S7-200smart PLC全自动双面钻电气控制系统没计

课程设计设计题目全自动双面钻电气控制系统没计学院XXXXX学生姓名XXX学号XXXXXX专业XXXX年级XXXX级指导教师XXXX职称XXX2019年6月目录TOC\o"1-3"\h\u第1章绪论 51.1研究背景及意义 51.2组合机床概述 51.3双面组合钻介绍 5第2章总体设计 72.1设备概况介绍 72.2拖动情况 72.3设计要求 72.4设计任务 8第3章硬件设计 93.1器件选择 93.1.1PLC选择 93.1.2交流接触器选择 103.1.3热继电器 103.1.4断路器 103.2主电路设计 103.3控制电路设计 113.4PLC输入和输出分配 113.5PLC输入和输出接线图 133.6柜内器件布置图 153.7面板图 163.8端子接线图 173.9柜体尺寸图 183.10面板接线图图 183.11柜内器件布置接线图图 203.12器件清单 21第4章软件设计 234.1PLC内部使用地址 234.2梯形图 234.2.1主程序 234.2.2自动步骤控制子程序 264.2.3输出控制子程序 304.3语句表程序 384.3.1主程序 384.3.2自动步骤控制子程序 404.3.3输出控制子程序 43第5章继电器控制 515.1继电器控制主电路 515.2继电器控制电路 515.3面板 555.5柜内器件布置图 565.5柜内器件布置图 575.6端子接线图 585.7面板接线图 595.8柜内器件接线图 60结论 62参考文献 63附录 64附录1主电路和控制电路图 64附录2PLC输入和输出接线图 65附录3面板图 66附录4器件布置图 67附录5端子接线图 68附录6柜体尺寸图 69附录7面板接线图图 70附录8器件布置接线图 71附录9继电器控制主电路 72附录10继电器控制电路 73附录11继电器控制面板图 74附录12柜内器件布置图 75附录13继电器端子接线图 76附录14继电器面板接线图 77附录15继电器柜内器件接线图 78全自动双面钻电气控制系统没计全自动双面钻电气控制系统没计第1章绪论1.1研究背景及意义随着生产的发展，产品精度的提高，机床加工的自动化程度也越来越高。数控机床，加工中心已构成现代加工方法之代表。但是根据我国的实际情况，对现有机床进行全部更新换代，几乎是不可能的。因此为提高机床的生产率，改善工人的劳动条件，提高一般机床加工的自动化程度，提高控制系统的可靠性，对现有机床进行PLC改造具有非常现实的意义，本文正是利用了PLC控制技术具有功能强，速度快，可靠性高，经济实用等特点，针对双面组合钻床的控制部分进行了改造，并分析了系统的性能。1.2组合机床概述组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器(PLC),数字控制(NC)等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。1.3双面组合钻介绍双面组合钻床是一种钻削较厚工件的加工钻床,加工要求双面同时钻削,并同轴钻孔,加工精度要求高,采用传统的继电器接触器控制,要用大量的中间继电器,时间继电器,计数器,存在线路复杂,故障率高,控制柜体积大,成本高等特点,而采用可编程控制器S7-200,不仅可以提高控制系统的可靠性,降低运行故障率,而且改变程序即可实现不同工件的加工钻削工艺要求,充分发挥组合钻床的多种加工功能。

