PLC冲床电气控制系统设计

湖 南 工 程 学 院 课 程 设 计 课程名称 电气控制与 PLC 课题名称 冲床电气控制系统设计 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 赖指南 刘星平 唐勇奇 谭梅 2012 年 6 月 15 日 湖南工程学院 课程设计任务书课程设计任务书 课程名称 电气控制与 PLC 课题名称 冲床电气控制系统设计 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 赖指南 刘星平 唐勇奇 谭梅 审 批 黄峰 汪超 刘星平 任务书下达日期 2012 年 6 月 4 日 课程设计完成日期 2012 年 6 月 15 日 设计内容与要求 一 课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环 节 是实现理论与实践相结合的重要手段 它的主要目的是培养学生综 合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技 术问题 建立正确的设计思想 掌握工程设计的一般程序和方法 通过 课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练 获得应用本课程 的知识和技术去解决工程实际问题的能力 二 课程设计的内容 1 根据控制对象的用途 基本结构 运动形式 工艺过程 工作环 境和控制要求 确定控制方案 2 绘制冲床控制系统的 PLC I O 接线图和梯形图 写出指令程序清 单 3 选择电器元件 列出电器元件明细表 4 上机调试程序 5 编写设计说明书 三 课程设计的要求 1 所选控制方案应合理 所设计的控制系统应能够满足控制对象的 工艺要求 并且技术先进 安全可靠 操作方便 2 所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的 GB4728 84 电气图用 图形符号 GB6988 87 电气制图 和 GB7159 87 电气技术中的文 字符号制定通则 的有关规定 3 所编写的设计说明书应语句通顺 用词准确 层次清楚 条理分 明 重点突出 篇幅不少于 7000 字 主要设计条件 1 PLC 实验设备若干 2 参考文献若干 设计说明书装订顺序 1 课程设计说明书封面 2 课程设计任务书 3 说明书目录 4 正文 按设计内容逐项书写 5 参考文献 6 附录 7 课程设计评分表 设计进度安排 第 1 周 1 星期一上午 课题内容介绍 2 星期一下午 仔细阅读设计任务书 明确设计任务与要求 收集 设计资料 准备设计工具 3 星期二 星期五 确定控制方案 绘制冲床电气控制系统的 PLC I O 接线图和梯形图 写出指令程序清单 设计控制系统的工艺图纸 选择电器元件 列出电器元件明细表 第 2 周 4 星期一 上机调试程序 5 星期二 星期五 编写设计说明书 答辩 参考文献 1 廖常初 可编程序控制器的编程方法与工程应用 M 重庆 重庆大学出版社 2 万太福 可编程序控制器及其应用 M 重庆 重庆大学出版社 3 刘祖润 毕业设计指导 北京 机械工业出版社 4 谢桂林 电力拖动与控制 北京 中国矿业大学出版社 5 工厂常用电气设备手册编写组 工厂常用电气设备手册 北京 水利电力出版 社 冲床电气控制系统设计 前言前言 目前 我国机械制造业存在大量的通用设备 在发展现代机械自动化 技术时 可以应用微电子技术改造这些已有通用设备 比如用数显 数控 装置改造通用设备 提高单机自动化程度 用可编程序控制器改造通用机 床 专用机床 组合机床及自动设备与半自动设备组成的生产线 这样可 以把计算机功能完备 编程灵活 适应性强的优点和继电器控制简单 抗干扰能力强 价格便宜等优点结合起来 这是一条低成本 高效益 符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径 随着微处理器 计算机和数字通信技术的飞速发展 计算机控制已 扩展到所有的控制领域 现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应 生产出小批量 多品种 多规格 低成本和高质量的产品 为了满足这 一需求 生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性 