PLC-液壓傳動

1、湖南人夂科枝修院課 程 設(shè)計(jì) 扌艮告課程名稱:電器挫制與PLC課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：液壓傳動組合機(jī)床控制系 別：通信與控制工程系專 業(yè)：自動化班 級：學(xué)生姓名：學(xué) 號：起止日期：2012年11月5日 2012年11月19日 指導(dǎo)教師：教研室主任：為了進(jìn)一步鞏固理論知識，培養(yǎng)所學(xué)理論知識在實(shí)際應(yīng)用中的能力；掌握一般生產(chǎn) 電氣控制系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試；培養(yǎng)查閱圖書資料、工具書的能力；培養(yǎng)工程 繪、書寫技術(shù)報(bào)告的能力，進(jìn)行雙面單工位液壓傳動組合機(jī)床的控制。組合機(jī)床是由一 些通用部件及少量專用部件組合而成的自動化程度較高的髙效專用機(jī)床。傳統(tǒng)的繼電- 接觸器控制系統(tǒng)存在電路復(fù)雜、可靠性差等缺點(diǎn)。而采用

2、PLC控制器作為新一代的工業(yè) 控制裝置，具有開發(fā)性好，接線簡單方便，可靠性高等特點(diǎn)。在此次課程設(shè)計(jì)中，組合 機(jī)床的控制回路主要是通過接觸器-繼電器電路來控制油路。也就是控制YV1. YV2.YV3. YV4、KPI、KP2這六個(gè)電磁閥的通斷。而油路是事先設(shè)計(jì)好的，所以只要編寫一個(gè)程序， 使得液壓傳動組合機(jī)床在PLC的控制下自行完成以上描述的工作流程。關(guān)鍵字：PLC；液壓傳動組合機(jī)床；控制；梯形圖設(shè)計(jì)要求11方案論證與對比2方案一2方案二3方案對比與選擇42系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)4系統(tǒng)變量定義及分配表4系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)4系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)53控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5控制程序流程圖設(shè)計(jì)5控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì)6控制程序設(shè)計(jì)思路

3、7創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容94上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)9PLC與上位監(jiān)控軟件通訊9上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)10實(shí)現(xiàn)的效果105系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析10系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題10結(jié)果分析11結(jié)束語12參考文獻(xiàn)13附錄14液壓傳動組合機(jī)床控制設(shè)計(jì)要求圖1為某雙面單工位液壓傳動組合機(jī)床繼電器控制的電氣原理圖。該機(jī)床采 用3臺電動機(jī)進(jìn)行拖動，Ml、M2為左右動力頭電動機(jī)，M3為冷卻泵電動機(jī)。SA1 為左動力頭單獨(dú)調(diào)整開關(guān)，SA2為右動力頭單獨(dú)調(diào)整開關(guān)，通過它們可實(shí)現(xiàn)對左右動力頭的單獨(dú)調(diào)整。SA3為冷卻泵電動機(jī)工作選擇開關(guān)。L2七L30_-22OVfRISB2.S1?2 -禺it KM2 逹2KA SA2-2 V 料KAKM2SA

4、I-1 SA2-1SQ4KA咗KM224 VK.3 ! VD2fuio |Dfu21 llUMl UliKM1J ITT III11 1 R2FR3 ISA1-3FR2FR3M3KA1-KA4SA2-3KA2YV4KA4(a)主電路(b)控制電路圖1雙面單工位液壓傳動組合機(jī)床繼電接觸器控制電氣原理圖圖2為左右動力頭循環(huán)工作圖。其工作原理如下：SAI、SA2處于自動循環(huán)位置，按下啟動按鈕SB2,接觸器KM1. KM2線圈通電并自鎖，左、右動力頭電 動機(jī)同時(shí)啟動旋轉(zhuǎn)。按下前進(jìn)”按鈕SB3,中間繼電器KA1、KA2、通電并自鎖, 電磁鐵YV1、YV3通電，左、右動力頭快速前進(jìn)并離開原位，行程開關(guān)SQ

5、1、SQ2、SQ5、SQ6先復(fù)位，行程SQ3、SQ4后復(fù)位。當(dāng)S03、S04復(fù)位后，KA通電并 自鎖。在動力頭進(jìn)給過程中，靠各自行程閥自動變快進(jìn)為工進(jìn)，同時(shí)壓下行程開 關(guān)SQ,接觸器KM3線圈通電，冷卻泵電動機(jī)13工作，供給冷卻液。當(dāng)左動力頭 加工完畢，將壓下SQ7并頂在死檔上，其油路油壓升高，KP1動作，使KA3通電 并自鎖；當(dāng)右動力頭加工完畢，將壓下SQ8并使KP2動作，KA4將接通并自鎖。 同時(shí)KAI、KA2將失電，Yvl、YV3也將失電，YY2、YV4將通電，左右動力頭將快 退。當(dāng)左動力頭使SQ復(fù)位后，KM3將失電，冷卻泵電動機(jī)將停轉(zhuǎn)。左右動力頭 快退至原位時(shí)，先壓下SQ3、SQ4,再

