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无心外圆砂带磨床控制系统设计【5张CAD图纸和说明书】

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毕业设计
沈凯
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大四 课程设计
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无心 磨床 控制系统 设计 5张 cad 图纸 说明书
资源描述:

目  录


摘 要................................................................Ⅰ


Abstract.............................................................Ⅱ


第1章  绪论..........................................................1

 1.1 本课题研究的背景..........................................1

        1.2 本课题研究的内容和方法....................................1

        1.3国内外的发展现状...........................................1

        1.31液压传动发展现状..........................................1

        1.3.2 PLC的发展现状...........................................2


第2章 液压传动系统的设计

        2.1液压系统工况的分析.........................................2

        2.1.1 位移循环图L—t..........................................3.

        2.1.2速度循环图v—t...........................................3

        2.2液压缸的设计................................................3

        2.2.1液压缸的负载分析..........................................3

        2.2.2初步确定液压缸的工作压力..................................4

        2.2.3液压缸的尺寸计算..........................................5

        2.2.4 液压缸流量的计算..........................................5

        2.3液压泵的确定与所需功率的计算................................5

        2.4阀类元件的选择..............................................6

        2.5滤油器的选型................................................8

        2.6油箱的设计..................................................8

        2.6.1油箱设计要点 .............................................9

        2.6.2油箱容量计算..............................................9



第 3 章 滚轮电机的选择和调速 ...........................................9

3.1滚轮电机的选型及计算.........................................9

        3.2变频器的选用................................................11

        3.3滚轮电机的调速..............................................12

        3.3.1三相异步的调速方式........................................12

        3.3.2变频器的调速原理..........................................15


第4章  PLC的控制设计..................................................16

        4.1 PLC的特点..................................................16

        4.2 PLC的选型原则..............................................16

        4.3机型的选择.................................................17

        4.4控制要求...................................................17

        4.5电气原理图..................................................18

        4.6I/O端口分配表..........................................20

       4.7电器元件的选型.........................................21 

      4.8程序设计与系统流程图...................................23

       4.9程序设及分析...............................................25


第5章  三菱编程软件和仿真软件.........................................29

        5.1三菱编程软件...............................................35

        5.2三菱仿真软件...............................................30

结论...................................................................42

致谢...................................................................43

参考文献...............................................................44

第1章    绪论 


1.1 本课题研究的背景

    心外圆砂带磨床适用于管材、棒材等工件的外圆磨削和抛光,可磨削金属、木材、玻璃、橡胶等材料。随着市场经济的高速发展,对生产的要求也不断提高,对于磨床磨削的要求越来越高,砂带磨床的加工工效甚至超过了普通常规加工工艺,砂带越来越宽,加工精度越来越高,已达到和超过砂轮磨床。如今,由于可编程控制器(PLC)在无心外圆砂带磨床控制系统中的应用范围越来越广泛,为了提高生产效率,PLC控制液压系统对工件上下料在各种机床上也得到了广泛的应用。

1.2 本课题研究的内容和方法

本课题主要是研究PLC控制液压系统,从而在加工生产中实现工件的上下料自动化。而且,这个课题主要是采用实例分析,结合阅读大量的文献和查找资料,寻求出最佳的设计方案。

1.3  国内外的发展现状

1.31  液压传动发展现状

液压传动与控制是以液体(油、高水基液压油、合成液体)作为介质来实现各种机械量的输出(力、位移或速度等)的。它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比,具有传递功率大,结构小、响应快等特点,因而被广泛的应用于各种机械设备及精密的自动控制系统。液压传动技术是一门新的学科技术,它的发展历史虽然较短,但是发展的速度却非常之快。自从1795年制成了第一台压力机起,液压技术进入了工程领域;1906年开始应用于国防战备武器。

第二次世界大战期间,由于军事工业迫切需要反应快、精度高的自动控制系统,因而出现了液压伺服控制系统。从60年代起,由于原子能、空间技术、大型船舰及电子技术的发展,不断地对液压技术提出新的要求,从民用到国防,由一般的传动到精确度很高的控制系统,这种技术得到更加广泛的发展和应用。

