車鏜專機控制

目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 3\o"CurrentDocument"第一章設(shè)計任務(wù) 4\o"CurrentDocument"1.1車鏜專機概述 4\o"CurrentDocument"車鏜專機基本組成 4\o"CurrentDocument"1.3車鏜專機加工過程 4\o"CurrentDocument"1.4車鏜專機液壓系統(tǒng)元件表 5\o"CurrentDocument"1.5車鏜專機控制要求 5\o"CurrentDocument"1.6方案確定 6\o"CurrentDocument"第二章電氣原理圖設(shè)計 7\o"CurrentDocument"2.1主電路 7\o"CurrentDocument"PLC外圍電路 7\o"CurrentDocument"I/O分配表 8\o"CurrentDocument"2.4面板圖 10\o"CurrentDocument"第三章電器元件選擇 11\o"CurrentDocument"3.1元件選擇依據(jù) 113.1.1PLC的選擇 113.1.2接觸器的選擇 123.1.3熱繼電器的選擇 123.1.4熔斷器的選擇 123.1.5行程開關(guān)與刀開關(guān)的選擇 123.1.6組合開關(guān)與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇 123.1.7主令開關(guān)的選擇 133.1.8指示燈的選擇 13\o"CurrentDocument"第四章軟件設(shè)計 144.1功能表圖設(shè)計 144.2梯形圖設(shè)計 154.3程序調(diào)試過程 17\o"CurrentDocument"第五章設(shè)計小結(jié) 18\o"CurrentDocument"參考文獻 19摘要關(guān)鍵字：【車鏜專機、PLC、組態(tài)軟件】液壓車鏜專機是用來對臺式鉆床的立柱進行鏜孔加工，同時對孔的右端面進行車削加工的一種自動加工設(shè)備。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。本次設(shè)計的目的：通過PLC的硬件電路（輸入/輸出設(shè)備和PLC的確定、I/O點的分配、主電路的設(shè)計、外控電路設(shè)計、控制面板設(shè)計）和軟件電路設(shè)計（PLC功能表圖和梯形圖設(shè)計），了解可編程序控制器控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則，掌握其設(shè)計的基本步驟和內(nèi)容，掌握實際應(yīng)用程序設(shè)計方法和步驟；深刻領(lǐng)會可編程序控制器的原理。通過在PLC上調(diào)試，訓(xùn)練動手能力和可編程序控制器實際應(yīng)用能力；提高獨立分析、解決問題的能力；為進一步系統(tǒng)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。第一章設(shè)計任務(wù)1.1車鏜專機概述（1） 車鏜專機是用來對臺式鉆床的立柱進行鏜孔加工，同時對孔的右端面進行車削加工的一種自動加工設(shè)備。（2） 工件示意圖如圖1-1（1）動機）（2）1.3（1）動機）（2）1.3車鏜專機加工過程圖1-1工件示意圖1.2車鏜專機基本組成左、右機械動力頭各有三臺電動機（快速電動機、工速電動機、主軸電如圖1-2加工過程如下圖所示。操作者將要加工的工件放在工作臺上的夾具中，在其他準備工作就緒后，發(fā)出加工指令（按下按鈕）。工件自動夾緊，壓力繼電器動作，左、右動力頭同時開始鏜削加工。左動力頭快進，工進至終點后，快退回原位；而右動力頭快進、工進至終點后還應(yīng)進行右端面的車削加工（車刀橫進、橫退）后才快退。當兩動力頭都退回原位，此時I工位的粗加工結(jié)束，工作臺移到II工位，開始進行精鏜加工。左、右動力頭重新起動，快進，工進到終點延時后快退回原位，II工位加工結(jié)束，工作臺退回到I工位，松開工件，一個自動工作循環(huán)結(jié)束。1.4車鏜專機液壓系統(tǒng)元件見下表。