情境3：組合鉆床控制系統(tǒng)講解

1、課題情境3組合鉆床控制系統(tǒng)教 學(xué) 目 標知識目標1、多臺電機的啟動、停止控制。2、使用SCR指令設(shè)計順序功能圖。3、使用SCR指令編寫梯形圖程序。能力目標1、能夠掌握S7-200外圍電路的接線連接。2、能夠掌握S7-200編程控制多臺電機的啟停。素質(zhì)目標1、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實際問題的綜合能力；2、培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神和交流合作能力。教學(xué)重點1、多臺電機的啟動、停止控制。2、使用SCR指令設(shè)計順序功能圖。3、使用SCR指令編寫梯形圖程序。教學(xué)難點使用SCR指令編寫梯形圖程序。教學(xué)準備1、 西門子可編程控制器1臺2、ZYPLC31 PLC模擬控制實驗（一）掛箱1 個3、 安裝了 STEP7

2、-Micro/WIN編程軟件的PC機1臺4、 PC/PPI編程電纜1根5、 連接導(dǎo)線若干課型理實一體課日寸12課時教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容學(xué)法段 教方手師生活動時間 分配導(dǎo)入清點人數(shù)、組織秩序，并導(dǎo)入項目課程。導(dǎo)入新課：本章以組合鉆床控制系統(tǒng)為例，先通過 三臺電機的啟動、停止學(xué)習(xí)多臺電機的控制方法，為 組合鉆床系統(tǒng)中電機的控制做基礎(chǔ)，然后延續(xù)上一章 的順序控制設(shè)計法，學(xué)習(xí)使用SCR指令編寫梯形圖程 序，掌握較全面的編程方法，最終使學(xué)生有應(yīng)對一些 復(fù)雜項目的能力。講授法 和引導(dǎo) 文法1、教師講解；2、學(xué)生 聽課5分鐘教學(xué)實施告知一、組合鉆床系統(tǒng)介紹鉆床指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。通常 鉆頭旋轉(zhuǎn)為主

3、運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床 結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更 換特殊刀具，可擴、锪孔，鉸孔或進行攻絲等加工。 加工過程中工件不動，讓刀具移動，將刀具中心對正 孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動（主運動）。鉆床的特點是工件講授1、教師固定不動，刀具做旋轉(zhuǎn)運動。根據(jù)鉆床的用途和結(jié)構(gòu) 主要分為以下幾類：1、立式工作臺和主軸箱可以在立柱上垂直移動，用于加 工中小型工件。2、臺式簡稱臺鉆。一種小型立式鉆床，最大鉆孔直徑為 1215毫米，安裝在鉗工臺上使用，多為手動進鉆， 常用來加工小型工件的小孔等。3、搖臂式主軸箱能在搖臂上移動，搖臂能回轉(zhuǎn)和升降，工 件固定不動，適用于加工大而重和多孔的工件，廣

4、泛 應(yīng)用于機械制造中。4、深孔鉆床用深孔鉆鉆削深度比直徑大得多的孔（如槍管、 炮筒和機床主軸等零件的深孔）的專門化機床，為便 于除切屑及避免機床過于高大，一般為臥式布局，常 備有冷卻液輸送裝置（由刀具內(nèi)部輸入冷卻液至切削 部位）及周期退刀排屑裝置等。5、中心孔鉆床用于加工軸類零件兩端的中心孔。6、銑鉆床工作臺可縱橫向移動，鉆軸垂直布置，能進行銑 削的鉆床。7、臥式鉆床主軸水平布置，主軸箱可垂直移動的鉆床。一般 比立式鉆床加工效率咼，可多面同時加工。法；引導(dǎo)文 法；多 媒體；講解；2、學(xué)生 個人發(fā) 言、分 組討 論。2課時圖3-1臥式組合鉆床組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動 化程度較高

5、的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是 高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機械、 交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的 組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液 壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中 型箱體類和軸類零件，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工 各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀 槽，以及銑削平面和成形面等。隨著技術(shù)的不斷進步， 一種新型的組合機床一一柔性組合機床越來越受到人 們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨 行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán) 控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品