在国防工业中:海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。

在民用工业中:有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面,汽车工业、轻纺工业、船舶工业。

另外,近几年又出现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等,均采用了液压技术。

总之,一切工程领域,凡是有机械设备的场合,均可采用液压技术。它的发展如此之快,应用如此之广,其原因就是液压技术有着优异的特点,归纳起来液压动力传动方式具有显著的优点:其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大;液压传动装置体积小、结构紧凑、布局灵活,易实现无级调速,调速范围宽,便于与电气控制相配合实现自动化;易实现过载保护与保压,安全可靠;元件易于实现系列化、标准化、通用化;液压易与微机控制等新技术相结合,构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化


内容简介:
机电综合实验XXXX 大学液压系统的 PLC 控制实验报告书姓名:XXX 班级:XXX学号:XXX指导老师:XXX实验时间:2011/4/22 2011/4/252目 录一 、 实 验 目 的 与 要 求 .3二 、 总 体 方 案 .4三 、 液 压 控 制 回 路 .5四 、 得 失 电 状 态 表 .8五 、 电 气 原 理 图 .9六 、 I/O 端 口 分 配 .11七 、 程 序 设 计 与 系 统 流 程 图 .12八 、 自 我 总 结 .16九 、 程 序 清 单 .18附 录 本 组 成 员 名 单 及 任 务 分 配 .233一 、 实 验 目 的 与 要 求1、 实 验 目 的( 1) 能 熟 悉 基 于 plc 控 制 的 液 压 系 统 开 发 流 程 , 并 设 计 一 个 具 体 的 气 动 、液 压 系 统 。( 2) 熟 悉 并 掌 握 各 种 液 压 元 件 的 技 术 参 数 和 使 用 方 法 。( 3) 熟 练 掌 握 plc 编 程 方 法 。( 4) 能 熟 练 使 用 梯 形 图 编 写 液 压 系 统 的 控 制 软 件 。( 5) 搭 建 具 体 硬 件 ( 含 油 、 电 路 ) 连 接 , 并 完 成 软 硬 件 的 联 调 。2、 实 验 器 材计 算 机 、 液 压 泵 、 各 种 液 压 阀 、 气 动 元 件 、 油 管 、 液 压 接 头 、 plc 实 验板 、 导 线 。3、 实 验 要 求根 据 本 人 在 本 次 实 验 中 学 习 到 的 相 关 知 识 作 答 。( 1) 详 细 说 明 本 次 实 验 设 计 思 路 、 方 案 , 画 出 动 作 循 环 、 系 统 油 路 、 控 制电 路 原 理 图 , 并 文 字 说 明 。( 2) 详 细 说 明 plc 控 制 流 程 , 确 定 输 入 /输 出 口 , 作 I/O 规 划 。( 3) 画 出 plc 控 制 梯 形 图 , 要 求 自 锁 、 定 时 器 。( 4) 说 明 本 次 实 验 使 用 的 传 感 器 , 与 控 制 电 路 的 接 口 。( 5) 自 我 总 结 。4二 、 总 体 方 案1、 根 据 实 验 要 求 , 本 组 最 终 确 定 的 方 案 为 能 够 在 X-Y 方 向 上 铣 削 出 工件 的 平 面 , 机 械 本 体 如 图 ( 1) 所 示 。图 ( 1)如 图 ( 1) 是 一 个 XY 轴 十 字 滑 台 , 其 上 面 有 一 个 可 以 固 定 工 件 的 平 台 。