第2章总体设计2.1设备概况介绍 全自动双面钻是对棒料两面同时进行钻孔或扩孔加工的专用机床。这种机床的自动程度较高．能自动上、下料，自动进、退刀，并且有可靠的危险区保护装量．其工作示意图如图2—1所示． 图2-1全自动双面钻结构示意图 2.2拖动情况 双面钻是由液压系统控制进给运动，动力头的主轴由Y100L1-4（2.2KW）电动机驱动，行程原则控制，动力头进退及上、下料采用液压传动，油泵电机为Y100L2-43kw。2.3设计要求 1)料斗中有料时，按下开工按钮后，能自动工作下去，实现自动循环。2)当只要求加工一只零件时，要求加工完毕能自动退回原位，并自动停止。3)动力头主轴、滑台能点动操作，以便调整钻孔深度。4)轴只要求单向运转,离开原位能自动起动，回到原位则自动停止。5)单机操作能进行一面加工，并且能实现自动循环．6)具有紧急停止和危险区保护环节。7)具有必要的显示、保护、联锁环节。。2.4设计任务 1）设计并绘制电气原理图(继电器设计)，选择电器元件，编制元件目录表。2）PLC设计，PC选择及I／O的分配，根据控制要求设计必要的硬件系统，绘制梯形图、编写程序。3)编制设计说明、使用说明书与设计小结4)列出设计参考资料目录。

第3章硬件设计3.1器件选择3.1.1PLC选择 经分析，系统共使用了36个输入，34个数字量输出，没有模拟量输入和模拟量输出，共70路输入和输出，系统为小型应用。 西门子的S7-200Smart是新的高性能的小型PLC，性价比高，可靠稳定，软硬件使用简单方便，其中的ST40，为直流电源，含24路数字量输入，16路数字量输出，不能满足是还有需要，可以增加EMDR3216DI16DQRelay，另外一个EMDR088DQRelay，这样共40输入，40输出，可以满足本系统的使用需要。硬件配置如图3-1所示。图3-1SmartS7-200PLC硬件配置3.1.2交流接触器选择交流接触器：选择交流接触器 LC1-D09B7C AC-3制4kW，380/400VAC，9A，内置1/可扩展3(NO+NC)，额定工作电流为9A，大于电机额定电流I=2A、3.1.3热继电器（3）热继电器：根据电动机的额定电流选用热继电器。取热继电器整定电流的0.95～1.05倍或中间值等于电动机额定电流。热继电器整定电流If=2/（0.95～1.05）≈1.9～2.1A满足设计条件3.1.4断路器3.2主电路设计主电路如图3-2所示，3相380V交流电源经QF1总电源开关，熔断器FU1，接到左刀电机M1主回路，经熔断器FU2，断路器QF2，接到接触器KM1主触点，经过热继电器FR1接到左刀电机M1上，通过控制接触器KM1得电与否，控制KM1主触点闭合，从而控制左刀电机运行。3相380V交流电源经QF1总电源开关，熔断器FU1，接到右刀电机M2主回路，经熔断器FU3，断路器QF3，接到接触器KM2主触点，经过热继电器FR2接到右刀电机M2上，通过控制接触器KM2得电与否，控制KM2主触点闭合，从而控制右刀电机运行。3相380V交流电源经QF1总电源开关，熔断器FU1，接到油泵电机M3主回路，经熔断器FU4，断路器QF4，接到接触器KM3主触点，经过热继电器FR3接到油泵电机M3上，通过控制接触器KM3得电与否，控制KM3主触点闭合，从而控制油泵电机运行。3相380V交流电源经QF1总电源开关，熔断器FU1，接到冷却电机M4主回路，经熔断器FU5，断路器QF5，接到接触器KM4主触点，经过热继电器FR4接到冷却电机M4上，通过控制接触器KM4得电与否，控制KM4主触点闭合，从而控制冷却电机运行。图3-2主电路的设计3.3控制电路设计 控制电路设计如图3-2所示，外部220V交流电经L12，N供控制电路使用。QF6是控制电路断路器，FU6是控制电路熔断器，G1直流开关电源，将220V交流电变成24V直流电，供PLC输入和输出使用。3.4PLC输入和输出分配 PLC输入和输出分配见表3-1和表3-2所示。