PLC在三面铣组合机床控制系统中的应用.doc

.目录第一章 课程设计的目的和内容11.1 课程设计的目的11.2 三面铣组合机床概述11.3 三面铣组合机床的控制要求31.4 课程设计的任务和要求3第二章 课程设计的具体内容42.1机械动力滑台的设计42.2 I/O分配表42.3单循环自动工作72.3.1单循环自动工作功能72.3.2 单循环自动工作梯形图82.3.3 左铣头单循环功能132.3.4 左铣头单循环工作梯形图132.3.5右1铣头单循环功能表图172.3.6 右1铣头单循环工作梯形图182.3.7右2铣头单循环功能表图222.3.8 右2铣单循环工作梯形图222.3.9 立头单循环工作梯形图262.4 点动工作梯形图312.5 电气接线图322.6 主电路及照明电路322.7 元器件清单33第三章 科技文献分析353.1 科技文献35第四章 体会心得374.1体会374.2 小结37附录一38附录二39附录三40.第一章 课程设计的目的和内容1.1 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。1.2 三面铣组合机床概述三面铣组合机床是用来对Z512W型台式钻床主轴箱的80、90孔端面及定位面进行铣削加工的一种自动加工设备。下图1为加工工件的示意图 图1.1 加工工件的示意图 1、基本结构 机床主要由底座、床身、铣削动力头、液压动力滑台、液压站、工作台、工件夹紧液压缸等组成。机床底座上安放有床身，床身上安装有液压动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上。床身的两边各安装有一台铣削头，上方有立铣头、液压站在机床附近。2、加工过程 三面铣组合机床的加工过程如图1.2所示。图1.2三面铣组合机床的加工过程操作者将要加工的零件放在工件台的夹具中，在其它准备工作就绪后，发出加工指令。工件夹紧后压力继电器动作，液压动力滑台开始快进，到位转工进，同时启动左和右1铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右1铣头停止，右2铣头开始加工，加工到终点三台电动机同时停止。待加工完全停止后，滑台快退回原位，工件松开，一个自动工作循环结束。操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述加工过程。3、液压系统 三面铣组合机床中液压动力滑台的运动和工件松紧是由液压系统实现的。其液压元件动作情况如表所示。 元 件工 序YV1YV2YV3YV4YV5BP1BP2原 位（+）夹 紧+快 进（+）+工 进（+）+死挡铁停留（+）+快 退（+）+松 开+液压元件动作表4、主要电器参数 电机、滑台、电磁阀参数如下：左、右2铣削头电动机：J02-41-4,4KW,1440r/min,380V,8.4A;立、右1铣削头电动机：J02-32-4,3kW,1430r/min,380V,6.5A;液压泵电动机：J02-22-4,1.5KW,1410r/min,380V,3.49A;电磁阀:二位二通阀Z22 DO-25,直流24V,0.6A,14.4W;二位四通阀Z24 DW-25,直流24V,0.6A,14.4W；二位二通阀Z22 DO-25,直流24V,0.6A,14.4W。1.3 三面铣组合机床的控制要求1、有单循环自动工作、单铣头自动循环工作、点动三种工作方式。2、单循环自动工作过程如图所示，油泵电机在自动工作一个循环后不停机。3、单铣头自动循环工作包括：左铣头单循环工作，右1铣头单循环工作，右2 铣头单循环工作，立铣头单循环工作。单铣头自动循环工作时，要考虑各铣头的加工区间。4、点动工作包括：四台主轴电动机均能点动对刀、滑台快速点动调整、松紧液压缸的调整。5、五台电动机均能单向旋转。6、要求有电源、液压泵工作、工件夹紧、加工等信号指示。7、要求有照明电路和必要的连锁环节与保护环节。1.4 课程设计的任务和要求1、根据要求，画出工作循环图、工作流程图；2、确定可编程控制器机型，画出输入/ 输出分配表；3、绘制控制线路（主电路、控制电路、照明电路）；4、编制PLC梯形图（总体结构图、各功能表图、梯形图程序）；5、正确选择电器元件，列出电器元件、设备清单；6、绘制操作面板、电气接线图；7、整理技术资料，编写使用说明书。 第二章 课程设计的具体内容2.1机械动力滑台的设计1、机械动力滑台由滑台、滑座和双电机（快速及进给电机）传动装置三部分组成。滑台的自动工作循环是靠传动装置将动力传递给丝杠来实现的。 2、机械滑台具有两台进给电动机，一台为快速进给电动机，用来拖动滑台快进和快退运动，由接触器控制快进和快退；3、另一台为工进电动机，拖动滑台工作进给运动，由接触器控制接通。在工进时，只允许工进电机单独工作，快速进给电机由制动器制动。