此 XY 轴 十 字 滑 台 是 在 铣 平 面 的 时 候 用 的 , 采 用 液 压 缸 控 制 。 其 各 个 阶 段 的速 度 包 括 工 进 , 快 进 , 快 退 都 是 由 液 压 回 路 里 的 调 速 阀 控 制 。 由 于 铣 床 只 要求 铣 完 整 个 平 面 , 而 不 要 求 其 能 够 加 工 出 各 种 图 案 。 故 采 用 这 样 的 方 法 来 调速 是 可 以 的 。 图 中 的 ST1、 ST2、 ST3、 ST4 接 近 开 关 所 在 的 位 置 是 滑 台 整个 的 工 作 范 围 。 ST0 是 滑 台 的 原 点 位 置 。 在 整 个 的 加 工 过 程 中 , 工 作 台 首先 从 ST0 开 始 以 快 进 的 速 度 运 动 到 ST1 位 置 , 接 触 到 ST1 时 , 开 始 工 进( 铣 平 面 ) 。 当 滑 台 接 触 到 ST2 时 , 此 时 系 统 开 始 延 时 , X 轴 停 止 工 进50.5s, Y 轴 向 前 工 进 0.5s。 当 延 时 完 成 后 , X 轴 开 始 向 负 向 工 进 , 而 Y 轴停 止 工 进 。 当 到 达 ST1 的 位 置 时 , 重 复 如 上 的 动 作 , X 轴 开 始 向 正 向 工 进 。如 此 往 复 , 直 到 触 发 ST4 开 关 。 此 时 Y 轴 首 先 快 退 回 ST3 位 置 , 然 后 X轴 快 退 回 ST0 位 置 。 这 道 工 序 就 完 成 了 !三 、 液 压 控 制 回 路1、 其 动 作 循 环 图 如 图 ( 2) 所 示X 轴快进X 工进X 轴停Y 工进 X 工退X 轴停Y 工进X 快退 Y 快退循环ST4触发图 ( 2)2、 液 压 油 路 系 统 图 如 图 ( 3) 所 示6MY A 5Y A 1 Y A 2 Y A 3 Y A 4Y A 6图 ( 3)如 图 ( 3) 是 一 个 XY 轴 十 字 滑 台 的 油 路 图 , 其 两 个 缸 的 油 路 是 一 样 的 。XY 轴 滑 台 各 个 阶 段 的 速 度 包 括 工 进 , 快 进 , 快 退 都 是 由 液 压 回 路 里 的 调 速阀 控 制 。 由 于 铣 床 只 要 求 铣 完 整 个 平 面 , 而 不 要 求 其 能 够 加 工 出 各 种 图 案 。故 采 用 这 样 的 方 法 来 调 速 是 可 以 的 。 图 中 的 主 油 路 旁 边 接 有 溢 流 阀 , 在 主 油路 中 的 油 压 过 大 时 , 起 到 一 个 卸 荷 的 作 用 。 当 X 轴 快 进 的 时 候 ,YA5、 YA1 得 电 , 油 路 不 经 过 调 速 阀 , 所 以 油 的 流 速 比 较 大 , 起 到 快 进 的作 用 。 当 X 轴 工 进 的 时 候 , YA5 不 得 电 , 油 路 就 得 经 过 调 速 阀 , 从 而 油 的流 量 下 降 , X 轴 工 进 。 当 X 轴 快 退 的 时 候 , YA5、 YA2 得 电 , 开 始 快 退 。Y 轴 的 调 速 原 理 和 X 轴 一 样 。2、 液 压 回 路 中 所 用 到 的 液 压 元 件 名 称 、 符 号 、 及 其 作 用 说 明 , 见 表7( 1)表 ( 1)序号名称符号 作用1三位四通电磁换向阀通过阀芯与阀体之间的相对运动改变液体的流向,控制液压缸前进和后退。2两位两通电磁换向阀通过阀芯与阀体之间的相对运动改变液体的流向,控制液压缸前进和后退。3双作用单活塞杆缸将液压能转换成机械能,实现往复直线运动。4节流阀控制油路中流量大小。5单向定量液压泵将液压油从油缸引入液压油路中,将机械能转化为液压能。