机电传动与控制课程设计-车镗专机机电控制系统的设计.doc

机电传动与控制课程设计车镗专机机电控制系统的设计 学部 机械与电气工程学部 专业 机械设计制造及其自动化学号 姓名 指导老师 时间2015.09.10目录一.课程设计的目的-3二.课程设计的内容概述-3（一）车镗专机概述-3（二）车镗专机的控制要求-6（三）设计的任务及要求-6三具体设计-7（一）硬件设计-71.确定输入/输出设备，选择PLC型号-72.PLC输入/输出分配表-83.主电路及PLC外部接线图（见附录）4.电器元件一览表-9（二）程序设计-101.总体结构-102.工作循环图-113.顺序功能图（见附录）4.梯形图（见附录）（三）调试过程及模拟调试电路-11四控制面板及使用说明-12五课程设计的心得体会-13六参考文献-15七附录16一课程设计的目的1进一步巩固本课程所学知识；2掌握一般生产机械PLC控制系统的设计与调试方法；3掌握一般生产机械电气线路的施工设计；4培养查阅图书资料、工具书的能力；5培养工程绘图、书写技术报告的能力。 二.课程设计的内容概述（一）车镗专机概述1、车镗专机的基本组成 车镗专机是用来对台式钻床的立柱进行镗孔加工，同时对孔的右端面进行车销加工的一种自动加工设备，加工工件如图1-1所示。图1-1 加工工件图车镗专机的基本组成如图1-2所示，有工作台、左右动力头、液压站、控制柜等部分。车镗专机床身介绍： 左右机械动力头各有三台电机（快进电机、工进电机、主轴电机）；工作台的移动及工件的夹紧和松开由液压系统驱动；液压站由一台电机拖动。2、工件加工过程 加工过程如图1-3所示，操作者将要加工的工件放在工作台上的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令（按下按钮）。工件自动夹紧，压力继电器动作，左右动力头同时开始镗削加工，左动力头快进，工进到终点后，快退回原位；而右动力头快进、工进至终点后还应进行右端面的车削加工（车刀横进、横退）后才快退。当两动力头都退回原位，此时I工位的粗加工结束，工作台移到II工位，开始进行精镗加工。左右动力头重新启动，快进、工进到终点延时5s后快退回原位，II工位加工结束，工作台退回到I工位，松开工件，一个自动工作循环结束。3、液压系统车镗专机中工作位的转换和加工工件的夹紧与松开是由液压系统实现的，车镗专机液压系统元件如表所示：YV1卸荷SP1+油压到信号YV2+(-)工件松开（夹紧）SP2+工件紧信号YV3+向I工位移动YV5+横进YV4+向II工位移动YV6+横退 车镗专机液压系统元件表注：表中“+”表示得电，“”表示断电（二）车镗专机的控制要求 1）本系统有七台电机：油泵电机、右主轴电机、右快速电机、右工进电机、左主轴电机、左快速电机、左工进电机。2）工作台有两个工位，由液压系统实现两工位的转换和加工工件的夹紧与松开。3）有自动和点动两种工作方式，其中自动工作方式又有三种形式：全自动循环、I工位循环、II工位循环。全自动循环过程是从I工位到II工位再到I工位，I工位循环、II工位循环是指工件只在I工位或II工位时的加工循环。4）手动工作方式包括左、右主轴的点动对刀，左、右动力头的快进与快退点动，手动松开工件、手动移位等。5）具有电源、油泵工作、原位、工作指令等信号的指示。6）具有照明和必要的联锁环节和保护环节。（三）设计任务及要求1）根据设备工艺要求，制定合理的设计方案。2）确定输入/输出设备，选择PLC；3）PLC I/O点分配，绘制PLC外部接线图以及其他外部硬件接线图4）根据车镗专机的控制要求，设计程序总体结构5）编制PLC梯形图程序并调试6）正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表；7）绘制电气接线图，接线并调试；8）整理技术资料，编写使用说明书。三具体设计（一）硬件设计1.确定输入/输出设备，选择PLC型号1）分析被控对象，明确控制要求详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案。2）确定输入输出设备，选择PLC机型根据系统的控制要求，确定系统的输入/输出设备的数量和种类，如输入设备：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等；输出设备：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等，明确这些设备对控制信号的要求，如电压流的大小，直流还是交流、开关量还是模拟量和信号幅度等。据此确定PLC的I/O设备的类型、性质及数量。根据控制要求选择合适的PLC型号并确定各种硬件配置。 最终由系统控制要求、PLC的输入输出设备及I/O口的分布，我们决定选择型号为FX2N-64MR的PLC，既经济又符合要求。3）分配PLC的输入/输出点地址根据已确定的输入/输出设备和选择的PLC，列出输入输出设备与PLC的I/O点的地址分配表，以便于编制控制程序、设计接线图及硬件安装。 