如表1-1YV1+卸荷SP1+油壓到信號YV2+(-)工件松開（夾緊）SP2+工件緊信號YV3+向【工位YV5+橫進YV4+向11工位YV6+橫退表1-1液壓系統(tǒng)原件表1.5車鏜專機控制要求（1）本系統(tǒng)有七臺電機：油泵電機右主軸電機右快速電機右工速電機左主軸電機左快速電機左工速電機（2） 工作臺有兩個工位：由液壓系統(tǒng)實現(xiàn)兩工位的轉(zhuǎn)換和加工工件的夾緊與松開。（3） 有自動和手動兩種工作方式：（4） 自動工作方式又有三種形式：全自動循環(huán)、I工位循環(huán)、11工位循環(huán)工作。全自動循環(huán)過程：從I工位一II工位一I工位I工位循環(huán)、11工位循環(huán)：只在I或II工位時的加工循環(huán)（5） 點動工作方式：左、右主軸的點動對刀，左、右動力頭的快進與快退點動，手動松開工件、手動移位等。（6） 左、右床身導(dǎo)軌應(yīng)具有自動潤滑功能（YV7、YV8）（7） 左、右快速電動機均采用電磁鐵抱閘制動（YB1、YB2）（8） 油泵起動后，液壓系統(tǒng)要有一定的壓力緩沖，才允許開始工作，工作結(jié)束要卸荷。（9） 有電源、油泵工作、原位、工作指令等信號指示。（10） 有照明和必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)和保護環(huán)節(jié)。1.5方案確定根據(jù)上述車鏜專機的控制要求再加上對車鏜專機的工作情況的析后，我們確立了如下的設(shè)計方案：1首先我們對整個機床設(shè)備需要過流、過載保護。因此需要對這些元器件進行選擇。2、 對于急停功能我們采用斷電源的方法，因此對于急停功能的處理就不進PLC。這樣也可以省下PLC的一個輸入點。還有照明電路、抱閘制動、潤滑和一些指示電路是為了工作的方便而設(shè)計的電路，也不進入PLC。3、 其他控制電路則通過PLC編程器來完成。由于機床有兩種工作方式：手動和自動。手動控制采用經(jīng)驗設(shè)計法而自動控制以順序控制法為主。自動工作方式的形式：全自動循環(huán)、單I、單II、斷左機、斷右機。全自動循環(huán)過程：從I工位一II工位一I工位。全自動循環(huán)和單I、單II、斷左機、斷右機都有共同的加工過程，因此可在工件夾緊要進行自動循環(huán)時通過工位選擇開關(guān)SA2、SA3、SA4或者都不選擇來選擇是進行斷左機、斷右機、單I、單II還是全自動循環(huán)。它們的區(qū)別在于：1單I、單II與全自動循環(huán)的比較只是單獨在一個工位工作而已，其他一樣。2斷左機與全自動循環(huán)的比較只是左電機整個部分一直處于原位沒有運動。3斷右機與全自動循環(huán)的比較只是左電機整個部分一直處于原位沒有運動。自動循環(huán)的輪廓確定后，我們完善了一些功能：卸荷以及油路保護等。油路保護是在PLC工作后，油壓信號一直沒到，就進入油路保護程序，待檢查完，再按油路復(fù)位按鈕進入返回初態(tài)；卸荷是在工件松開后，長時間沒有按起動按鈕，即長時間沒有工作，油泵就進入卸荷狀態(tài)。等待要繼續(xù)工作時，按下起動按鈕后，待油壓信號到，工件就夾緊進入自動循環(huán)過程。

第二章電氣原理圖設(shè)計2.1主電路主電路由七臺電機控制。M1為油泵電機，M2控制右主軸的轉(zhuǎn)動，M3控制右工進，M4控制右快進，M5控制左主軸的轉(zhuǎn)動，M6控制左工進，M7控制左快進。接觸器KM1~KM9的主觸點控制電機的轉(zhuǎn)動。其中KM2觸點閉合，右主軸電機轉(zhuǎn)動；KM3觸點閉合，右工進電機轉(zhuǎn)動；KM4?KM5觸點閉合，右快進和右快退電機轉(zhuǎn)動；KM6觸點閉合，左主軸的轉(zhuǎn)動；KM7觸點閉合，左工進電機轉(zhuǎn)動；KM8?KM9觸點閉合，左快進、左快退電機轉(zhuǎn)動；KM1觸點閉合，油泵電機起動；熔斷器在電路中起短路保護作用，其中FU1對七臺電機起保護作用；FU2保護M1油泵電機；FU7對控制電路進行過流保護。熱繼電器FR1~FR7分別對七臺電動機負載的過載保護。如圖2-1。圖2-1主電路2.2PLC外圍控制電路控制電路包括以下環(huán)節(jié)：1、 指示燈一電源指示，油泵指示，工作指示，照明指示。2、 主軸控制一左主軸和右主軸.3、 車刀控制一橫進和橫退.

