。同时 KAl、KA2 将失电，Yvl、 YV3 也将失电，YV2、YV4 将通电，左右动力头将快退。当左动力头使 SQ 复位后，KM3 将失电，冷却泵电动机将停转。左右动力头快退至原位时，先压下 SQ3、SQ4，再压下 SQl、 SQ2、SQ5、SQ6，使 KMl、 KM2 线圈断电，动力头电动机Ml、 M2 断电，同时 KA、KA3、KA4 线圈断电，YV2、YV4 断电，动力头停止，机床循环结束。加工过程中，按下 SB4，可随时使左、右动力头快退至原位停止。机床的过载、短路保护等清读者自己分析。二、双面单工位液压传动组合机床 PLC 控制方案清点继电器控制电路中的按钮、行程开关、压力继电器、热继电器触点。可确定应有21 个输人信号 (4 个按钮、9 个行程开关、3 个热继电器动断触点、2 个压力继电器触点、3个转换开关)，则需占用 21 个输入点。在实际应用中，为节省 PLc 的点数，可适当改变输入信号接线，如将 SQ8 与 KP2 串联后作为 PLc 的一个输入信号，就能减少一个输入点。依此方法可得到 PLC 的输入点分配及接线图如图 612 所示。这时 PLc 的输入点数由 21 点减少至 13 点，这样可以降低设备的成本，然而由于有些接点采用串、并联的形式输入，可能降低输入器件的可靠性和整个控制系统的可靠性。1三、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行液压传动组合机床运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行 PLC 控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现液压传动组合机床的控制要求。四、设计报告课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求” 。0摘要为了进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力；掌握一般生产电气控制系统的施工设计、安装与调试；培养查阅图书资料、工具书的能力；培养工程绘图、书写技术报告的能力，进行双面单工位液压传动组合机床的控制。组合机床是由一些通用部件及少量专用部件组合而成的自动化程度较高的高效专用机床。传统的继电-接触器控制系统存在电路复杂、可靠性差等缺点。而采用 PLC 控制器作为新一代的工业控制装置，具有开发柔性号，接线简单方便，可靠性高等特点。在此次课程设计中，组合机床的控制回路主要是通过继电-接触器电路来控制油路。也就是控制YV1、YV2、YV3 、YV4 、KP1、KP2 这六个电磁阀的通断。而油路是事先设计好的，所以我们只要编写一个程序，使得双面单工液压传动组合机床在 PLC 的控制下，自行完成以下描述的工作流程。关键字：PLC 双面单工 液压传动 组合机床 控制程序1目录摘要 .11、设计的目的和意义 .32、总体方案设计 .42.1 课程设计内容 .42.2 课程设计要求分析 .53、硬件设计 .63.1 液压传动组合机床控制系统 .63.2 PLC 的选型 .83.2.1 PLC 的选型原则 .83.2.2 PLC 选型 .93.3 I/O 分配表 .103.4 外部接线图 .114、软件设计 .124.1 程序设计流程图 .124.2 程序设计梯形图 .135、仿真与调试 .166、设计总结 .187、参考文献 .1921、设计的目的和意义通过对液压组合机床 PCPLC 控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用 PC 对 PLC 工作状况进行监控的方法。为了进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实践中的应用能力；掌握一般生产电气控制系统的施工设计、安装与调试；培养查阅图书资料、工具书的能力；培养工程绘图、书写技术报告的能力，进行液压传动组合机床的控制。组合机床是由一些通用不见及少量专用部件组合而成的自动化程度较高的高效专用机床。传统的继电器-接触器控制系统存在电路复杂、可靠性差、操作难等缺点。而采用 PLC 控制器作为新一代的工业控制装置，具有开发柔性好，接线简单方便，可靠性高等特点。32、总体方案设计2.1 课程设计内容此次课程设计中，组合机床的控制回路主要是通过接触器-继电器电路来控制油路。也就是控制 YV1、YV2、YV3、YV4、KP2、KP2 这六个电磁阀的通断。而油路是事先设计好的，所以我们只要编写一个程序，使得液压传动组合机床在PLC 的控制下，自行完成指定流程。本机床采用 3 台电动机进行拖动，Ml、M2 为左右动力头电动机，M3 为冷却泵电动机。SA1 为左动力头单独调整开关。SA2 为右动力头单独调整开关，通过它们可实现对左右动力头的单独调整。SA3 为冷却泵电动机工作选择开关。自动循环的工作过程如下：SA1、SA2 处于自动循环位置，按下启动按钮SB2，接触器 KM1、KM2 线圈通电并自锁，左、右动力头电动机同时启动旋转。按下“前进”按钮 SB3，中间继电器 KA1、KA2、通电并自锁，电磁铁 YV1、YV3通电，左、右动力头快速进给并离开原位，行程开关 SQ1、SQ2、SQ5、SQ6 先复位，行程 SQ3、SQ4 后复位。当 SQ3、SQ4 复位后，KA 通电并自锁。在动力头进给过程中，靠各自行程阀自动变快进为工进，同时压下行程开关 SQ，接触器KM3 线圈通电，冷却泵电动机 M3 工作，供给冷却液。当左动力头加工完毕，将压下 SQ7 并顶在死挡铁上，其油路油压升高，KP1动作，使 KA3 通电并自锁；当右动力头加工完毕，将压下 SQ8 并使 KP2 动作，KA4 将接通并自锁。同时 KA1、KA2 将失电，YV1、YV3 也将失电，YV2、YV4 将通电，左右动力头将快退。当左动力头使 SQ 复位后，KM3 将失电，冷却泵电动机将停转。左右动力头快退至原位时，先压下 SQ3、SQ4，再压下SQ1、SQ2、SQ5、SQ6，使 KM1、KM2 线圈断电，动力头电动机 Ml、M2 断电，同时 KA、KA3、KA4 线圈断电，YV2、YV4 断电，动力头停止，机床循环结束。加工过程中，按下 SB4，可随时使左、右动力头快退至原位停止。42.2 课程设计要求分析学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行自动售货机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统仿真调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1.设计出硬件系统的接线图、梯形图等；2.系统有启动、停止功能；3.运用功能指令进行 PLC 控制程序设计；4.进行系统调试及其仿真。53、硬件设计3.1 液压传动组合机床控制系统随着 PLC 技术的发展，PLC 产品种类也越来越多，而且功能也日趋完善。不同种类之间的功能设置有着很大的差异，其结构形式、性能、容量、指令系统、价格也不尽相同，适合穿的场合也有个侧重。这既给 PLC 机型选择提供了十分广阔的空间，同时也带来了一定的合理选用难度。PLC 型号选择的基本原则是在满足功能的前提下，追求性价比。因此，合理选择 PLC，对于提高 PLC控制系统技术经济指标有着重要意义。PLC 平均的 I/O 点的价格还比较高。因此应该合理选用 PLC 的 I/O 点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I/O 点最少，但是必须留有一定的余量。本机床用于两个端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁的方法实现位置控制。液压传动机床的工作程序是：（1）快进 左右动力头在 M1 和 M2 的带动下快速前进（2）工