6、壓下SQ1、SQ2、SQ5、SQ6,使KHl、KM2 線圈斷電，動力頭電動機(jī)Ml. M2斷電，同時(shí)KA、KA3、KA4線圈斷電，YV2、YV4 斷電，動力頭停止，機(jī)床循環(huán)結(jié)束。加工過程中，按下SB4,可隨時(shí)使左、右動 力頭快退至原位停止。SQI、SQ3,SQ5SQSQ7do868快進(jìn) 皿工進(jìn)快退SQ8SQ6、SQ4. SQ2逼圖2左右動力頭循環(huán)工作圖1方案論證與對比方案一由雙面單工位液壓傳動組合機(jī)床繼電器控制的電氣原理圖，清點(diǎn)繼電器控制 電路中的按鈕、行程開關(guān)、壓力繼電器觸點(diǎn)、熱繼電器觸點(diǎn)，可確定應(yīng)有21個(gè) 輸入信號（4個(gè)按鈕、9個(gè)行程開關(guān)、3個(gè)熱繼電器動斷觸點(diǎn)、2個(gè)壓力繼電器觸 點(diǎn)、3個(gè)轉(zhuǎn)換

7、開關(guān)），則需占用21個(gè)輸入點(diǎn)。在一般情況下，PLC的I/O點(diǎn)應(yīng)該 有適當(dāng)?shù)挠嗔?。通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10V20%的可擴(kuò)展余量后, 作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。因此，需要選用FX次-48MR（24點(diǎn)輸入，24點(diǎn)輸出）PLC進(jìn)行改裝，框架圖如圖3。圖3方案一框架圖方案二雖然清點(diǎn)繼電器控制電路中的按鈕、行程開關(guān)、壓力繼電器觸點(diǎn)、熱繼電器 觸點(diǎn)，一共有21個(gè)輸入信號，但是可以適當(dāng)?shù)母淖冚斎胄盘柦泳€，減少一部分 輸入點(diǎn)。例如將SQ1、SQ2并聯(lián)，SQ 3、SQ4并聯(lián)，SQ7、KP1串聯(lián)，SQ8、KP2 串聯(lián)，SQ、SA3和FR3串聯(lián)之后接在PLC的輸入端。經(jīng)過這樣處理后，就僅需 要13個(gè)輸入

8、點(diǎn)，7個(gè)輸出點(diǎn)。因此，可選用三菱FX2X - 32MR（ 16點(diǎn)輸入，16 點(diǎn)輸出）PLC進(jìn)行改裝，框架圖如圖4。圖4方案二框架圖方案對比與選擇方案一和方案二都可以實(shí)現(xiàn)雙面單工位液壓傳動組合機(jī)床的PLC控制?？紤] 到資源合理利用及成本問題，此次設(shè)計(jì)采用方案二，選用三菱FX?、- 32MR（ 16 點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出）PLC進(jìn)行改裝。2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)變董定義及分配表根據(jù)方案二的設(shè)計(jì)思路，可以設(shè)計(jì)出PLC的I /0分配表，如表1所示。表1 PLC的I/O分配表輸入電氣符號功能說明輸出電氣符號功能說明X0SB1停止按鈕Y0KM1左電動機(jī)血接觸器XISB2啟動按鈕Y1KM2右電動機(jī)M2接觸器X2SB

9、3前進(jìn)按鈕Y2KM3冷卻泵13接觸器X3SB4復(fù)位按鈕Y4YV1左動力頭前進(jìn)電磁閥X4SQl、SQ2 并聯(lián)電動機(jī)停止行程開關(guān)Y5YV2左動力頭后退電磁閥X5SQ3、SQ4 并聯(lián)中間繼電器行程開關(guān)Y6YV3右動力頭前進(jìn)電磁閥X6SQ5左動力頭停止行程開關(guān)Y7YV1右動力頭后退電磁閥X7SQ6右動力頭停止行程開關(guān)X10SQ7、KP1 串聯(lián)左動力頭后退行程開關(guān)XIISQ8、KP2 串聯(lián)右動力頭后退行程開關(guān)X12SQ、SA3和FR3串聯(lián)冷卻泵啟動行程開關(guān)X13SA1左動力頭單獨(dú)調(diào)整開關(guān)X14SA2右動力頭單獨(dú)調(diào)整開關(guān)系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)由I/O分配表設(shè)計(jì)出FX虻32MR的外部接線圖，如圖5所示。SB1nsb