4、 工作位控制一I工位和II工位5、 卸荷控制6、 工件松緊控制7、 抱閘制動控制8、 潤滑控制9、 油泵起動根據(jù)上述的環(huán)節(jié)分類，可畫出控制電路的原理圖。如圖2-2圖2-2外圍控制電路2.3PLC的I/O分配表按照生產(chǎn)工藝的要求，本系統(tǒng)采用S7-200系列PLC,共有I/O點40個滿足需要。本系統(tǒng)有自動和手動兩種工作狀態(tài)。如圖表2-1編程元件I/O端子電器元件作用I0.0SQ4左原位I0.1SQ6右原位I0.2SQ8松開到位I0.3SA1半自動、調(diào)整I0.4SB1夾緊（1）

輸入繼電器I0.5SB2夾緊（2）I0.6SB7循環(huán)啟動（1）I0.7BS8循環(huán)啟動（2）I1.0SB9向前I1.1SP0夾緊壓力繼電器I1.2SA2右通I1.3SP1右滑臺壓力繼電器I1.4SQ3右滑臺終點I1.5SB10向后I1.6SA3左通I1.7SP2左滑臺壓力繼電器I2.0SQ5左滑臺終點I2.1SB3松開I2.2SQ8松開到位輸出繼電器Q0.01003原位輔助Q0.10500原位指示Q0.21004半自動、調(diào)整Q0.30507夾緊（1）Q0.40508松開（1）Q0.50509夾緊（2）Q0.60510松開（2）Q0.70511夾緊（2）Q1.01000左終點Q1.10503左動力頭快進Q1.20504左動力頭后退Q1.3O501左原位Q1.40505右動力頭快進Q1.51001右終點

Q1.60506右動力頭后退Q1.70502左主軸控制Q2.00600松開（3）Q2.11002總加工完成記憶表2-1plci/o接口分配表2.4面板圖1、控制面板圖的設(shè)計要使整個系統(tǒng)的控制處于方便、快捷、集中、緊湊；2、 在場地允許條件下對發(fā)熱厲害，噪聲振動大的電氣部件放在離操作者較遠的地方或隔離起來；3、 對于多工位加工的大型設(shè)備，應(yīng)考慮兩地操作的可能；4、 總電源緊急停止控制應(yīng)安放在方便而明顯的位置。如圖2-3第三章電器元件選擇3.1元件選擇依據(jù)3.1.1PLC的選擇S7-200系列PLC是西門子公司20世紀90年代推出的整體式小型可編程控制器。早些時候稱為CPU21X，其后的改進型稱為CPU22X。其結(jié)構(gòu)緊湊、功能強，具有很高的性能價格比，在中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中應(yīng)用廣泛。S7-22X系列PLC可提供5種不同的基本單元和多種規(guī)格的擴展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成除基本單元、擴展單元外，還有編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。表2-2給出了22X系列CPU的基本配置。從表中可以看出，22X系列CPU具有很強的功能，如自帶高速計數(shù)器、通訊口、具有脈沖輸出功能、實時時鐘、能進行浮點運算等。此外，S7-200系列PLC允許在程序中立即讀寫輸入、輸出口，允許在程序中使用中斷，允許設(shè)定通訊任務(wù)的處理時間，允許設(shè)置停止模式數(shù)字量輸出狀態(tài)，可以由用戶自己定義存儲器的掉電保護區(qū)，可以允許數(shù)字量時間，允許設(shè)置停止模式數(shù)字量輸出狀態(tài)，可以由用戶自己定義存儲器的掉電保護區(qū)，可以允許數(shù)字量及模擬量輸入加濾波器，還具有窄脈沖捕捉功能，為復(fù)雜的工業(yè)控制提供了方便。