车镗专机PLC控制系统设计【优秀机械机电毕业设计论文】【A6315】
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专机
plc
控制系统
设计
优秀
优良
机械
机电
电机
毕业设计
论文
a6315
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份。35页，9700字。
plc程序(组态)一份。
图纸共3张，如下所示
A3-PLC IO接口图.dwg
A3-PLC 主电路和控制电路.dwg
A3-PLC功能表图.dwg
- 内容简介：
-
题 目： 车镗专机 学 生： 指导老师： 系 别： 机电 工程系 专 业： 机械设计制造 及其自动化 班 级： 机电本科一 班 学 号： 车镗专机 制系统设计 1 目录 前 言 车镗专机机床的介绍 镗专机介绍 车镗专机概述 车镗专机基本组成 车镗专机加工过程 计要求 设计目的 控制要求 : 车镗专机液压系统 案确定 电气原理图设计 电路的设计 制电路的设计 程序设计 （点动）工作方式 0 位机控制方式使用说明 0 统维护说明 0 5 施工设计 0 6 设计总结 1 7 参考文献 2 附录 3 1 序 3 2 组态程序 0 车镗专机 制系统设计 1 前 言 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。 可编程控制器是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型的工业控制装置。 较好的解决了工业领域中普遍关心的可靠、安全 、灵活、方便、经济等问题。 目前， 成 为一种最重要、最新普及、应用 场合最多的工业控制装置。 本课题 针对 I/能表图和梯形图进行研究，应用 在传统的车镗专机控制，通常采用电器进行控制 ，因此存在电器机械磨损，可靠性差等缺点。而 好弥补了电器控制的缺点，提高了系统的稳定性和可靠性。同时，可编程控制还具有自我检测能力，便于故障的检修和维护。本课题也结合了组态王，实现上位机和下位机，自动控制和手动控制，四种模式的控制。在 组态王的监控下，工作文员可以实现远程监视机床的工作状态，同时远程通过微机对机床进行控制。综上所述，提高了工业现场的自动化，进而提高了工作的效率。 车镗专机 制系统设计 2 1 车镗专机 机床的介绍 绍 车镗专机是用来对台式钻床的立柱进行镗孔加工，同时对孔的右端面进行车削加工的一种自动加工设备。 本组成 左、右机械动力头各有三台电动机（快速电动机、工速电动机、主轴电动机） 和 液压站由一台电动机拖动 。 操作者将要加工的工件放在工作台上的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令（按下按钮）。工件自动夹紧，压力继电器动作，左、右动力头同时开始镗削加工。左动力头快进，工进至终点后，快退回原位；而右动力头快进、工进至终点后还应进行右端面的车削加工（车刀横进、横退）后才快退。当两动力头都退回原位，此时 I 工位的粗加工结束，工作台移到 始进行精镗加工。左、右动力头重新起动，快进，工进到终点延时后快退回原位， 位加工结束，工作台退回到 开工件，一个自动工作循环结束。 图 1件示意图 图 1统组成机构 图 1镗专机床身结构 车镗专机 制系统设计 3 通过 入 /输出设备和 I/电路的设计、外控电路设计、控制面板设计）和软件电路设计（ 能表图和梯形图设计），了解可编程序控制器控制系统设计的基本原则，掌握其设计的基本步骤和内容，掌握实际应用程序设计方法和步骤；深刻领会可编程序控制器的原理。通过在 调试，训练动手能力和可编程序控制器实际应用能力；提高 独立分析、解决问题的能力；为进一步系统的学习打下基础 （ 1） 本系统有七台电机：油泵电机 右主轴电机 右快速电机 右工速电机 左主轴电机 左快速电机 左工速电机 （ 2） 工作台有两个工位：由液压系统实现两工位的转换和加工工件的夹紧与松开。 （ 3） 有自动和手动两种工作方式： （ 4） 自动工作方式又有三种形式：全自动循环、工位循环、工位循环工作。 全自动循环过程：从工位工位工位 工位循环、工位循环：只在或工位时的加工循环 （ 5） 点动 工作方式：左、右主轴的点动对刀， 左、右动力头的快进与快退点动， 手动松开工件、手动移位等。 （ 6） 左、右床身导轨应具有自动润滑功能（ （ 7） 左、右快速电动机均采用电磁铁抱闸制动（ 图 1工过程 车镗专机 制系统设计 4 （ 8） 油泵起动后，液压系统要有一定的压力缓冲，才允许开始工作，工作结束要卸荷。 （ 9） 有电源、油泵工作、原位、工作指令等信号指示。 （ 10） 有照明和必要的联锁环节和保护环节。 示检测油压信号 示工件夹紧信号 电向 电向 制横刀前进 制横刀后退 制工件的夹紧和松开 制系统的卸荷 案确定 根据上述车镗专机的控制要求再加上对车镗专机的工作情况的析后，我们确立了如下的设计方案： 1、首先我们对整个机床设备需要过流、过载保护。因此需要对这些元气件进行选择。（主电路图）。 2、对于急停功能我们采 用断电源的方法，因此对于急停功能的处理就不进 样也可以省下 一个输入点。还有照明电路、抱闸制动、润滑和一些指示电路是为了工作的方便而设计的电路，也不进入 3、其他控制电路则通过 于机床有两种工作方式：手动和自动。手动控制采用经验设计法而自动控制以顺序控制法为主。全自动循环过程：从工位工位工位。它们的区别在于：手动过程中不需要对工件进行加工，所以在手动过程中没有工进过程，因此可以将自动过程中左快进终点的行程开关和右快进终点的行程开关，和手动过程的左主 轴对刀和右主轴对刀通过转换开关 现手动和自动的切换。 1压系统 车镗专机 制系统设计 5 自动循环的轮廓确定后，我们完善了一些功能：卸荷以及油路保护等。油路保护是在 作后，油压信号一直没到，就进入油路保护程序，待检查完，再按油路复位按钮进入返回初态；卸荷是在工件松开后，长时间没有按起动按钮，即长时间没有工作，油泵就进入卸荷状态。等待要继续工作时，按下起动按钮后，待油压信号到，工件就夹紧进入自动循环过程。 2 电气原理图设计 电路的设计 主电路由七台电机控制。 M 3控制右工进， M 4控制 右快进， 触器 中 主轴电机转动； 点闭合，右工进电机转动； 点闭合，右快进和右快退电机转动； 点闭合，左主轴的转动； 点闭合，左工进电机转动； 点闭合，左快进、左快退电机转动；泵电机起动；熔断器在电路中起短路保护作用，其中 1油泵电机； 左、右主轴电机： 1440转 /分、 380V、 、右快速电机： 1440转 /分、 380V、 左、右工速电机： 1440转 /分、 380V、 油 泵 电 机： 1440转 /分、 380V、 磁 阀： 动电磁铁： 所以左 、 右 主轴、 快进、工进电机应选用同一类型的熔断器和热继电器。 具体的主电路设计图见 附录 。 依据设计技术的要求与保 护措施的要求，在控制电路的设计中，指示灯与照明灯的电源不能一致，同时，要求快进与快退，夹紧与松开要能互锁。通过电气互锁与机械互锁来实现，即将快进（夹紧）信号的常闭开关、快进线圈串联在快退（松开）线路上，将快退（松开）信号的常闭开关、快退（夹紧）线圈串联在快进线路上。在 点动快进与快退的设计中，应当要有滑台的超程保护。只要将超程行程开关的常闭触点串联在快进与快退的线路上。在加工过程中，一旦发生工件松开（ 主运动与进给运动应全部停止。只需将 号的常闭触点串联在主运动与进给运动的线路上即可。同时，为了 车镗专机 制系统设计 6 确保刀具与工件的安全，要求油泵电 机过载时，除了本电动机停止外，其它六台电机也应停止，因此将油泵电机的热继电器触点串在六 台电机的电路支路中。 控制电路包括以下环节 : 1、指示灯 电源指示，油泵指示，工作指示，照明指示。 2、主轴控制 左主轴和右主轴 . 3、车刀控制 横进和横退 . 4、工作位控制 工位和 工位 5、卸荷控制 6、工件松紧控制 7、抱闸制动控制 8、润滑控制 9、油泵起动 具体的控制电路设计图见 附录 。 