2.PLC输入/输出分配表输入输出输入点代号元件名称输入点代号元件名称X00SA1自动控制开关Y00KM4左快进接触器X01SA1手动控制开关Y01KM5左快退接触器X02SA1全自动循环Y02KM8右快进接触器X03SA2I工位循环Y03KM9右快退接触器X04SA2II工位循环Y04KM2左主轴接触器X05SB5启动Y05KM3左工进接触器X06SP1油压到信号Y06KM6右主轴接触器X07SP2夹紧信号Y07KM7右工进接触器X10SQ1右原位限位开关Y10YV2工进夹紧松开电磁阀X11SQ2右工进点限位开关Y11YV3向I工位移动电磁阀X12SQ3右终点限位开关Y12YV4向II工位移动电磁阀X13SQ4横退限位开关Y13YV5车刀横进电磁阀X14SQ5I工位限位开关Y14YV6车刀横退电磁阀X15SQ6II工位限位开关Y15L1工作指示灯X16SQ7横进限位开关Y16L2原位指示灯X17SQ8左原位限位开关X20SQ9左工进点限位开关X21SQ10左终点限位开关X22SB6左点对刀X23SB7右点对刀X24SB8点左快进X25SB9点左快退X26SB10点右快进X27SB11点左快退X30SB12向I工位移动X31SB13向II工位移动X32SB14工件夹紧X33SB15回原位3.主电路及PLC外部接线图（见附录）4. 电器元件一览表设备代码设备型号设备名称规格件数M1JO2-22-4液压泵电动机1.5KW 1410r/min 1M2、M5JO2-41-4主轴电动机4.0KW 1440r/min2M3、M6工进电动机1.1KW 1440r/min2M4、M7快速电机2.2KW 1440r/min2YV电磁阀直流24V 14.4KW6SA1、SA2HZ5-40/16 M16转换开关380V 40A2FU1RL1-60/35A螺旋式熔断器35A1FU2RL1-15/5A螺旋式熔断器5A1FU3、FU5RL1-60/20A螺旋式熔断器20A2FU4、FU6RL1-15/10A螺旋式熔断器10A2TBK500控制变压器380/220V、36V、6.3V1HL1XD1-6.3A信号灯6.3VELJC6照明灯36V1KM1、3、4、5、7、8、9CJ10-10交流接触器10A7KM2、KM6CJ10-20交流接触器20A2SBLA19-11按钮6.3VFR2、FR5JR15-20/2热继电器14A2FR1、3、4、6、7JR10-10热继电器5A5BPDP-25B压力继电器1SQLX5-11限位开关（2） 程序设计1.程序的总体结构 公用程序 X01 CALL P0 X00 CALL P1X33 CALL P2FEND P0 SRET P1 SRET P2 SRET2.工作循环图3.顺序功能图（见附录）4.梯形图（见附录）（三）调试过程及模拟调试电路1.调试过程程序设计好后，先进行模拟调试，就是不带输出设备根据输入/输出模块的指示灯的显示进行调试，发现问题及时修改，直到完全满足符合设计要求。在实验室A405利用已有的按钮和L1L6六个指示灯进行程序调试。2.模拟调试电路 L1 X00 Y10 SA1 L2 X01 Y04 L3 X02 Y00 L4 X03 Y01SA2 L5 X04 Y05SB0 P L6 X05 Y12SB1 L X15SB2 C X10、X17SB3 X11、X20 COMSB4 X12、X21 直流24VSB5 原位 COM 模拟调试电路图四、控制面板及使用说明 控制面板 油 泵 启动 照明 左点对刀 自动 SB4 电源 SB1 SB2 SB5 SA SB6 SA1 关 开 手动SB3 急停 SB7 SB8 SB9 SB10 I循环 右点对刀 左快进 左快退 右快进 SA2 II循环 全单循环 SB15 回原位 SB11 SB12 SB13 SB14 右快退 向I工位 向II工位 工件夹紧 面板使用说明：（1）在使用车镗专机之前先打开油泵，让油泵工作之后，才能选择档位开始工作。（2）选择全自动循环时，将SA1拨至1号档位，SA2拨至1号档位之后，先让左右动力头回原位之后，再按启动按钮进行加工。（3）选择I工位循环时，将SA1拨至1号档位，SA2拨至2号档位之后，先让左右动力头回原位之后，再按启动按钮进行加工。（4）选择II工位循环时，将SA1拨至1号档位，SA2拨至3号档位之后，先让左右动力头回原位之后，再按启动按钮进行加工。 (5)选择手动工作方式时，将SA1拨至2号档位之后，先让左右动力头回原位之后，再按手动功能按钮进行加工。五、课程设计的心得体会两个星期的课程设计即将告一段落，在这两周中我们从表及里，不仅对机电传动、PLC有了巩固性的学习，还通过自己的摸索探究、老师专业性的指导和同学们的相互探讨，最终按时完成了这次课设。这次课设中，总体来说遇到两个大问题：1、 所学知识的遗忘。正所谓：不进则退，不用则废，当所学知识仅停留在书