2.2 I/O分配表分配表I/O编号功能符号I0.0自动SA1-1I0.1手动SA1-2I0.2单循环启动SA2-1I0.3左铣头单循环SA2-2I0.4右1铣头单循环SA2-3I0.5右2铣头单循环SA2-4I0.6立铣头单循环SA2-5I0.7启动SB3I1.0工件夹紧SB4I1.1原位SQ1I1.2左、右1铣/工进SQ2I1.3立铣头电动机启动SQ3I1.4右1铣停/右2铣启SQ4I1.5终点SQ5I1.6松开工件SB5I1.7滑台快进SB6I2.0滑台快退SB7I2.1停止SB8I2.2液压泵启动SB9I2.3回原位SB10I2.4左铣头点动SB11I2.5右1铣头点动SB12I2.6立铣头点动SB13I2.7右2铣头点动SB14Q0.0夹紧工件YV1Q0.1松开工件YV2Q0.2滑台快进KM7Q0.3滑台工进KM6Q0.4滑台快退KM8Q0.5左铣头工作KM1Q0.6右1铣头工作KM2Q0.7立铣头工作KM3Q1.0右2铣头工作KM4Q1.1原位指示灯HL1Q1.2液压泵工作信号灯HL2Q1.3工件夹紧指示灯HL3Q1.4加工工件指示灯HL4Q1.5终点指示HL5Q1.6液压泵工作KM52.1I/O分配表2.3单循环自动工作2.3.1单循环自动工作功能 图2.2单循环自动工作功能表2.3.2 单循环自动工作梯形图2.3.3 左铣头单循环功能2.3.4 左铣头单循环工作梯形图2.3.5右1铣头单循环功能表图2.3.6 右1铣头单循环工作梯形图2.3.7右2铣头单循环功能表图2.3.8 右2铣单循环工作梯形图2.3.9 立头单循环工作梯形图2.4 点动工作梯形图2.5 电气接线图见附录（一）2.6 主电路及照明电路主电路包括液压泵电机、四台工作电机及照明电路，加紧、工作两个指示灯。主电路部分有熔断器，继电器KM1、KM2等。各台电机上装有一个电流热继电器具有过载、断相保护。机床的电机、滑台、电磁阀参数（1）左、右2铣削头电动机 JO2-41-4 4.0kw 1440转/分 380V 8.4A（2）右1，立铣削头电动机 JO2-32-4 3.0kw 1430转/分 380V 6.5A（3）液压泵电动机 JO222-4 1.5kw 1410转/分 380V 3.49A(4) 电磁阈：二位二通阈 Z22 D0-25,直流24V，0.6A，14.4W；二位四通阈Z24 DW-25,直流24V，0.6A,14.4W；二位二通阈 Z22 D0-25,直流 24V,0.6A,14.4W(5) 主电路及照明电路：见附录（二) （6）电气控制主电路图：见附录（三）2.7 元器件清单序号名称 符号型号规格数量 备注厂家电话价格(元） 1 按钮 SB1 LA20-11J 1SB1用于急停广东中南电子电器有限公1.52按钮SB2 ,SB3，SB4，SB5，SB6, SB7,SB8，SB9，SB10 LA20-11J 9广东中南电子电器有限公53行程开关SQ1，SQ2，SQ3，SQ4SQ5，SQ6，SQ7, SQ8SQ9，SQ10LX19-111 10天水长城控制电器有限公司 0938-822043324转换开关SA1，SA3，SA4，SA5，SA6 HZ10-10/1 5北京润科机床电器有限公司 010-6437117025转换开关 SA7 HZ10-10/2 1北京润科机床电器有限公司 010-6437117026转换开关 SA2 LW5-15D 1北京润科机床电器有限公司 010-6437117027组合开关 QS HK1-60 1科源电子（深圳市）有限公司 0755-231395638熔断器 FU1 RL6-63/50 1额定电流取50A北京众恒恒信自动化设备有限公司3.59熔断器 FU2 RL6-25/6 1 6A北京众恒恒信自动化设备有限公司3.510熔断器 FU3，FU4 RL6-25/25 2 25A北京众恒恒信自动化设备有限公司3.511熔断器 FU5，FU6 RL6-25/12 2 12A 北京众恒恒信自动化设备有限公司3.5 12 熔断 器 FU7，FU8，FU11FU12 RL6-25/2 4 10A北京众恒恒信自动化设备有限公司3.5 13 熔断 器 FU9，FU10 RL6-25/10 2 10A北京众恒恒信自动化设备有限公司3.514接触 器KM1，KM3，KM4，KM5，KM7，KM8，KM9 CJ20-6.3 7 或CJ20-10北京盛达隆科技有限公司3 15接触 器 KM2，KM6 CJ20-10 2北京盛达隆科技有限公司3 16热继电器FR1，FR3， FR6 JR20-10/9R 3 2.63.8A乐清陆成工控电气有限公15 17热继电器 FR4，FR7JR20-10/11R 2 46A乐清陆成工控电气有限公15 18热继电器 FR2，FR5JR20-10/14R 2 710A乐清陆成工控电气有限公15 19 信号 灯 HL1，HL2AD1-30/111 2额定电压XZ36-1.5W东莞市索康自动化设备有限公5 20信号灯 HL3，HL4AD1-30/111额定电压XZ36-5W5 21照明灯EL1，EL2 JC1-1 2额定电压36V-35W2 22变压器 T BK-1500 1380-220/127/36-6.3上海恒稳 稳压电源有限公司 021-653 14761 20第三章 科技文献分析3.1 科技文献 PLC的经常出现的问题和解决办法为了延长PLC控制系统的寿命，在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设备故障发生点有较明白的估计，也就是说，要知道整个系统哪些部件最容易出故障，以便采取措施。 