车镗专机 制系统设计 7 3 程序设计 （ 1） 状态切换开关： 手 动 /自动工作 （ 2） 点动按钮：启动按钮 对刀 对刀 左快进点动 快退点动 右 快进点动 右 快退点动 开点动 向 9点 （ 3） 行程开关： 右原点开关 左工进开关 右终点 开关 刀原点 开关 刀终点开关 原点 工进开关 终点开关 共 10点。 （ 4） 信号指示 ：油压给定信号 紧指示信号 2点。 其中左工进开关 左对 刀 工进 本设计中所用的 输入点数为 20点，符合设计的要求。 由于需要控制的电机右 7台，一台油泵，左主轴，左工进，左快进和左快退，以及右主轴，右工进，右快进和右快去，因此需要控制 8 个 磁阀工件松开，电磁阀向 I 工进移动，电磁阀向 进移动，横刀进电磁阀，横倒退电磁阀。同时包括两个状态灯的显示，原位显示，工作位显示。综上所述，需要 15个输出接口。 具体 I/ 车镗专机 制系统设计 8 按钮 输入端 注 释 输出口 注释 0 启动 主轴转动 1 油压给定 快进 2 夹紧信号 工进 3 左原点 主轴转动 4 右原点 快进 5 左终点 工进 6 右终点 快退 7 位 快退 10 I 工位 开（ 11 自动 I 工进 (13 左工进 /左对刀 进 (14 右工进 /右对刀 刀进 (15 横刀终点 刀退 (16 横刀原点 点指示灯 17 左快进 作指示灯 20 左快退 21 右快进 22 右快退 23 松开 20 向 I 工位移位 图 2。 动 工作 部分 当开 关 （ 1） 环 工作 部分 车镗专机 制系统设计 10 当夹紧信号到达时候，启动左右两边的主轴电机 (2)和快进电机（ 4），进行快进遇到。到达快进的终点，压下左右行程开关 14，断开两边的快速电机，启动工进电机 6。当到达工进终点，压下行程开关 6时候。左边启动快退电机 边启动横刀进 右边横刀到达终点 ，启动横刀退 达横刀原点 边再启动右快退电机 原点 4 时候，才开始向 （ 2） I 工位移动 左右两边的工作，都到达原点 4 时候，启动电磁阀 位移动。当到达 7时，启动左右两边的快速电机 5. 车镗专机 制系统设计 11 动部分 当 系统为手动工作状态。 将切换按钮 开时候 ，系统进入手动部分。按下按钮 动左主轴电机 下 动右主轴电机 下 动左快进 下 动左快退电机 下 动左快进 下 动左快退电机 下按钮 动电磁阀 进松开。按下按钮 动电磁阀 他 序 （ 1） 系统初始化 该程序可以在 样程序才能继续执行。 同时将其他步进行复位，防止系统出错。并且确保在失去油压信号时候，能够及时将系统复位，对 系统进行保护作用。 （ 2） 自动和手动工作的切换 车镗专机 制系统设计 12 当油压信号到的时候，通过控制切换按钮 行切换。只有在油压信号到的时候，其他操作才有作用。按下切换按钮时候，系统为自动状态，否则就为手动状态。 （ 3） 原位的判断 首先先判断左边的原点和右边的原点， 果四个点都再原点的话，系统就处于原位状态。否则就先检测左边的原点和右边的原点，横刀原点 ，当三点满足的时候再判断 统 车镗专机 制系统设计 13 接着往下运行。否者动 作电磁阀 I 工位移动，知道到达 磁阀 开。 态 界面设计 件 简介 组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画 面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 车镗专机 制系统设计 14 态王使用数据说明 变量名 变量类型 寄存器 变量名 变量类型 寄 存器 ，只负责读取端口的数据。 读写属性属于读写类型，可以读取端口的数据，同时也可以对端口进行写入。然而， 辅助继电器也是读写类型，主要用于上位机和下位机的切换，以及上位机的手动操作。 几个内存实数的变量，主要在程序实现标志作用以及动画的实现。 表 3态王数据变量 车镗专机 制系统设计 15 入 界面 登入界面设置两个按钮，登入按钮和退出按钮。点击登入按钮进入用户登入选择，进行选择用户的类型。点击退出按钮就直接退出系统。 登入按钮按下时候通过调用 ; 界面 );函数。