表3-1数字量输入分配表名称PLC地址外部编号开工按钮I0.0SB1停止按钮I0.1SB2急停开关I0.2SB3自动手动选择开关I0.3SA1单周连续选择开关I0.4SA2冷却选择开关I0.5SA3左快退到位行程开关I0.6SQ1左工进到位行程开关I0.7SQ2右工进到位行程开关I1.0SQ3右快退到位行程开关I1.1SQ4左快进到位行程开关I1.2SQ5右快进到位行程开关I1.3SQ6工件夹紧到位行程开关I1.4SQ7工件松开到位行程开关I1.5SQ8送料到位行程开关I1.6SQ9送料返回到位行程开关I1.7SQ10出料到位行程开关I2.0SQ11出料返回到位行程开关I2.1SQ12液压泵电机启动按钮I2.2SB4液压泵电机停止按钮I2.3SB5左刀具电机点动按钮I2.4SB6右刀具电机点动按钮I2.5SB7左机快进点动按钮I2.6SB8左滑台工进点动按钮I2.7SB9左机快退点动按钮I8.0SB10右机快进点动按钮I8.1SB11右滑台工进点动按钮I8.2SB12右机快退点动按钮I8.3SB13夹紧手动按钮I8.4SB14松开手动按钮I8.5SB15危险区域保护I8.6S1料斗有料检测I8.7S2液压泵电机过载反馈I9.0FR1左刀头电机过载反馈I9.1FR2右刀头电机过载反馈I9.2FR3冷却泵电机过载反馈I9.3FR4表3-2数字量输出分配表名称PLC地址外部编号液压泵电机启动Q0.0KM1左刀电机启动Q0.1KM2右刀电机启动Q0.2KM3冷却泵电机启动Q0.3KM4左边滑台快进电磁阀Q0.4YV1左边滑台工进电磁阀Q0.5YV2左边滑台快退电磁阀Q0.6YV3右边滑台快进电磁阀Q0.7YV4右边滑台工进电磁阀Q1.0YV5右边滑台快退电磁阀Q1.1YV6工件夹紧电磁阀Q1.2YV7工件松开电磁阀Q1.3YV8上料前进电磁阀Q1.4YV9上料返回电磁阀Q1.5YV10下料前进电磁阀Q1.6YV11下料返回电磁阀Q1.7YV12自动运行指示灯Q8.0HL1故障指示灯Q8.1HL2夹紧指示灯Q8.2HL3液压泵电机指示灯Q8.3HL4左刀电机指示灯Q8.4HL5右刀电机指示灯Q8.5HL6冷却泵电机指示灯Q8.6HL7左边滑台快进指示灯Q8.7HL8左边滑台工进指示灯Q9.0HL9左边滑台快退指示灯Q9.1HL10右边滑台快进指示灯Q9.2HL11右边滑台工进指示灯Q9.3HL12右边滑台快退指示灯Q9.4HL13工件松开指示灯Q9.5HL14上料前进指示灯Q9.6HL15上料返回指示灯Q9.7HL16下料前进指示灯Q12.0HL17下料返回指示灯Q12.1HL183.5PLC输入和输出接线图 PLC输入和输出接线图见图3-3所示。PLC为ST40，含24路数字量输入，16路继电器输出。外部24V直流电接PLC的L，N为PLC提供工作电源。 24V直流电接PLC的输入1M，2M和3M，PLC输入公共端，为PLC输入提供24V直流电源。 24V直流电接PLC的输出1L，2L，3L和4L，PLC输出公共端，为PLC输出提供24V直流电源。图3-3PLC输入和输出接线图3.6柜内器件布置图柜内器件布置如图3-4所示，第1排是断路器QF1，QF2，QF3， QF4，QF5，QF6和熔断器FU1，FU2，FU3，FU4，FU5，FU6，第2排是直流电源G1，PLC；第3排是接触器KM1到KM4，过载保护热继电器FR1，FR2，FR3，FR4；第4排是端子XT3，XT4,第5排是端子XT1，XT2图3-4柜内器件布置图3.7面板图 面板布置如图3-5所示，图3-5面板布置图3.8端子接线图 端子接线图如图3-6所示，图3-6端子接线图3.9柜体尺寸图 柜体尺寸图如图3-7所示，图3-7柜体尺寸图3.10面板接线图图 面板接线图如图3-8所示，图3-8面板接线图3.11柜内器件布置接线图图 