6、種加工的可調(diào)可 變的組合機床。單面組合鉆床是一種鉆削普通厚度工件的加工鉆 床，只有一個鉆頭，即只能同時加工一個表面，加工 精度要求高，配以可編程控制器 S7-200,可以提高控 制系統(tǒng)的可靠性，降低運行故障率，而且改變程序即 可實現(xiàn)不同工件的加工鉆削工藝要求，充分發(fā)揮組合 鉆床的多種加工功能。二、知識鏈接順序功能圖中除了使用位存儲器 M代表各步外， 還可以使用順序控制繼電器 S來代表各步，使用S代 表各步的順序功能圖設(shè)計梯形圖程序時，需要使用 SCR指令設(shè)計梯形圖程序。S7-200的系列CPU中的順序控制繼電器（S）是 專門用于編制與時序相關(guān)的控制程序的，它能夠按照 自然的工藝過程編制狀態(tài)控制

7、程序。順控繼電器按位 尋址的形式是SX. X在S7-200中，順序控制繼電器的 編號從S0.0到S31.7共256個。順序控制繼電器的指令如表3-1所示。表3-1順序控制繼電器指令梯形圖程序語句表程序指令功能I SCRLSCR n步開始指令，為步開始的標志， 該步的狀態(tài)兀件位置 1時，激活 該步?.?SCRT)SCRT n步轉(zhuǎn)移指令，使能有效時，關(guān)斷 本步，激活目標步。n為目標步的 順序控制狀態(tài)元件5匚HE）SCRE步結(jié)束指令，為步結(jié)束的標志說明：1）SCR和SCRT兩指令的操作數(shù)都必須是狀態(tài)繼 電器S的位（如S0.0）。2）SCRE無操作數(shù)，直接能與母線相連。3）每一步的編程都必須以 SCR

8、開始，以SCRE 結(jié)束，中間一般都有 SCRT指令，而且可以有多條 SCRT指令并列。4）同一個S位不能用于不同的程序中，例如：如果在 主程序中使用了 S0.1，在子程序中就不能再使用它。項目1：多臺電動機的控制1三臺電動機順序定時啟動同時停止-訓(xùn)練目標通過本次練習(xí)，需要掌握S7-200與外圍電路如何 連接，主電路三臺電動機如何連接，并進一步理解定 時器的應(yīng)用?？刂埔螅?、輸入輸出元件及控制功能初步訓(xùn)練類型PLC對應(yīng)元件元件控制功能地址（符號）名稱I0.0SB1啟動啟動電動機輸入端口按鈕I0.1SB2停止停止電動機按鈕Q0.0KM1接觸控制電動機1器1輸出端口Q0.1KM2接觸器2控制電動機

9、2Q0.2KM3接觸控制電動機3器3表3-2 I/O分配2、硬件設(shè)計演示法1、教師演示；2、學(xué)生 分兩組 討論6課時三臺電動機順序定時啟動，同時停止的主電路如 圖3-10所示，控制電路PLC接線圖如圖3-11所示圖3-10三臺電動機順序定時啟動控制主電路圖圖3-11三臺電動機順序定時啟動 PLC接線圖3、梯形圖程序打開Step7-MicroWIN V4.0，打開程序塊部分，編 寫梯形圖。4、演示操作1）按圖3-10和3-11所示連接主電路和控制電路， 檢查無誤后接通電源。2） 打開計算機中的編程軟件，將圖3-12所示程 序下載給PLC。3）使用編程軟件的運行和停止按鈕或者是撥動 PLC的運行開

10、關(guān)運行或停止程序。4）按控制要求進行操作，觀察并調(diào)試程序直到滿 足要求。2、三臺電動機順序定時啟動逆序停止4訓(xùn)練目標通過本次練習(xí)，進一步熟悉三臺電動機啟?？刂?的接線方法，并深入理解定時器和置位、復(fù)位指令的 應(yīng)用?？刂埔螅河冒粹o控制三臺電動機，按下啟動按鈕，啟動第 一臺電動機之后，每隔5s再啟動一臺；按下停止按鈕 時，先停下第三臺電動機，之后每隔5s逆序停下第二 臺和第一臺電動機。-控制方案設(shè)計1、輸入輸出元件及控制功能表3-3 I/O分配類型PLC對應(yīng)元件元件控制功能地址（符號）名稱I0.0SB1啟動啟動電動機輸入端口按鈕I0.1SB2停止停止電動機按鈕Q0.0KM1接觸控制電動機1器1輸

