钻床进给plc课程设计说明书

机电传动课程设计说明书姓名班级学号30专业机械设计制造及其自动化组别14日期2010122020101231指导教师成绩目录前言1摘要1第一部分PLC概述2设计任务书5第二部分主轴进给控制系统I/O口及地址分配6端子接线图7程序流程图8梯形图10总结14前言PLCPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分PLCPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER，可编程控制器另外PLC还有以下几个名称PLCPOWERLINECOMMUNICATION，电力线通信，即我们俗称的“电力线上网”。PLCPUBLICLIMITEDCOMPANY，公共有限公司，股票上市公司。PLCPOWERLINECARRIER，输电线载波，电力线载波，电源线车。PLCPOWERLOADINGCONTROL，动力负载控制。PLCPREPARATIVELAYERCHROMATOGRAPHY，制备层色谱法。PLCPROGRAMMINGLANGUAGECOMMITTEE，程序设计语言委员会美。摘要可编程序控制器简称PLC，是一种以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和传统的继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置，具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，是专门为工业控制应用而设计的一种通用控制器，近年来在工业生产的许多领域，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门得到了广泛的应用，已经成为工业自动化的三大支柱之一。由于PLC的应用日益广泛，学习和掌握其原理与应用设计对于工业领域的广大科技工作者以及大专院校电气和机电等有关专业的学生而言很有必要。第一部分PLC概述1、PLC的基本概念可编程控制器PROGRAMMABLECONTROLLER是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机PERSONALCOMPUTER的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC,PLC自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。2、PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为A、电源PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在1015范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去B中央处理单元CPU中央处理单元CPU是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。C、存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。D、输入输出接口电路1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。E、功能模块如计数、定位等功能模块F、通信模块如以太网、RS485、PROFIBUSDP通讯模块等3、PLC的工作原理一扫描技术当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。一输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。二用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序梯形图。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。三输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。4、PLC内部运作方式虽然PLC所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器、计时器与计数器等名称，但PLC内部并非实体上具有这些硬件，而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑，并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制。因此能大大减少控制器所需之硬件空间。实际上PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU中并最后执行控制运作。在整个的扫描过程包括三大步骤，“输入状态检查”、“程式执行”、“输出状态更新”说明如下步骤一“输入状态检查”PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1或0代表开或关），并将其状态写入内存中对应之位置XN。步骤二“程式执行”将阶梯图程式逐行取入CPU中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端YN。步骤三“输出状态更新”将步骤二中之输出状态更新至PLC输出部接点，并且重回步骤一。此三步骤称为PLC之扫描周期，而完成所需的时间称为PLC之反应时间，PLC输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”。5、PLC目前的主要品牌ABB，松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷等6、PLC的特点一、PLC的主要特点1、高可靠性（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用RC滤波器，其滤波时间常数一般为1020MS。（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。2、丰富的I/O借口模块PLC针对不同的工业现场信号，如交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。3、采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4、编程简单，维修方便PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5、安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。二、PLC的功能1、逻辑控制2、定时控制3、计数控制4、步进（顺序）控制5、PID控制6、数据控制PLC具有数据处理能力7、通信和联网8、其它PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如定位控制模块，CRT模块设计任务书一、课程设计题目钻床主轴进给控制系统程序设计二、控制要求钻头从初始位置进行钻深孔工作，钻孔过程中，钻头向右钻一段距离后返回初始位置，然后再向右钻一段距离后返回初始位置，如此反复，完成钻深孔工作过程。钻头初始位置在原点（光电开关SQ1处），按下启动按钮SB1，钻头进给至SQ2光电开关处后返回原点，然后再进给至SQ3光电开关处后返回原点，依此类推，最后返回原点停止，至此完成钻床主轴进给控制系统全过程。第二部分1主轴进给控制系统I/O口及地址分配输入输出功能地址功能地址手动I00单周期I01连续I02启动I03停止I04复位I05SQ1I06SQ2I07SQ3I10右行Q01SQ4I11SQ5I12SQ6I13SQ7I14SQ8I15右行I16左行I17I20I21I22左行Q022端子接线图3程序流程图M00M01M02M03M04M05M06M07M10M11M12M13M14M15M16Q01Q02Q01Q02Q01Q02Q01Q02Q01Q02Q01Q02Q01Q02SM01I06I03I07I06I10I06I11I06I12I06I13I06I14I06I15I062I06M21I05I05I05I05I05I05I05I05I05I05I05I05I054梯形图5总结这次设计对我来讲具有很大的意义,首先对自己一学期来学的知识的一次总结和巩固,PLC是我们大三上学期开的专业课,通过这次设计的实际应用,认识到了它的重要性和使用的广泛性,同时在设计的过程中用到了很多相关的知识,使我所学习的知识得到复习和巩固。同时在设计过程中还熟悉一些软件的使用方法,我觉得这些知识都是我终身受益的,不管在学校还是以后参加工作这些知识都对我自己都有很大的帮助。另外,通过设计中的提出问题到解决问题的过程激发我的学习兴趣,对PLC更加感兴趣,希望在这方面能有所进步。在设计的最后,使我更加深刻的认识到PLC在生活中的重要性,只要改变其内部的一条指令就可以大大减少对继电器的依赖,而且对原有的设备进行技术改造很方便,只需要换少量的接触器就能实现。这也是当今工业自动化逐渐淘汰继电器的原因所在。另外由于我们的技术和所学的知识有限,在设计的过程中出现了一些不足,请老师谅解。通过这次对PLC控制，让我了解了PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。虽然本次课程设计是要求以组为单位独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了