_PLC課程設(shè)計（論文）-千斤頂液壓缸加工機床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

1機電工程學(xué)院課程設(shè)計說明書設(shè)計題目:千斤頂液壓缸加工機床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名：學(xué)號：20094805專業(yè)班級：機制F09指導(dǎo)教師：2012年12月13日1內(nèi)容摘要在本設(shè)計中采用裝在動力滑臺上左，右兩個動力頭同時進行切削。動力頭的快進、工進及快退由液壓缸驅(qū)動。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用調(diào)整死擋鐵的方法實現(xiàn)位置控制。主要介紹了通過PLC控制系統(tǒng)，設(shè)計了千斤頂液壓缸加工機床電氣控制，并設(shè)計了千斤頂液壓缸加工機床電氣控制梯形圖，千斤頂液壓缸加工機床控制硬件配置連線圖，基于PLC的機床電氣控制系統(tǒng)的控制圖。關(guān)鍵字:液壓缸；PLC控制系統(tǒng)；梯形圖；主電路圖；硬件配置連線圖1目錄第1章引言.11.1PLC的基本概念.11.2PLC的基本結(jié)構(gòu).11.3PLC的工作原理.2第2章設(shè)計思路.42.1設(shè)計要求.42.2控制要求.42.3硬件系統(tǒng)設(shè)計.6第3章電路設(shè)計.93.1主電路圖.93.2硬件配置接線圖.10第4章程序設(shè)計.104.1程序梯形圖.114.2程序指令表.19結(jié)論.26設(shè)計總結(jié).27謝辭.28參考文獻.291第1章引言本課程設(shè)計的內(nèi)容是千斤頂液壓缸加工機床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計。其要求如下：1.控制要求：(1)左右動力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動機M1集中傳動，切削時冷卻泵電動機同時運轉(zhuǎn)。(2)只有在液壓泵電動機M3工作，油壓達到一定壓力（壓力繼電器檢測）后，才能進行其他的控制。(3)機床即能半自動循環(huán)工作，又能對各個動作單獨進行調(diào)整。(4)要求有必要的電氣連鎖與保護，還有顯示與安全照明。2.控制過程及原理：千斤頂液壓缸兩端面的加工，采用裝在動力滑臺的左、右兩動力頭同時進行加工切削，機床屬于雙面單工位組合機床。千斤頂液壓缸兩端面加工機床由兩個液壓滑臺、動力箱、固定式夾具、底座、床身和液壓站等部件組成。千斤頂液壓缸兩端面加工時，將工件放在工作臺上并加緊，當(dāng)工件加緊后發(fā)出加工命令，左、右滑臺開始快進，當(dāng)接近加工位置時，左、右滑臺變?yōu)楣みM進給，直到加工完成后再快退返回。至原來左、右滑臺分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結(jié)束。即工作循環(huán)如下：工件定位-工件夾緊-滑臺入位-加工零件-滑臺復(fù)位-夾具松開。1.1PLC的基本概念早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,PLC)它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC。1.2PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：a、電源PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓波動+10%(+15%)范圍內(nèi)、，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。b、中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行2c、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。d、輸入輸出接口電路1、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。2、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。e、功能模塊如計數(shù)、定位等功能模塊。f、通信模塊1.3PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。3第2章設(shè)計思路2.1設(shè)計要求本機床用于千斤頂液壓缸兩個端面的加工，采用裝在動力滑臺上的左、右兩個動力頭同時進行切削。動力頭的快進、工進及快退由液壓缸驅(qū)動。液壓系統(tǒng)采用兩位四通電磁閥控制，并用調(diào)整死擋鐵的方法實現(xiàn)位置控制。機床的工作程序是：(1)工件定位人工將零件裝入夾具后，定位液壓缸動作，工件定位。(2)工件夾緊零件定位后，延時15s，夾緊液壓缸動作使零件固定在夾具內(nèi)，同時定位液壓缸退出以保證滑臺入位。(3)滑臺入位滑臺帶動動力頭一起快速進入加工位置。(4)加工零件左右動力頭進行兩端面切削加工，動力頭到達加工終點位置即停止工進，延時30s后停轉(zhuǎn)，快速退回原位。(5)滑臺復(fù)位左右動力頭退回原位后，滑臺復(fù)位。(6)夾具松開當(dāng)滑臺復(fù)位后夾具松開，取出零件。以上各種動作由電磁閥控制，電磁閥動作要求見表2-1。表2-1電磁閥動作要求YV1YV2YV3YV4YV5定位夾緊入位工進退位復(fù)位放松注：“+”號表示電磁閥得電。42.2控制要求控制要求如下：(1)左右動力頭旋轉(zhuǎn)切削由電動機M1集中傳動，切削時冷卻泵電動機同時運轉(zhuǎn)。(2)只有在液壓泵電動機M3工作，油壓達到一定壓力（壓力繼電器檢測）后，才能進行其他的控制。(3)機床即能半自動循環(huán)工作，又能對各個動作單獨進行調(diào)整。(4)要求有必要的電氣連鎖與保護，還有顯示與安全照明。(5)控制信號說明如表2-2所示。(6)相關(guān)參數(shù)：動力頭電動機M1：Y100L-6，1.5kW，AC380V，4.0A。冷卻泵電動機M2：JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。液壓泵電動機M3：Y801-4，0.55kW，AC380V，1.6A。電磁閥YV1YV5：100mA，AC220V。指示燈HL1HL8：10mA，DC24V。表2-2控制信號說明輸入輸出文字符號說明文字符號說明SA1-1機床半自動循環(huán)控制轉(zhuǎn)換開關(guān)KM1動力頭M1、冷卻泵M2接觸器SA2-1手動定位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)KM2液壓泵M3接觸器SA3-1手動入位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)YV11#電磁閥SA3-2