11、出端口Q0.1KM2接觸器2控制電動機2Q0.2KM3接觸控制電動機3器32、硬件設(shè)計三臺電動機順序定時啟動，逆序停止的主電路和 控制電路接線圖分別如圖3-10和3-11所示。3、梯形圖程序打開Step7-MicroWIN V4.0，編寫梯形圖。4、演示操作1）按圖3-10和3-11所示連接主電路和控制電路， 檢查無誤后接通電源。2）打開計算機中的編程軟件，將圖 3-13所示程 序下載給PLC。3）使用編程軟件的運行和停止按鈕或者是撥動 PLC的運行開關(guān)運行或停止程序。4）按控制要求進行操作，觀察并調(diào)試程序直到滿 足要求。3、三臺電動機星三角形降壓啟動停止控制丄訓(xùn)練目標通過本次練習(xí)，熟悉三臺電

12、動機星三角降壓啟動 控制的主電路和控制電路接線方法，并深入理解PLC編程指令的應(yīng)用。水控制要求：控制三臺三相異步電動機，啟動時，按下啟動按 鈕，第一臺電動機將三相定子繞組接成星形接線啟動 8s后再將三相定子繞組接成三角形，10s后如此啟動 第二臺電動機，10s后再啟動第三臺電動機。停止時，按下停止按鈕，三臺電動機立即停止。丄控制方案設(shè)計1、輸入輸出元件及控制功能表3-4 I/O分配類型PLC地址對應(yīng)元件（符號）元件名稱控制功能輸入端口I0.0SB1啟動按鈕啟動電動機I0.1SB2停止按鈕停止電動機輸出端口Q0.0KM11接觸器1第一臺電動機電源連接Q0.1KM12接觸器2第一臺電動機星形連接Q

13、0.2KM13接觸器3第一臺電動機角形連接Q0.3KM21接觸器4第二臺電動機電源連接Q0.4KM22接觸器5第二臺電動機星形連接Q0.5KM23接觸器6第二臺電動機角形連接Q0.6KM31接觸器7第三臺電動機電源連接Q0.7KM32接觸器8第三臺電動機星形連接Q1.0KM33接觸器9第三臺電動機角形連接2、硬件設(shè)計三臺電動機星三角形降壓啟動控制主接線圖如圖3-14所示，控制電路PLC接線圖如圖3-15所示圖3-14三臺電動機星三角形降壓啟動控制主接線路II迂 1 Kiri :EZ:2LT i. 11111.113 EM 1 心.心 3IQ.I 1 XL U3 4UL 3 Hi 1UI3： E

14、l l II ifai IM 11“ j 11L 113cm St MC/DC/JU.Yi p 心 i iPUP n 怛 i ii- - n ibi b|h i|ii.| rt hi i|b 電卜 iM I*1IIcr an ilii Jia-i I r,rIK1 11 1 1,1 1 1 1111 1 1 1 1圖3-15三臺電動機星三角形降壓啟動控制PLC接線圖3、梯形圖程序打開Step7-MicroWIN V4.0，編寫梯形圖程序。4、演示操作項目：組合鉆床控制強化訓(xùn)練通過讀者們在初步訓(xùn)練中所掌握的知識，以小組 的形式，獨立完成組合鉆床控制的訓(xùn)練，教師負責指 導(dǎo)、檢查和評價。一、設(shè)計要求

15、1、單面組合鉆床各電機控制要求：單面組合鉆床只有在液壓泵電動機 M1正常啟動 運轉(zhuǎn)，機床供油系統(tǒng)正常供油后，才能啟動。刀具電 動機M2應(yīng)在滑臺進給循環(huán)開始啟動運轉(zhuǎn)，滑臺退回教師原位后停止運轉(zhuǎn)。切削液壓泵電動機 M3可以在滑臺 指導(dǎo) 工進時自動啟動，在工進結(jié)束后自動停止。2、機床動力滑臺、工件定位裝置、夾緊裝置控制 要求：機床動力滑臺、工件定位裝置、夾緊裝置由液壓 系統(tǒng)驅(qū)動。電磁閥YV1、YV2控制定位銷液壓缸活塞1、教師 引導(dǎo)、 示范、 指導(dǎo)；2、學(xué)生 分組， 單獨對 項目進 行 操 作。2課時的運動方向；YV3、YV4控制夾緊液壓缸活塞的 運動方向；YV5、丫V6及YV7為滑臺油路中的換向電

