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机电传动课程设计 三面铣组合机床机电控制系统设计 1 三面铣组合机床机电控制系统设计 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 2 组合机床是由一些通用部件及少量专用部件组成的 多轴 多刀 多工序同时加工 3 4 5 二 三面铣组合机床概述 1 基本结构三面铣组合机床主要由底座 床身 铣削动力头 机械动力滑台 工件松紧油缸等组成 机床底座上安放有床身 床身上一头安装有动力滑台 工件及夹紧装置放于滑台上 床身的两边各安装有一台铣销头 上方有立铣头 6 7 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 快速进给电动机用来拖动滑台快进和快退运动 工进电动机拖动滑台工作进给运动 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 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 机械动力滑台 8 液压系统 工件夹紧 松开由液压系统实现 9 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销加工的一种自动加工设备 加工工件的示意图如图1 1所示 图1 1加工工件的示意图 10 2 工件的加工过程三面铣组合机床的加工过程如图1 2所示 操作者将要加工的零件放在工作台的夹具中 在其他准备工作就绪后 发出加工指令 工件夹紧后压力继电器动作 动力滑台 工作台 开始快进 到位转工进 同时起动左和右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 加工到终点三台电机同时停止 待电机完全停止后 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工作过程 图1 2工件的加工过程 11 3 主要电气参数左 右2铣削头电动机 JO2 41 4 4 0kw 1440转 分 380V 8 4A 立 右1铣削头电动机 JO2 32 4 3 0kw 1430转 分 380V 6 5A 液压泵电动机 JO2 22 4 1 5kw 1410转 分 380V 3 49A 机械动力滑台的电机 JO2 22 4 1 5kw 1410转 分 380V 3 49A 电磁阀 二位四通阀Z24DW 25 直流24V 0 6A 14 4W 12 三 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1 2所示 油泵电机在自动加工一个循环后不停机 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 四台主轴电机均能点动对刀 滑台快速 快进 快退 点动调整 松紧液压缸的调整 手动松开与手动夹紧 5 主轴电机均为单向旋转 快进电机能够正反转6 要求有电源 工件夹紧 加工等信号指示 7 要求有照明电路和必要的联锁环节与保护环节 13 四 设计任务及要求1 确定输入 输出设备 选择PLC 分析确定系统方案 设计合理PLC控制系统 2 绘制PLC外部接线图 3 根据三面铣组合机床的控制要求 画出系统的功能表图4 编制PLC梯形图程序并调试5 正确计算选择电器元件 列出电器元件一览表 6 绘制电气接线图 接线并调试 7 整理技术资料 编写使用说明书 14 课程设计时间安排 两周 第一周 15 第二周 星期一 1 检查 掌握进度 2 检查程序星期一下午 星期三 实验室调试 上机 画图 写设计报告 星期四 答辩 地点 16 课程设计的设计图纸资料如下 1 绘制三面铣组合机床的加工工件示意图 2 绘制三面铣组合机床的加工过程图 工作循环图 3 设计并绘制PLC的I O分配表 4 设计并绘制PLC的外接线I O接线图 按实际PLC的I O接线绘制 5 设计并绘制单循环自动工作图 功能表图 梯形图 6 设计并绘制左铣头 或右1铣头 循环图 功能表图 梯形图 17 7 设计并绘制右2铣头 或立铣头 循环图 功能表图及梯形图 8 设计并绘制PLC的外接线主电路及照明电路图 9 设计并绘制控制面板和液压系统 10 设计手动程序 回原位程序及PLC梯形图总体结构图 11 选择电器元件 列出电器元件一览表 12 编写使用说明书 18 机电传动与控制 课程设计 三面铣组合机床机电控制系统的设计学部 专业 学号 姓名 指导老师 时间 封面 19 主要目录 一 课程设计的目的二 课程设计的内容概述 一 三面铣组合机床概述 二 三面铣组合机床的控制要求 三 设计的任务及要求三 具体设计 一 硬件设计1 确定输入 输出设备 选择PLC型号2 PLC输入 输出分配表3 主电路及 外部接线图4 电器元件一览表 二 程序设计包括工作循环图 功能表图 梯形图 三 调试过程及模拟调试电路四 控制面板及使用说明五 课程设计的心得体会六 参考文献 20 主要参考资料 机电传动与控制 可编程控制器原理与应用 21 PLC控制系统设计与调试步骤 22 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 23 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 24 4 可同时进行PLC的硬件设计和软件设计硬件设计指电气线路设计 包括主电路及PLC外部控制电路 PLC输入输出接线图 设备供电系统图 电气控制柜结构及电器设备安装图等 软件设计即控制程序设计 包括状态表 状态转换图 梯形图 指令表等 控制程序设计是PLC系统应用中最关键的问题 也是整个控制系统设计的核心 程序设计可采用第5章介绍的方法 一般程序设计好后 先要进行模拟调试 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 25 5 进行总装统调将设计好的硬件和软件进行联机调试 先连接电气柜而不带负载 各输出设备调试正常后 再接上负载运行调试 6 修改或调整软硬件的设计 使之符合设计的要求 在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器 执行器和硬接线等方面的问题 以及PLC的外部接线图和梯形图程序设计中的问题 应对出现的问题及时加以解决 如果调试达不到指标要求 则对相应硬件和软件部分作适当调整 通常只需要修改程序就可能达到调整的目的 全部调试通过后 经过一段时间的考验 系统就可以投入实际的运行了 7 整理和编写技术文件技术文件包括设计说明书 硬件原理图 安装接线图 电气元件明细表 PLC程序以及使用说明书等 26 PLC控制系统设计与调试步骤 硬件设计 根据根据控制要求确定输入 输出设备 选择PLC 分配输入 输出点 设计电气线路 被控设备的主电路 PLC输入输出接线图等 软件设计 程序的设计 调试 模拟调试 可用按钮或小开关模拟输入信号 用指示灯模拟负载 通过各种指示灯的亮灭情况了解程序运行情况联机调试 将模拟调试过的程序进一步在线统调 顺序功能图梯形图指令表 27 根据根据控制要求确定输入 输出设备 输入设备 系统有单循环自动工作 单铣头自动循环工作 点动三种工作方式 可以选用转换开关SA进行转换 每个电机的起动停止可以选用按钮SB控制 滑台由快进变为工进 工进变为快退转换由行程开关SQ实现 如图1 3所示 输出设备 工作台的进退和主轴的旋转由电机拖动 电机由接触器KM控制 工件的松紧由电磁阀YV控制 系统要求有电源 工件夹紧 加工等信号指示