PLC課程設(shè)計方案千斤頂液壓缸加工機床電氣控制

）倏4御技大學(xué)SHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGYPLC課程設(shè)計說明書題目：千斤頂液壓缸加工機床電氣控制學(xué)生姓名：楊興旺學(xué)號：200806070123院（系）：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)：自動化指導(dǎo)教師：段明亮2011年07月07日目錄摘要%.千斤頂液壓缸加工機床電氣控制設(shè)計要求3機床簡況3?控制要求液壓缸結(jié)構(gòu).千斤頂液壓缸加工機床設(shè)計分析機床結(jié)構(gòu)及工作原理機床液壓系統(tǒng)工作原理確定PLC所需I/O點數(shù)PLC?號的選擇……PLC的I/O分配及外部接線圖.?…PLC的梯形圖….PLC的助記符….4.總結(jié)與心得體會….參考文獻….摘要本設(shè)計主要利用歐姆龍系統(tǒng)完成。主要介紹了千斤頂液壓缸加工機床電氣控制的PLC勺特點、PLC勺功能、發(fā)展趨勢、PLC空制千斤頂液壓缸加工機床電氣控制的軟、硬件設(shè)計。在示意圖、接線圖、液壓的控制梯形圖、指令表、和程序流程圖的基礎(chǔ)之上提出了PLC勺編程方法?？删幊炭刂葡到y(tǒng)(ProgrammableLogicController)是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制控制的各個領(lǐng)域，大大推進了機電一體化的進程。千斤頂液壓缸加工機床是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的加工工具，方便自動化的加工更是現(xiàn)在的潮流，過去的加工機床都是通過繼電器一接觸器控制系統(tǒng)進行操作的，可靠性、安全性差，并且需要大量人力物力。而采用PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問題，取代過去由于大量使用繼電器帶來的種種缺點，改善并提高了控制性能，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，使加工機床運行更加安全、方便、可靠。千斤頂液壓缸加工機床電氣控制本文提出了在千斤頂液壓缸加工機床控制系統(tǒng)中用PLC控制替代原來的繼電器一接觸器控制系統(tǒng)，取代過去由于大量使用繼電器帶來的種種缺點，改善并提高了控制性能，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。.千斤頂液壓缸加工機床電氣控制設(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，油泵電動機型號為Y801-4（0.55KW1.6A）。機床的工作程序是：a）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。b）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。c）滑臺入位滑臺帶動動力頭一起快速進入加工位置。d）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。e）滑臺復(fù)位左右動力頭退回原位后，滑臺復(fù)位。f）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1-1。YV1YV2YV3YV4YV5定位十夾緊++入位++++工進+++退位++復(fù)位+放松注：“+”號表示電磁閥得電表1-1電磁閥動作要求控制要求a）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)。b）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。c）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。d）要求有必要的電氣連鎖與保護，還有顯示與安全照明。e）控制信號說明如表1-2所示。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手動工進控制轉(zhuǎn)換開關(guān)YV22#電磁閥SA3-3手動退位控制轉(zhuǎn)換開關(guān)YV33#電磁閥SB1動力頭M1、冷卻泵M2起動按鈕YV44#電磁閥SB2動力頭M1、冷卻泵M2停止按鈕YV55#電磁閥SB3液壓泵M3起動按鈕HL1動力頭M1、冷卻泵M2運行指示SB4液壓泵M3停止按鈕HL2液壓泵M3運行指不KM1動力頭M1、冷卻泵M2運行信號HL3半自動循環(huán)，作指不KM2液壓泵M3運行彳乃HL4定位指示FR1動力頭M1、冷卻泵M2過載信號HL5入位指示KP壓力繼電器油壓檢測信號HL6工進指示SQ動力頭工進終點位置檢測信號HL7退位指示HL8故障指示表1-2控制信號說明f）相關(guān)參數(shù)：動力頭電動機M1:Y100L-61.5kW,AC380M4.0A。冷卻泵電動機M2:JCB-220.15kW,AC380V0.43AO3）液壓泵電動機M3:Y801-4,0.55kW,AC380M1.6A。電磁閥YV1?YV5:100mA,AC220M5）指示燈HL1?HL8:10mA,DC24Y安全!l^明：10W,6.3V。千斤頂液壓油缸結(jié)構(gòu)1）工件臺即可裝卸工件的部分，當(dāng)工件處于可被加工位置時，先用定位油壓缸對其進行定位夾緊，工件處于固定不動的狀態(tài)，這樣可以進行高精度的加工。2）動力頭動力頭用動力頭電機帶動，它能夠同時完成刀具切削運動和進給運動，在液壓系統(tǒng)中動力頭主要完成刀具的切削運動，進給運動主要靠液壓滑臺來實現(xiàn)。