10、PSQ7右A1SQ8 252SA3 A2XOOOX001| X002 X003X004 | X005 | X006X007X010 I X011X012X013 | X014COMFX2N-32MRCOM1YOOO Y001Y002COM2 Y004Y005Y006Y007LH亠圖5 PLC的I/O接線圖系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中，為節(jié)省PLC的點(diǎn)數(shù)，可適當(dāng)改變輸入信號接線，如將SQ8 與KP2串聯(lián)后作為PLC的一個(gè)輸入信號，就能減少一個(gè)輸入點(diǎn)。依此方法可得 到PLC的輸入點(diǎn)數(shù)由21點(diǎn)減少至13點(diǎn)，這樣可以降低設(shè)備的成本，然而由 于有些接點(diǎn)采用串、并聯(lián)的形式輸入，可能降低輸入器件的可靠性和整個(gè)

11、控制系 統(tǒng)的可靠性。3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制程序流程圖設(shè)計(jì)本程序流程圖可以實(shí)現(xiàn)雙面單工位液壓傳動組合機(jī)床循環(huán)控制。當(dāng)按下啟動 按鈕SB2,左、右動力頭電動機(jī)同時(shí)啟動族轉(zhuǎn)，只有按下前進(jìn)”按鈕SB3,左、 右動力頭快速進(jìn)給并離開原位并自動循環(huán)，控制程序流程圖如圖6。圖6程序流程圖控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì)根據(jù)電氣原理圖以及控制程序流程圖畫出控制程序時(shí)序圖，時(shí)序圖如圖70xoinXO2ipXO4! |亦!X10!X12 I1- IiIYOO|IIH111YO1|1|1IYO211II1YO4 I1IVO5!1!IYO61|!YO71圖7程序時(shí)序圖控制程序設(shè)計(jì)思路雙面單工位液壓傳動組合機(jī)床的PLC梯形圖程序可以參照

12、繼電-接觸器 電路圖設(shè)計(jì)。采用繼電-接觸器控制移植法設(shè)計(jì)梯形圖程序時(shí)，應(yīng)注意以下幾 個(gè)方面：(1) 常閉觸點(diǎn)提供的輸入信號的處理設(shè)計(jì)輸入電路時(shí)，應(yīng)盡量采用常開觸點(diǎn)，如果只能用常閉觸點(diǎn)，那么梯形 圖中對應(yīng)觸點(diǎn)的常開/常閉類型與繼電器電路相反。如圖8所示，X004為行程開 關(guān)SQ1和SQ2的常閉觸點(diǎn)，在PLC中，只能用X004的常開來表示。(2) 中間繼電器的處理繼電一接觸器控制線路中的中間繼電器KA、KAI、KA2、KA3、KA4可分別 由PLC的內(nèi)部繼電器替代;現(xiàn)用M100、M101、M102、M103、M104分別替代KA、 KA1、KA2、KA3、KA4。由此可見，若繼電器控制電路中，中間

13、繼電器使用越多，采 用PLC替代后的優(yōu)越性越顯著。如圖9所示，MIOO和M101分別代表中間繼電器 KA 跟 KAE18X005 M1C5Ml 00（J1100）Ml 05卄Ml 03 MIDI X01322IF-pW-X002圖9中間繼電器的處理(3) 設(shè)置中間單元，分離交織在一起的電路設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)以線圈為單位，分別考慮繼電器電路圖中每個(gè)線圈受到哪些觸 點(diǎn)和電路的控制，若多個(gè)線圈都受某一觸點(diǎn)串并聯(lián)電路的控制，為簡化電路，在 梯形圖中可設(shè)置用該電路控制的輔助繼電器?？刂齐娐分薪佑|器KM1、KM 2的 控制線路邏輯關(guān)系較復(fù)雜，如果梯形圖由繼電器電路硬拷貝而來的話會很復(fù)雜。 將繼電器接觸器電路輸出