1.系统故障的概念系统故障一般指整个生产控制系统失效的总和，它又可分为PLC故障和现场生产控制设备故障两部分。PLC系统包括中央处理器、主机箱、扩展机箱、IO模块及相关的网络和外部设备。现场生产控制设备包括IO端口和现场控制检测设备，如继电器、接触器、阀门、电动机等。2系统故障分析及处理（1）PLC主机系统PLC主机系统最容易发生故障的地方一般在电源系统和通讯网络系统，电源在连续工作、散热中，电压和电流的波动冲击是不可避免的。通讯及网络受外部干扰的可能性大，外部环境是造成通讯外部设备故障的最大因素之一。系统总线的损坏主要由于现在PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。所以在系统设计和处理系统故障的时候要考虑到空气、尘埃、紫外线等因素对设备的破坏。目前PLC的主存储器大多采用可擦写ROM，其使用寿命除了主要与制作工艺相关外，还和底板的供电、CPU模块工艺水平有关。而PLC的中央处理器目前都采用高性能的处理芯片，故障率已经大大下降。对于PLC主机系统的故障的预防及处理主要是提高集中控制室的管理水平，加装降温措施，定期除尘，使PLC的外部环境符合其安装运行要求；同时在系统维修时，严格按照操作规程进行操作，谨防人为的对主机系统造成损害。（2）PLC的IO端口PLC最大的薄弱环节在IO端口。PLC的技术优势在于其IO端口，在主机系统的技术水平相差无几的情况下，IO模块是体现PLC性能的关键部件，因此它也是PLC损坏中的突出环节。要减少IO模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，首先要按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干扰源要进行隔离或处理。（3）现场控制设备在整个过程控制系统中最容易发生故障地点在现场，如下：1)第一类故障点(也是故障最多的地点)在继电器、接触器。如该生产线PLC控制系统的日常维护中，电气备件消耗量最大的为各类继电器或空气开关。主要原因除产品本身外，就是现场环境比较恶劣，接触器触点易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。在该生产线上所有现场的控制箱都是选用密闭性较好的盘柜，其内部元器件较其他采用敞开式盘柜内元器件的使用寿命明显要长。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。2)第二类故障多发点在阀门或闸板这一类的设备上，因为这类设备的关键执行部位，相对的位移一般较大，或者要经过电气转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位置转换，或者利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。我厂对此类设备建立了严格的点检制度，经常检查阀门是否变形，执行机构是否灵活可用，控制器是否有效等，很好地保证了整个控制系统的有效性。3)第三类故障点可能发生在开关、极限位置、安全保护和现场操作上的一些元件或设备上，其原因可能是因为长期磨损，也可能是长期不用而锈蚀老化。如该生产线窑尾料球储库上的布料行走车来回移动频繁，而且现场粉尘较大，所以接近开关触点出现变形、氧化、粉尘堵塞等从而导致触点接触不好或机构动作不灵敏。对于这类设备故障的处理主要体现在定期维护，使设备时刻处于完好状态。对于限位开关尤其是重型设备上的限位开关除了定期检修外，还要在设计的过程中加入多重的保护措施。4)第四类故障点可能发生在PLC系统中的子设备，如接线盒、线端子、螺栓螺母等处。这类故障产生的原因除了设备本身的制作工艺原因外还和安装工艺有关，长期的打火、锈蚀等也是造成故障的原因。根据工程经验，这类故障一般是很难发现和维修的。所以在设备的安装和维修中一定要按照安装要求的安装工艺进行，不留设备隐患。5)第五类故障点是传感器和仪表，这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地，并尽量与动力电缆分开敷设，特别是高干扰的变频器输出电缆，而且要在PIC内部进行软件滤波。这类故障的发现及处理也和日常点巡检有关，发现问题应及时处理。6)第六类故障主要是电源、地线和信号线的噪声(干扰)，问题的解决或改善主要在于工程设计时的经验和日常维护中的观察分析。要减小