可编程 控制器就顺应而生 随着可编程控制器技术的发展 传统机械设备的控制柜逐渐被新一代 的智能化仪表所代替 对于日益复杂的控制功能 传统控制柜显得无能为 力 而可编程控制器具有可编程序的特点 运行时可以根据要求 自动选择 控制算法 适应性强 可编程控制器采用软件代替硬件的方法 可以简化 线路 使控制设备的性能价格比不断提高 本设计的研究目的 在于探索在 板材加工中 应用可编程控制技术 实现板材加工的自动控制 可编程序控制器简称为 PLC 它的应用面广 功能强大 使用方便 已经成为当代工业自动化的主要支柱之一 PLC 广泛地应用在各种机械 设备和生产过程的自动控制系统中 PLC 在其他领域 例如在民用和家 庭自动化中的应用也得到了迅速的发展 现代社会要求制造业对市场做出迅速的反应 生产出小批量 多品 种 多规格 低成本和高质量的产品 为了满足这一要求 生产设备和 自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性 可编程程序控 冲床电气控制系统设计 i 制器 PLC 正是顺应这一要求出现的 它是以微处理器为基础的通用 工业控制装置 冲床是一种为薄片加工 冲压 模压 压纹等强迫金属进入模具的 活动部分 安装上磨具冲压钢板等物件的机床 冲床电气控制系统设计 目 录 第 1 章 概述 1 1 1 冲床概况及控制要求 1 1 2 设计任务 2 第 2 章 控制方案论证 3 2 1 继电器方案 3 2 2 单片机方案 3 2 3 PLC 方案 3 2 4 结论 3 第 3 章 系统硬件设计 4 3 1 控制线路设计 4 3 11 冲床运动原理图 4 3 12 元件选择 4 第 4 章 系统软件设计 6 4 1 顺序功能图 6 4 2 公用程序设计 7 4 2 1 公用主程序 7 4 2 2 公用子程序 8 4 3 手动程序设计 9 4 4 自动程序设计 9 4 5 自动回原点 12 总结 13 参考文献 14 冲床电气控制系统设计 0 第 1 章 概述 1 1 冲床概况及控制要求 冲床运动过程示意图如图 1 所示 初始状态时机械手在最左边 左限 位开关 SQ4 接通 冲头在最上面 上限位开关 SQ3 接通 机械手松开 YV1 断开 其运动过程如下 图 1 1 冲床运动过程示意图 1 按下起动按钮 SB1 YV1 接通 机械手夹紧工件并保持 2 1s 后 YV2 接通 机械手右行 3 机械手右行到位 接通右限位开关 SQ1 冲头下行 YV4 接通 加工工件 4 工件加工后 下限位开关 SQ2 接通 冲头上行 YV5 接通 上行 到位时 上限开关 SQ3 接通 冲头回到初始位置 5 机械手左行 YV2 接通 6 机械手左行到位 左限位开关 SQ4 接通 机械手松开 YV1 断开 机械手回到初始状态 冲床电气控制系统设计 1 冲床要求设置手动 单周期 连续循环和自动返回原点四种工作方 式 1 2 设计任务 1 设计和绘制电气控制原理图或 PC I O 接线图 功能表图和梯形图 编写指 令程序清单 2 选择电气元件 编制电气元件明细表 3 设计操作面板电气元件布置图 4 上机调试程序 5 编写设计说明书 冲床电气控制系统设计 2 第 2 章 控制方案论证 2 1 继电器方案 采用继电器方案 将要用到较多的继电器 会造成设备的体积变大 重量增加 更重要的是采用继电器方案接线复杂 容易出故障的点多 维修不方便 工作不可靠 2 2 单片机方案 采用单片机作为控制芯片来控制冲 还需要另外设计 I O 电路印制 电路板 人机界面等 而且程序编写较复杂 最终导致设计和周期过长 2 3 PLC 方案 PLC 编程方法简单 功能强 硬件配套齐全 用户使用方便 系统 的设计 安装 调试工作量少 大大缩短研发周期 冲床采用 PLC 控制 可控性高 抗干扰能力强 配套齐全 功能完善 体积小 能耗低 但是 价格略高 2 4 结论 冲床是一种大电器而且在工业生产中起着主导作用 要求在工作中 稳定不容易出故障 而且易于控制和维修 用 PLC 方案设计 虽价格高 了点但其控制性能和抗干扰性较强易于控制 体积小即使出现故障易于 维修大大减小了因机器故障而降低生产 用其它方案设计很难达到这些 要求 综上所述 冲床应该选用 PLC 控制方案 冲床电气控制系统设计 3 第 3 章 系统硬件设计 3 1 控制线路设计 3 