柜内器件布置接线图如图3-9所示，图3-9柜内器件布置接线图3.12器件清单主要器件清单如表3-3所示表3-3器件清单序号元件名称元件型号元件规格单位数量品牌1微型断路器C65N-C50A/3P配电保护6kA，400VAC，50A，三极个1施耐德2微型断路器C65N-D10A/3P动力保护6kA，400VAC，10A，三极个4施耐德3微型断路器C65N-C6A/2P配电保护6kA，400VAC，6A，双极个1施耐德4交流接触器LC1-D09B7CAC-3制4kW，380/400VAC，9A，内置1/可扩展3(NO+NC)个4施耐德5热过载继电器LRD-14CTeSysD经济型，，7-10A，搭配D09-D38个4施耐德6开关电源S-100-24G1系列，单相开放式(无认证)，单输出100W，24V，4.5A个1明纬7熔断器RT18-32/10ART18-32/10A个12正泰8熔断器RT18-32/6ART18-32/6A个2正泰9按钮XB2-BA31CΦ22金属平头，弹簧复位，1NO，绿色个12施耐德10按钮XB2-BA42CΦ22金属平头，弹簧复位，1NC，红色个1施耐德11按钮XB2-BA21CΦ22金属平头，弹簧复位，1NO，黑色个1施耐德12急停按钮XB2-BR42CΦ60金属蘑菇头，弹簧复位，1NC，红色个1施耐德13指示灯XB2-BVB3LCΦ22标准型，24VAC/DC，LED灯泡，绿色个17施耐德14指示灯XB2-BVB4LCΦ22标准型，24VAC/DC，LED灯泡，红色个1施耐德15行程开关YBLX-WL/DYBLX-WL/D只12正泰16PLC模块CPUST40DCDCDCCPUST40DCDCDC，24输入16输出只1西门子17PLC模块EMDR3216输入，16输出只1西门子18PLC模块EMDR088输出只1西门子第4章软件设计4.1PLC内部使用地址为了编程和阅读方便，定义了部分PLC内部使用地址，如表4-1所示。表4-1PLC内部内存使用地址名称PLC地址备注第1步送料标志M0.0第2步送料返回标志M0.1第3步工件夹紧标志M0.2第4步快进标志M0.3第5步工进标志M0.4第6步快退标志M0.5第7步工件松开标志M0.6第8步下料标志M0.7第9步下料返回标志M1.0无动作步骤标志1M2.0无动作步骤标志2M2.1第9步下料返回到位M2.24.2梯形图4.2.1主程序4.2.2自动步骤控制子程序4.2.3输出控制子程序4.3语句表程序4.3.1主程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//自动运行指示灯LDI0.0OQ8.0ANQ8.1ANI0.1ANI0.3ANI0.2=Q8.0Network2//故障指示灯LDI0.2OI9.0OI9.1OI9.2OI9.3OI8.6LDI0.6LDI0.7OI1.2ALDOLDLDI0.7AI1.2OLDLDI1.0LDI1.1OI1.3ALDOLDLDI1.1AI1.3LDI1.4AI1.5OLDLDI1.6AI1.7OLDOLD=Q8.1Network3//调用自动控制步骤子程序，进行自的控制LDSM0.0CALLSBR0Network4//调用输出控制子程序，进行输出集中控制LDSM0.0CALLSBR1END_ORGANIZATION_BLOCK4.3.2自动步骤控制子程序SUBROUTINE_BLOCK自动步骤控制:SBR0TITLE=BEGINNetwork1//无动作步骤标志1:LDNM0.0ANM0.1ANM0.2ANM0.3=M2.0Network2//无动作步骤标志2LDNM0.4ANM0.5ANM0.6ANM0.7ANM1.0=M2.1Network3//第1步送料标志LDM2.0AM2.1AQ8.0AI8.7SM0.0,1Network4//第1步送料到位，执行第2步第2步送料返回LDQ8.0AM0.0AI1.6SM0.1,1RM0.0,1Network5//第2步送料返回到位，执行第3步工件夹紧LDQ8.0AM0.1AI1.7RM0.1,1SM0.2,1Network6//第3步工件夹紧完成，执行第4步快进LDQ8.0AM0.2AI1.4RM0.2,1SM0.3,1Network7//第4步快进到位，执行第5步工进LDQ8.0AM0.3AI1.2AI1.3SM0.4,1RM0.3,1Network8//第5步工进到位，执行第6步快退LDQ8.0AM0.4AI0.7AI1.0SM0.5,1RM0.4,1Network9//第6步快退到位，执行第7步工件松开LDQ8.0AM0.5AI0.6AI1.1SM0.6,1RM0.5,1Network10//第7步工件松开松开，执行第8步下料LDQ8.0AM0.6AI1.5SM0.7,1RM0.6,1Network11//第8步下料到位，执行第9步下料返回LDQ8.0AM0.7AI2.0RM0.7,1SM1.0,1Network12//第9步下料返回到位LDQ8.0AM1.0AI2.1=M2.2Network13//第9步下料返回到位，选择单周期，系统停止，选择连续模式，连续执行LDM2.2LPSAI0.4RM1.0,1RQ8.0,1LPPAI8.7ANI0.4SM0.0,1RM1.0,1END_SUBROUTINE_BLOCK4.3.3输出控制子程序SUBROUTINE_BLOCK输出控制:SBR1TITLE=BEGINNetwork1//液压泵电机启动LDQ8.0LDI2.2OQ0.0ANI2.3OLDANI9.0ANI0.2=Q0.0=Q8.3Network2//左刀电机启动LDM0.3OM0.4OM0.5ANI0.6AQ8.0LDI2.4AI0.3OLDAQ0.0=Q0.1=Q8.4Network3//右刀电机启动LDM0.3OM0.4OM0.5ANI1.1AQ8.0LDI2.5AI0.3OLDAQ0.0=Q0.2=Q8.5Network4//冷却泵电机启动LDNI0.5AQ8.0AM0.4LDI0.5AI0.3OLDAQ0.0=Q0.3=Q8.6Network5//左快进//LDM0.3ANI1.2AQ8.0LDI2.6AI0.3ANI1.2OLDAQ0.0=Q0.4=Q8.7Network6//左工进//LDM0.4ANI0.7AQ8.0LDI2.7AI0.3ANI0.7OLDAQ0.0=Q0.5=Q9.0Network7//左快退//LDM0.5ANI0.6AQ8.0LDI8.0AI0.3ANI0.6OLDAQ0.0=Q0.6=Q9.1Network8//右快进//LDM0.3ANI1.3AQ8.0LDI8.1AI0.3ANI1.3OLDAQ0.0=Q0.7=Q9.2Network9//右工进//LDM0.4ANI1.0AQ8.0LDI8.2AI0.3ANI1.0OLDAQ0.0=Q1.0=Q9.3Network10//右快退//LDM0.5ANI1.1AQ8.0LDI8.3AI0.3ANI1.1OLDAQ0.0=Q1.1=Q9.4Network11//夹紧//LDM0.2OM0.3OM0.4OM0.5AQ8.0LDI8.4OQ1.2ANI8.5AI0.3OLDAQ0.0=Q8.2=Q1.2Network12//工件松开电磁阀LDM0.0OM0.1OM0.6OM0.7OM1.0AQ8.0LDI8.5OQ1.3ANI8.4AI0.3OLDAQ0.0=Q9.5=Q1.3Network13//上料前进电磁阀//QLDM0.0AQ8.0ANI1.6ANQ1.5AQ0.0=Q1.4=Q9.6Network14//上料返回电磁阀//LDM0.1AQ8.0ANI1.7ANQ1.4AQ0.0=Q1.5=Q9.7Network15//下料前进电磁阀//LDM0.7AQ8.0ANI2.0ANQ1.7AQ0.0=Q1.6=Q12.0Network16//下料返回电磁