3）液壓滑臺液壓滑臺主要是由油泵電機控制來完成兩個動力頭的進給運動，既快進、工進和快退。它的換向主要靠電磁閥改變壓力油路來實現(xiàn)的，因為液壓系統(tǒng)可以方便地進行無級調(diào)速，正反向平穩(wěn)，沖擊力小，便于頻繁的換向，它可以電氣控制系統(tǒng)相配合。因此，液壓動力滑臺在組合機床及專用機床都得到了廣泛的應(yīng)用。.千斤頂液壓缸加工機床設(shè)計分析機床結(jié)構(gòu)及工作循環(huán)千斤頂液壓剛兩端的加工，采用裝在動力滑臺上的左右兩動力頭同時進行切削，機床屬于雙面單工為組合機床。千斤頂液壓缸兩端面加工機床有兩個液壓滑臺、動力箱、固定式夾具、底座、床身和液壓站等部件組成。千斤頂液壓缸兩端加工機床工作循環(huán)如圖2-1所示，加工時，將工件放在工作臺上并夾緊，當(dāng)工件夾緊后，發(fā)出加工指令，左右滑臺開始快進，當(dāng)接近加工位置時，左右滑臺變?yōu)楣策M進給，直至終點后在快退返回。至原來左右臺分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結(jié)束。左快進SQ5?圖2-1機卜工作循環(huán)示意網(wǎng)快進SQ62.2機床液壓系統(tǒng)工作原理左快退機床液壓系統(tǒng)循圖2-22.2機床液壓系統(tǒng)工作原理左快退機床液壓系統(tǒng)循圖2-2所示,左工進右工進由-二左力液壓!骨臺工作湍沛,液壓滑臺油路。千斤液壓缸兩端面加工機床采用了兩位四通電磁閥控制,中只畫出一個

工件的定位是由液壓缸4驅(qū)動，工件的夾緊、放松是由液壓缸7驅(qū)動，動力投皿進、工進以及快退是由液壓缸12驅(qū)動的。人工將零件裝入夾具后，打開運行按鈕，只有電磁換向閥得電，電聒1向閥右位接通，期3泵流出的肉Q4由驅(qū)動液壓缸猿快退是由液壓缸12驅(qū)動的。人工將零件裝入夾具后，打開運行按鈕，只有電磁換向閥得電，電聒1向閥右位接通，期3泵流出的肉Q4由驅(qū)動液壓缸猿插入定位銷，將工件定位；工件定位后，延長一段時間，電磁換向閥YV2得電，液壓油經(jīng)過壓力油經(jīng)閥，驅(qū)動液壓缸7動作，將零件固定在夾具內(nèi)，壓力繼電器檢測到油路到一定壓力，零件夾緊后，電磁換向閥YV3YV4YV5同時得電，同時，為了保證滑臺入位，YV1失電，是定位油缸退出，YV4得電，使液壓缸左行快進，快速進入加工位置，回油經(jīng)單向閥14流入油缸；當(dāng)液壓缸12驅(qū)動動力頭到達加工位置時，YV5失電，回油經(jīng)調(diào)速閥17,單向閥15流入油缸，機床進入工進狀態(tài)，左右動力臺進行兩端面切削加工；當(dāng)動力頭到達加工終點時，停止工進，延長一段時間后，YV4失電,液壓油經(jīng)過單向閥13,快速退回原位；左右動力頭退到原位后,YV3失電，使滑臺復(fù)位；滑臺復(fù)位后，YV2失電，夾具放松，可以取出工件1-襁鏘肖2物繇|銷81-襁鏘肖2物繇|銷8加力繼焰才第-壓力油經(jīng)閥17-調(diào)速閥847、12-液壓缸10、13、14、15-單向閥3、6、947、12-液壓缸圖2-2加工機床液壓系統(tǒng).千斤頂液壓缸加工機床PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計分析確定PLC所需I/O點數(shù)根據(jù)上述工作原理及控制要求,PLC所需要的輸入端包括一個啟動輸入SBQ一個緊急停止輸入SB1,限位行程開關(guān)SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6一個壓力繼電器輸入開關(guān)SP,一共需要9個輸入端即可；PLC所需要的輸出端有電磁換向閥YV1YV2YV3YV4YV5YV6YV7共7個電磁線圈，液壓泵開關(guān)電磁線圈KM1共需要8個輸出端。本系統(tǒng)不需要模擬量變換及存儲，只需要17個開關(guān)量控制，因此估算用戶程序存儲器容量：存儲器字數(shù)》開關(guān)量I/O總數(shù)義10=170。所以要選用輸入點個數(shù)>9>輸出點個數(shù)學(xué)8、用戶程序存儲器容量》170的PLCPLC型號的選擇根據(jù)以上分析，要選擇輸入點個數(shù)》9,輸出點個數(shù)學(xué)8,存儲器字數(shù)》170的PLG選擇的型號為歐姆龍公司30點的CPMIA多出I/O點作為備用點。該可編程控制器的主機有18個輸入點(00000-00011,00100—00105)、12個輸出點(01000—01007,01100—01103)?？芍苯域?qū)動電動機，也可以通過繼電器或接觸器控制大功率的負載。PLC的I/O分配及外部接線圖SB0FSB1°°°°°(圖3-3外部接線000YV100001輸入01001YV200002SQ1產(chǎn)啟動開關(guān)SB0010020)000、'V3SQ3上SQ4產(chǎn)一°°°)3P