退出按钮调用 )函数。 （ 1）工作状态指示 如图所示：工作状态正处于快进状态，从工作指示界面上我们可以清楚的看到当前系统的工作状态，同时可以知道系统各个工作点的状态，例如通过工位指示灯（ 可以清楚看到目前正处 于 时处于快进状态但是还没 车镗专机 制系统设计 16 有到达快进的终点。 工作指示模拟系统的工件加工过程，通过指示灯将系统的各个状态点显示出来，可以直观工作的状态。有利于工作人员知道系统的状态，并且发出正确的控制信号。同时右利于系统的维护和检修。 在程序设计的过程中， 在 能进入 个工位之间相互冲突，因此为了解决这个问题，在 I 工位结束后设置一个变量，标志了 I 工位的结束，系统进入 位状态，通过这个变量可以将 程序： 本站点 1&本站点 0&本站点 0&本站点 0&本站点 0&本站点 油压标志 =1) 本站点 ; 本站点 ; 本站点 ; 本站点 ; /设置 （ 2）动画显示界面 通过动画显示界面，工作人员可以更加直观看到系统的工作轻情况，是主轴动作，还是快进或者快退，都可以在动画显示部分中显示。如图所示，两台电机分别显示左右的主轴电机。 在控制动画的程序，主要设 置移动的一定距离和最右边的距离。具体的程序如下： if(1) 本站点 左动画 =本站点 左动画 +5; if(1&0)本站点 左工进动画 =本站点 左工进动画 +5; 车镗专机 制系统设计 17 if(0&0&1) 本站点 左工进动画 =本站点 左工进动画 本站点 左动画 =本站点 左动画 if(1) 本站点 右动画 =本站点 右动画 +5; if(1&0)本站点 右工进动画 =本站点 右工 进动画 +5; if(0&0&1) 本站点 右工进动画 =本站点 右工进动画 本站点 右动画 =本站点 右动画 （ 3）按键操作部分 在按键的操作部分中，右油压，夹紧，原位和自动手动的显示，手动工作中的按钮，以及系统的上位机和下位机切换，系统启动，自动和手动切换和退出的设计。 车镗专机 制系统设计 18 上位机和下位机的切换， 主要是通过 I/O 驱动程序来实现的 ，因此设置辅助继电器 I/0离散） 如图：当 统处于上位机工作， 9来驱动，当 动，系统处于下位机工作状态。因此通过控制辅助继电器 当系统在上位机工作时候，启动信号由上位机控制，系统的输出信号都由上位机输出。只有在下位机状态时候，输出由下位机输出控制，上位机只能读取下位机的状态，进行状态显示和动画效果。 对于上位机手动操作和上下位机的切换相同，通过在上位机设置相应的辅助继电器。 上图为手动左主轴的驱动，当上位机按钮按下（ 候，系统处于上位机操作，点击左主轴按钮 (可以驱动左主轴电机 车镗专机 制系统设计 19 4 系统 的使用 与维护 说明 把组态切换到运行状态。在组态界面中选择下位机控制方式，这时组态界面只能反映设备的工作情况，不能操作设备。 位 循环工作方式的操作 （ 1）启动液压信号（ ,并且保持液压信号闭合状态； （ 2） 闭合手动和自动切换按钮（ ,选择自动状态； （ 3）四个原位点闭合，左边原点，右边原点， I 工位原点，横刀原点，都处于闭合状态； （ 4）启动夹紧信号（ 保持闭合状态； （ 5）此时启动了左主轴，右主轴，左快进，右快进电 机，此时将左原点，右原点断开，进入快进阶段； （ 6）闭合左快进 (右快进终点（ ，系统启动左工进电机（ ,右工进电机（ （ 7）闭合左快进终点（ ,系统启动左快退电机（ 断开横刀原点（ ,闭合右工进终点 ( （ 8） 闭合横刀终点（ 系统启动横刀退（ ； （ 9）闭合横刀原点 (系统启动右快退电机（ （ 10）闭合左原点（ 右原点（ ; 环工作方式 （ 1） 开 （ 2）闭合 进入 （ 3） 闭合左快进 (右快进终点（ 系统启动左工进电机（ ,右工进电机（ （ 4） 闭合左快进终点（ ,系统启动左快退电机（ 闭合右工进终点 (系统进入延时； （ 5）延时时间到，系统启动右快退电机（ ; （ 6） 闭合左原点（ 右原点（ ； （ 7）断开 统启动向 （ 8）闭合 ,系统返回到 （ 9）松开工件，驱动电磁阀（ ; 车镗专机 制系统设计 20 动（点动）工 作方式 （ 1）保持液压信号开关闭合，系统就可以开始点动操作。 （ 2）保持 手 /自动转换开关为手动状态，选定工作方式为手动。 （ 3）依次按下和松开左 主轴对刀，右主轴对刀，左快进，左快退，右快进，右快退，松开工进，向 例如：按下 左主轴对刀 点动开关 左主轴电机 启动，松开 左主轴对刀 点动开关 左主轴 停止。 把组态切换到运行状态。在组态界面中选择上位机控制 方式，系统准备工作做完，要通过组态界面的启动按钮来启 动系统才可以运行。 等待夹紧信号，当夹紧信号到时候，系统 进入从 。 上位机控制方式时可以通过组态界面完成系统的点动过 程，这时下位机的点动操作按钮无效。 按下如图所示的按钮。 明 （ 1） 在使用本系统时， 若加工过程中，所有的电动机突然停止工作， 先检测油压信号灯是否亮， 如果没有亮则 检查油泵电动机是否工作，若油泵电动机正常工作，则应检查输油管是否漏油。 （ 2）若按下某一按钮 时， 响应。先检查该按钮与 接线是否断路，若接线正常，则检查该 （ 3）如果信号都没有问题，但是电机都无法启动，则应该检查下 否工作正常。 （ 4）上下班时应该及时清理工作台，保持工作台的清洁。 （ 5）要定期检查机器的运行情况，每隔三个月对系统进行检修。 5 施工设计 主电路 线路 、控制 线路、 I/ 图 5钮分布 车镗专机 制系统设计 21 6 设计总结 经过了近两个星期的课程设计，在老师的指导、同学的帮助、小组成员的共同探讨、努力之下，我们顺利的完成了 车镗专机 通过本次的程设计实习， 可以让我们将理论和实践相结合起来。让我们更加熟悉 通过本次的设计进一步提高的检测和排查故障的能力。在设计过程中，我们遇到了很多问题，例如 ： I 工位到 位的移动问题。对于这些问题，我们小组三人，认真分析存在原因，一次又一次，一步一步的调试下来，观察出现的现象，再分析存在逻辑错误。在小组的合作下，我们顺利的完成任务。 通过本次的 程设计， 我们更加的明白 场 控制中的作用 。它不仅体积小，重量轻，能耗低，可靠性高，抗干扰能力强，同时它操作简单，编程方便，设计安装简单，维护方便。 也让我们更加了解 区别。 在本次课程中，我们合作得很愉快，合理的分配任务，大家一起学习，我们不去追求进度多快，我们希望都可以学到东西。讲究的是 团队，而不是个人。因为 (1)张伟君总结 通过这次设计实践。我学会了 对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到 题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对 理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 （ 2）陈亮总结 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。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，通过对 练的掌握了 学会了组态王软件的运用。不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益匪浅。 车镗专机 制系统设计 22 7 参考文献 1李建兴 可编程序控制器应用技术机械工业出版社 2周波 可编程序控制器原理与应用 国防工业出版社 3王万丽 三菱系列 民邮电出版社 4杨青杰 三菱 机械工业出版社 5 杜从商 程应用基础 （三菱） 机械工业出版社 车镗专机 制系统设计 23 附录 1 车镗专机 制系统设计 24 车镗专机 制系统设计 25 车镗专机 制系统设计 26 车镗专机 制系统设计 27 车镗专机 制系统设计 28 车镗专机 制系统设计 29 车镗专机 制系统设计 30 2 组态程序 if(1)本站点 油压标志 =1; 本站点 油压标志 =0; /检测油压
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