6溢流阀 保持系统压力恒定,在系统压力大于或等于其调定压力时开启,流对系统起过载保护作用。7 油箱 为系统存储液压油8四 、 得 失 电 状 态 表1、 得 失 电 状 态 或 顺 序 表 , 如 表 ( 2) 所 示执行元件 输入及检测元件工序号工序名称发信元件 JC1 JC2 YA1 YA2 YA3 YA4 YA5 YA6 ST0 ST1 ST2 ST3 ST41启动泵SB1 12主轴启动SB2 13 急停 SB3SB4-X 轴选X/Y轴 SB4+Y 轴SO1+X 轴 1前进 SO1-Y 轴 1SO3+X 轴 1手动后退 SO2+Y 轴 1自动单循环触发SB7 1 1 1 14X 轴快进ST0;ST3 1 1 15X 轴工进ST1 1 196X 轴工进停ST2 1 1 17Y 轴工进ST2 1 18X 轴工退Plc 中间变量19X 轴工退停ST1 1 110Y 轴工进ST1 1 111 循环12Y 轴快退回原点ST4 1 1 113X 轴快退回原点1 114原点停ST0; 1 1表 ( 2)五 、 电 气 原 理 图1、 电 气 原 理 图 如 图 ( 4) 所 示10图 ( 4)11如 图 ( 4) 所 示 是 控 制 XY 轴 十 字 滑 台 的 主 电 路 和 控 制 电 路 图 。 由 于 所涉 及 的 电 机 只 要 求 启 停 , 所 以 主 电 路 图 中 只 含 有 一 个 开 关 KM1。 在 电 机的 机 壳 上 装 有 FR 热 继 电 器 , 当 电 机 过 度 发 热 时 , 开 关 将 会 自 动 断 开 , 起到 保 护 的 作 用 。 控 制 电 路 采 用 的 是 台达 PLC DVP32EH00R2-L ,其 输 出 线 圈采 用 24V 电 压 。 其 输 入 端 含 有 4 个 接 近 开 关 , 分 别 是 原 点 , XY 轴 的 限 位开 关 。 从 X1X7 是 手 动 开 关 的 输 入 端 口 。PLC DVP32EH00R2-L 具体信息为:工作电压 220( V) 输出频率 50(kHz) 产品认证 CE UL 3C 台达 PLC DVP32EH00R2-L 是 16DI/16DO(继电器),能满足实验要求。 六 、 I/O 端 口 分 配I/O 端 口 分 配 , 如 表 ( 3) 所 示输入 输出输入设备接口 继电器地址 输出设备接口 输出设备选择手动/自动 SO0 X0泵启动按钮 SB1 X 1 Y1 KM1主轴启动按钮 SB2 X2 Y2 KM 2急停按钮 SB3 X3 Y3 YA1选择轴按钮 SB4 X4 Y4 YA5单触发启动按钮 SB8 X5 Y5 YA3旋钮开关 SO1(手动正向进给) X6 Y6 YA2自动按钮 SB7 X7 Y7 YA4接近开关 ST0 X10 Y10 YA6接近开关 ST4 X11 Y11 YA2接近开关 ST1 X12 Y12 YA5接近开关 ST2 X1312接近开关 ST3 X14手动进给旋钮 SO2 X15手动快退旋钮 SO3 X16表 ( 3)七 、 程 序 设 计 与 系 统 流 程 图1、 系 统 流 程 图 如 图 ( 5) 和 图 ( 6) 所 示系统总程序开始泵电机启动主轴电机启动自动Y单周期触发N选 X / Y 轴Y工退工进X工进 工退E N D图 ( 5) 系 统 控 制 流 程 总 图14图(6)单周期触发子程序控制流程图单周期触发子程序启动接近开关S T 0 、 S T 3X 轴快进Y接近开关 S T 1NYX 轴工进接近开关S T 2NYX 轴工进停 / Y轴工进Y 轴工进停 / X轴工退接近开关S T 1NYX 轴工退停 / Y轴工进接近开关S T 4YY 轴快退接近开关S T 3NYY 轴快退停 / X轴快退接近开关S T 0NY停止152、 程 序 设 计 与 解 释程 序 的 手 动 与 自 动 模 式 选 择 , 并 完 成 于 下 面 程 序 的 互 锁 。