1 1 冲床运动原理图 图 3 1 冲床运动过程示意图 3 1 2 元件选择 序号名称符号型号主要技术参数数量 1 按钮 SB LA2 红 绿 11 2 组合开关 SA HZ3 13320A380V 2 3 行程开关 SQ LX2 131 自动复位 4 4 熔断器 FU RL1 6030A 1 5 可编程 控制器 PLCFX2N 48MR 输入点数 16 输出点数 5 1 冲床电气控制系统设计 4 3 2 PLC 的 I O 接线图 通 信 端口0 通 信 端口1 1M 0 0 0 2 0 3 0 4 0 5 2M 1 0 0 6 0 7 1 3 1 4 1 5 3L1 1 1 2 0 1 M L M I V M B 1L 0 0 0 2 0 3 0 1 2L 0 4 0 5 0 6 0 7 1 0 1 1 N L1 AC SA 总线接口 DC24V CPU 224XP CN AC DC Relay 模 块 PLC交流主机模块 直流扩展模块的外部接线图 A YVI YV2 YV3 YV4 AC220V PE FU SQ N L1 SB1 SB2 SQ3 SQ2 总线电缆 总线接口 1M 1 6 1 7 2 0 2M EM221CN 8 24V DC输入扩展模块 SB 3 SB 4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SQ1 SQ4 YV5 手动 原点 单周 连续 启动 预停 急停 夹紧 松开 右行 左行 下行 上行 左限位 上限位 下限位 右限位 夹紧 松开 右行 上行 下行 左行 图 3 2 冲床的 I O 接线图 冲床电气控制系统设计 5 第 4 章 系统软件设计 4 1 顺序功能图 M0 0 M0 1 M0 2 M0 7 M0 3 M0 4 M0 5 M0 6 S Q0 0 Q0 1 Q0 3 Q0 4 Q0 2 R Q0 0T38 SM0 1 I0 0 I0 1 M3 0 I0 4 T37 夹紧 右行 下行 左行 上行 松开 复位计数器 T37 I1 5 I1 6 I1 7 I2 0 T38 I2 0 C0 C0 C0 T38 I0 3 M3 1 C0 T38 I0 3 M3 1 C0 图 4 1 冲床的顺序功能图 冲床电气控制系统设计 6 4 2 公用程序设计 4 2 1 公用主程序 图 4 2 冲床的公用程序设计 冲床电气控制系统设计 7 4 2 2 公用子程序 冲床电气控制系统设计 8 4 3 手动程序设计 手动程序用输入点 X6 X13 控制 每步之间互锁了其他不活动步 因 此这样更安全可靠 具体程序如下 图 4 3 冲床的手动程序设计 4 4 自动程序设计 自动程序设置了单周和连续两种方式这样更容易工作和故障检查 具体梯形图程序如下 冲床电气控制系统设计 9 冲床电气控制系统设计 10 图 4 4 冲床的自动程序设计 冲床电气控制系统设计 11 4 5 自动回原点 冲床电气控制系统设计 12 总结 本次PLC课程设计我做的的是冲床控制系统 由于没有实际操作的经 验 一开始素手无策 只能到处找资料 通过一系列的资料考察和耐心 请教 开始有点眉目了 到此才开始进行设计 通过本次设计 让我很 好的锻炼了理论联系实际 与具体项目 课题相结合开发 设计产品的 能力 在本次设计中 我学到很多书上没有的知识 对平时上课的理论知 识有了更深的理解 通过查找资料 开阔了视野 对PLC有了更加系统的 了解 当然 我的PLC设计肯定离不开他人的帮助 首先我要感谢赖指南老师在课程设计上给予我的指导 他对设计的 讲解是我设计的最大帮助 在很大程度上老师帮我解决了许多技术上的 难题 让我能把系统设计完善 最后 我还要感谢和我一组的同学 没有他们的帮助设计是不可能完 成的 是他们让我知道团队合作的力量 总的来说 这次PLC课程设计还是有很大收获 加深了对书本理论 知识的理解 也了解了很多书上没有的知识 冲床电气控制系统设计 13 参考文献 1 可编程序控制器的编程方法与工程应用 廖常初 重庆大学出版 社 2 可编程序控制器及其应用 万太福 重庆大学出版社 3 毕业设计指导 刘祖润 机械工业出版社 4 新旧电气图形符号对照读本 本书编写组 兵器工业出版社 5 电力拖动与控制 谢桂林 中国矿业大学出版社 6 工厂常用电气设备手册 上 中 下 本书编写组 水利电力出 版社 冲床电气控制系统设计 14 附录附录 主程序主程序