緊急停止SB1P00004壓刀繼電器SP°°°)5C左動力頭原位限位SQ1SQ5產(chǎn)SB0FSB1°°°°°(圖3-3外部接線000YV100001輸入01001YV200002SQ1產(chǎn)啟動開關(guān)SB0010020)000、'V3SQ3上SQ4產(chǎn)一°°°)3P

緊急停止SB1P00004壓刀繼電器SP°°°)5C左動力頭原位限位SQ1SQ5產(chǎn)°°°°6右動力頭原位限位SQ1SQ6/匕°°°°7左動力頭共進限位SQ1。。皿A共進限位SQ1COM0100000010100400002°10°0后001007COM)°°5YV4V5V6V7M3°°°°6FU左動力頭快進限位SQ100007右動力頭快退限位SQ100008輸出電磁換向閥YV1線圈01000電磁換向閥YV1線圈01001電磁換向閥YV1線圈01002表3-3具體I/O分配表3.4PLC的梯形圖根據(jù)I/O分配圖要求千斤頂液壓缸兩時，將工件放在工作夾緊后，發(fā)出加工指進，當(dāng)接近加工位置和外部接線圖，設(shè)計端加工機床工作循環(huán)如圖2-1所示，加工臺上并夾緊，當(dāng)工件令，左右滑臺開始快時，左右滑臺變?yōu)楣策M進給，直至終點后在快退返回。至原來左右臺分別停止，并將工件放松取下，工作循環(huán)結(jié)束。其中通過延時來使工件充分夾緊和放松，從而使工作可靠安全，運行符合要求。00000000013.5聞ClBtfc#OU液壓泵啟動000LD00OR0i-Ip010070000700002^07--^―OU定位100TIM#0150ANDNO1T0OOOO1OUTOOOOOLD0100M000AND000OU夾緊0000GT00002OUT000002LD01000OU000OUTMBLDTIIM00c?20005OU00004LD00002OUT2000LD20ANDI00002。OUT00001OU00050200040100400005TIM001HI-200011IUT左工進0001TIM#0300OU2000100007HII—001TIM001000032000020003-|卜00001000OU1000100600006TIM0020003左快進右快進oud右工進0003200030000800000000013.5聞ClBtfc#OU液壓泵啟動000LD00OR0i-Ip010070000700002^07--^―OU定位100TIM#0150ANDNO1T0OOOO1OUTOOOOOLD0100M000AND000OU夾緊0000GT00002OUT000002LD01000OU000OUTMBLDTIIM00c?20005OU00004LD00002OUT2000LD20ANDI00002。OUT00001OU00050200040100400005TIM001HI-200011IUT左工進0001TIM#0300OU2000100007HII—001TIM001000032000020003-|卜00001000OU1000100600006TIM0020003左快進右快進oud右工進00032000300008TIM#0300002TIM00200004OU右快退001OUT100OUT0000ANDN200004OUT00003復(fù)位放松002000220004HI~~IlOUENDENDANDNOT20004OUT00005LD20000OR01004ANDNOT20001OUT01004LD01004AND00005LD20001OR-LDANDNOTTIM001OUT20001LD20001AND00007OUTTIM001LDTIMOO1ANDNOT00003OUT20002LD20000OR01006ANDNOT20003OUT01006LD01006AND00006LD20003OR-LDANDNOTTIM002OUT20003LD20003ANDNOT00008OUTTIM002LDTIM002ANDNOT00004OUT20004LD20002AND20004OUT20005END.總結(jié)與心得體會對于PLC課程設(shè)計，由于以前沒有涉及這方面的知識，所以開始感覺非常難。剛拿到題目的時候，真不知道如何下手。做課程設(shè)計的時間只有兩、三天，由于時間的緊迫，所以很多地方還是沒有很好的掌握。PLC在當(dāng)今的應(yīng)用十分廣泛因為其功能強，性能價格比高可靠性高，抗干擾能力強PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過