16、 磁閥。各電磁閥動作狀態(tài)如下：表3-5各電磁閥動作狀態(tài)表工件定位夾緊滑臺電磁YVYVYVYVYVYVYV7工件+工件+滑臺+滑臺+滑臺+松開+拔定+停止注：?！睘殡姶砰y線圈接通。從表3-5中可以看出，電磁閥YV1線圈通電時， 機床工件定位裝置將工件定位；當電磁閥YV3通電時，機床工件夾緊裝置將工件夾緊；當電磁閥YV3、YV5、YV7通電時，滑臺快速移動；當電磁閥 YV3、 YV5通電時，滑臺工進；當電磁閥YV3、YV6通電時， 滑臺快速后退；當電磁閥YV4通電時，松開定位銷； 當電磁閥YV2通電時，機床拔開定位銷；定位銷松開 后，撞擊行程開關(guān)ST1，機床停止運行。3、組合鉆床總控制過程：當需要

17、機床工作時，按下系統(tǒng)啟動按鈕 SB2,液 壓泵電動機M1啟動，將工件裝入定位夾緊裝置，按 下液壓系統(tǒng)啟動按鈕SB4,機床按如下步驟工作：按下液壓系統(tǒng)啟動按鈕SBQ工件定位和夾緊- 動力滑臺快速進給動力滑臺工進動力滑臺快退至 原位一夾緊裝置松開 拔出定位銷。在動力滑臺快速 進給的同時，刀具電動機 M2啟動運轉(zhuǎn)工作，提供切 削動力；在動力滑臺工進時，切削液電動機 M3自動 啟動，在工進結(jié)束時切削液泵電動機自動停止。在滑 臺退回原位后，刀具電動機M2停止運轉(zhuǎn)。、任務(wù)分析本任務(wù)既有電機的控制要求又有機床動力滑臺、 工件定位、夾緊的控制要求，要結(jié)合考慮。在硬件設(shè) 計上，PLC輸入口可接10個端口，輸出口

18、可接11個 端口；在軟件設(shè)計上可采用單序列的順序控制法來設(shè) 計梯形圖。三、任務(wù)實施1、輸入輸出地址分配2、硬件設(shè)計4 申.啊 4卜 SpL l!h,TCPU226 AC/DC/KLYit 3D. D ID. J DI : E-j*陽Trl EY-,:匸1zl 卜 za sko 6 qc t 41 d n ,1 叮71 VLi. 9 13. |：L T 3Z.DQZ L 口圖3-17組合鉆床控制系統(tǒng) PLC接線圖3、組合鉆床控制系統(tǒng)順序功能圖、梯形圖程序分別如圖3-18和3-19所示。圖3-18組合鉆床控制系統(tǒng)順序功能圖4、演示操作1）按圖3-17所示連接控制電路，檢查無誤后接 通電源。2） 打

19、開計算機中的編程軟件，將圖3-19所示程 序下載給PLC。3）使用編程軟件的運行和停止按鈕或者是撥動 PLC的運行開關(guān)運行或停止程序。4）觀察并調(diào)試程序，直到能按控制要求進行演示。5、任務(wù)驗收拓展 訓(xùn)練用觸摸屏實現(xiàn)鉆床動力滑臺系統(tǒng)控制畫面制作步 驟案例 演示 法教師指 導(dǎo)、學(xué) 生練習(xí)2課時尸*SQ2電如“電礒E J迎1(電酈閒門1啟動項目 檢杳每個小組的任務(wù)完成過程中或完成后，小組討論，老師 現(xiàn)場對學(xué)生的完成情況及存在的問題進行檢杳和指正，進行 任務(wù)驗收。講授法評價法教師評 價、學(xué) 生發(fā)言15分鐘總結(jié)評價循序漸進的完成三臺電動機順序定時啟動同時停止、逆序停 止、星三角形降壓啟動停止控制和組合鉆床控制，在完成任 務(wù)過程中逐步掌握 S7-200新的編程指令和編程方