14、的公共電路，在梯形圖中用輔助繼電器M 105代替，如 圖10所示。程序梯形圖見附錄。創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容在此我們將電路設(shè)計(jì)成電動機(jī)在任何時(shí)候都能停止運(yùn)作，并且充分利用了程 序的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)了手動運(yùn)行程序和自動運(yùn)行程序的調(diào)用。在此同時(shí)充分利用了自 鎖、互鎖功能使系統(tǒng)更安全可靠。4上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC與上位監(jiān)控軟件通訊利用通訊線將計(jì)算機(jī)和PLC連接起來，在同時(shí)也與觸摸屏連接，將編好的系統(tǒng)程序下載到PLC中，并且將設(shè)計(jì)好的觸摸屏編輯下載到觸摸屏里，其中觸摸屏控制畫面如圖lloII液壓傳動組合機(jī)床項(xiàng)目 啟動按鈕. .停止按鈕復(fù)位按鈕 圖11觸摸屛控制畫面上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)根據(jù)要求將所需要的變量設(shè)定好，同時(shí)有

15、時(shí)間繼電器的將所需要用到的時(shí)間 設(shè)定好，將所需要的電源、PLC、觸摸屏跳到需要狀態(tài)準(zhǔn)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)的效果1）按下啟動按鈕SB2,接觸器KM1. KM2線圈通電并自鎖，左、右動力頭 電動機(jī)同時(shí)啟動旋轉(zhuǎn)，SAI、SA2處于自動循環(huán)位置。2）按下前進(jìn)”按鈕SB3,中間繼電器KA1、KA2、通電并自鎖，電磁鐵YV1、 YV3通電，左、右動力頭迅速前進(jìn)并離開原位，行程開關(guān)SQ1、SQ2、SQ5、SQ6 先復(fù)位，行程SQ3、SQ4后復(fù)位。當(dāng)S03、S04復(fù)位后，KA通電并自鎖。3）在動力頭進(jìn)給過程中，靠各自行程閥自動變快進(jìn)為工進(jìn)，同時(shí)壓下行程 開關(guān)SQ,接觸器KM3線圈通電，冷卻泵電動機(jī)M3工作，供給冷

16、卻液。4）當(dāng)左動力頭加工完畢，將壓下SQ7并頂在死擋上，其油路油壓升高，KP1 動作，使KA3通電并自鎖；當(dāng)右動力頭加工完畢，將壓下SQ8并使KP2動作, KA4將接通并自鎖。同時(shí)KAI、KA2將失電，YV1、YV3也將失電，YV2、YV4將 通電，左右動力頭將快退。當(dāng)左動力頭SQ復(fù)位后，KM3將失電，冷卻泵電動機(jī) 將停轉(zhuǎn)。左右動力頭快退至原位時(shí)，先壓下SQ3、SQ4,再壓下SQ1、SQ2、SQ5、 SQ6,使KM1. KM2線圈斷電，動力頭電動機(jī)Ml、M2斷電，同時(shí)KA、KA3、KA4 線圈斷電，YV2、YV4斷電，動力頭停止，機(jī)床循環(huán)結(jié)束。5系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題系統(tǒng)調(diào)試分

17、幾種情況：1）程序調(diào)試：按要求輸入梯形圖，檢查后編譯通過，在線工作后把程序?qū)?入可編程序控制器的程序存儲區(qū)。2）硬件調(diào)試：接通電源，檢查可編程序控制器能否正常工作，接頭是否接 觸良好。3）觸摸屏調(diào)試：按要求將設(shè)計(jì)好的程序下載到觸摸屏，看是否能正常的下 載，檢查符號與地址是否符合。4）運(yùn)行調(diào)試：在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，使PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài), 觀察運(yùn)行情況，看是否能夠?qū)崿F(xiàn)啟動，快進(jìn)，工進(jìn)，給冷卻液，快退，停止的控 制。根據(jù)以上調(diào)試情況，此電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合控制要求。通過調(diào)試找出問題 的所在，相應(yīng)的修改程序。在編程過程中難免會有不足之處，因此通過調(diào)試，再 修改程序可以更好實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。結(jié)果分析調(diào)試結(jié)果實(shí)現(xiàn)了全部的控制要求，說明我們所設(shè)計(jì)的控制程序完全滿足它的 控制要求，該電路主要以性能穩(wěn)定、簡單實(shí)用為目的，整體制作符合要求。結(jié)束語課程設(shè)計(jì)讓我對PLC梯形圖、指令表、外部接線圖有了很好的了解，也讓我 更加了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來源于實(shí)際，從中找出最適合的 設(shè)計(jì)方法。綜上所述，PLC控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試，是一個(gè)步調(diào)有序的系統(tǒng)工程， 步步到位才能使調(diào)試成功，這使我充分了解了該控制系統(tǒng)的原理與功能，這僅是 我經(jīng)現(xiàn)場檢驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。在這一次電路的設(shè)計(jì)實(shí)