程 序 实 现 了 单 循 环 启 动 和 循 环 启 动 , 并 与 手 动 模 式 完 成 了 互 锁 , 本 身 完成 了 自 锁 , 为 保 护 液 压 元 件 及 电 气 设 备 选 择 了 延 时 。16以 上 程 序 实 现 了 X 方 向 的 工 进 和 Y 单 侧 的 工 进 和 延 时 , 其 中 包 换 了 并行 程 序 的 编 写 , 也 实 现 了 各 自 的 自 锁 以 及 两 轴 之 间 互 锁 。17实 现 了 单 循 环 的 所 有 动 作 , 也 完 成 了 延 时 和 自 锁 互 锁 以 及 并 行 序 列 的 编程 ! 详 细 程 序 请 见 程 序 清 单 。八 、 自 我 总 结作 为 一 个 组 长 我 尽 力 的 为 这 次 张 老 师 分 给 我 们 的 任 务 , 认 真 落 实 到 位 。想 再 回 忆 起 , 真 不 敢 想 象 自 己 是 怎 么 度 过 这 几 天 的 .第 一 天 , 我 犯 了 个 错 误 , 为 了 逃 避 思 考 我 们 百 度 、 谷 歌 、 图 书 馆 找 资料 , 找 到 了 几 乎 符 合 要 求 的 报 告 , 可 是 我 们 几 乎 抹 杀 了 这 次 锻 炼 的 机 会 , 谢谢 老 师 的 细 心 教 诲 , 让 我 从 心 里 敬 佩 这 个 教 学 严 谨 的 老 师 , 一 个 对 学 生 家 长负 责 人 的 老 师 , 一 个 对 得 起 自 己 良 心 的 老 师 , 谢 谢 您 张 老 师 !第 二 天 , 大 体 方 案 的 确 定 和 分 组 , 经 过 讨 论 和 老 师 的 指 导 , 我 们 初 步预 定 了 方 案 , 铣 削 平 面 的 液 压 控 制 系 统 的 PLC 设 计 , 我 把 任 务 具 体 到 人 :1、 梁 俊 负 责 液 压 元 件 ( 符 号 , 作 用 以 及 原 理 ) ; 2、 徐 炬 鑫 和 吴 俊 负 责 液压 油 路 机 械 图 绘 制 ; 3、 姚 子 良 、 唐 明 江 和 我 负 责 编 程第 三 天 .第 四 天 .第 五 天 , 和 前 两 天 一 样 , 我 们 白 天 完 成 不 了 的 任 务 继 续 留 给 晚 上 , 晚上 尽 力 搞 定 , 很 不 想 把 任 务 留 给 明 天 , 我 们 都 想 对 得 起 这 次 的 实 验 !对 于 编 程 , 以 及 整 个 任 务 的 系 统 贯 通 和 理 解 , 以 及 部 分 资 料 的 整 理 ,我 尤 其 觉 得 变 成 很 难 , 让 我 觉 得 自 己 还 很 小 很 年 轻 或 者 说 自 己 觉 得 自 己 很 无知 ! 很 羡 慕 老 师 的 逻 辑 思 维 以 及 对 程 序 处 理 的 数 量 程 度 , 我 感 到 望 城 莫 及 !尤 其 涉 及 到 PLC 的 理 解 以 及 梯 形 图 的 编 写 技 巧 ,如 1) 串 联 触 点 较 多 的 电 路 编 在 梯 形 图 上 方 , 如 图 4-25 所 示 。18a) 电 路 安 排 不 当 b) 电 路 安 排 得 当图 4-25 梯 形 图 程 序2) 并 联 触 点 多 的 电 路 应 放 在 左 边 , 如 图 4-26 所 示 。 图 4-26 b) 比 a)省 去 了 0RS 和 ANS 指 令 。 若 有 几 个 并 联 电 路 相 串 联 时 , 应 将 触 点
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