特性CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM外型尺寸/mmXmmXmm90X80X6290X80X62120.5X80X62190X80X62190X80X62程序存儲區(qū)2048字2048字4096字4096字8192字數(shù)據(jù)存儲區(qū)1024字1024字2560字2560字5120字掉電保持時間/h5050190190190本機I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出24入/16出擴展模塊數(shù)量02777高速計數(shù)器單相雙相4路30KHZ2路20KHZ4路30KHZ2路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ脈沖輸出（DC）2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ模擬電位器11222實時時鐘配置時鐘卡配置時鐘卡內(nèi)置內(nèi)置內(nèi)置通訊口1RS-4851RS-4851RS-4852RS-4852RS-485表2-2plc對比圖3.1.2接觸器的選擇油泵電機的一些參數(shù)： ?380V3.0A1.1KW左右主軸電機的一些參數(shù)：?380V8.4A4.0KW左右快速電機的一些參數(shù)：?380V4.9A2.2KW左右工速電機的一些參數(shù)：?380V3.0A1.1KW根據(jù)以上參數(shù)選出接觸器的型號：KM1、KM3、KM4、KM5、KM7、KM8、KM9的型號CJ20-6.3,KM2、KM6的型號CJ0-20。3.1.3熱繼電器的選擇一般情況下熱元件額定電流按電動機額定電流來選擇。對于過載能力較差的電動機，熱元件額定電流應(yīng)適當降低。熱繼電器的額定電流大于等于熱元件的額定電流，熱繼電器的額定電壓大于或等于線路和額定電壓，根據(jù)車鏜專機電氣原理圖及上述電動機的一些參數(shù)其型號可選JR20-10/9R，JR20-10/11R，JR20-10/14R等。3.1.4熔斷器的選擇1、熔體額定電流的選擇熔體額定電流與負載大小、負載性質(zhì)有關(guān)。對于一般照明電路、電熱電路等負載:可按負載電流大小來確定熔體的額定電流對于電動機負載：單臺：INP=(1.5~2.5)INM多臺：INP=(1.5~2.5)INMm+EInm2、 熔斷器額定電流與額定電壓的選擇熔斷器額定電流大于或等于熔體的額定電流熔斷器額定電壓大于或等于電路的工作電壓3、 是否帶指示等功能3.1.5行程開關(guān)與刀開關(guān)的選擇刀開關(guān)參數(shù)選擇：極數(shù)，額定電流，額定電壓，通斷能力等行程開關(guān)參數(shù)選擇：操作頭的結(jié)構(gòu)，自動復(fù)位或非自動復(fù)位，長擋鐵與短擋鐵，觸點的數(shù)量。3.1.6組合開關(guān)與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇1、組合開關(guān)參數(shù)選擇：位數(shù)(2~4)、極數(shù)(1~4)、額定電流(忍100A)、額定電壓(@380V)、通斷能力等2、組合開關(guān)類型選擇：HZ5系列普通型組合開關(guān)(10A/20A/40A/60A)HH10系列組合開關(guān)(10A/25A/60A/100A)3、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)參數(shù)選擇：位數(shù)，接線圖編號，額定電流，額定電壓，通斷能力等。3.1.7主令電器的選擇應(yīng)根據(jù)使用場所，結(jié)構(gòu)型式，觸頭數(shù)及顏色來進行選擇。3.1.8指示燈的選擇1、 額定電壓：交流6/12/24/36/48/110/220/380V直流6/12/24/36/48/110/220V2、 尺寸：小10/小12/小16/小22/小25/小303、 形狀：球形/園平頭/方形/長方形4、 顏色：紅、綠、黑、黃、白、藍等5、 發(fā)光源：LED、白熾燈泡和氖泡第四章軟件設(shè)計4.1車鏜專機控制流程自動程序采用順序控制設(shè)計法設(shè)計思路：判斷油壓是否到位（到T0后如果油壓沒有上升報警）一手/自動選擇（假如是自動加工）一判斷是否夾緊一原位判斷（假如工作臺不在原位則快退回原位，包括左原點、右原點、橫原點）一當工作臺都回到原位的時候原位指示燈HL1亮并進行工位判斷（若工作臺不在I工位則YV4得電工作臺回I工位）一工作臺松開，當工件放上去時，再次手自動判斷一按啟動按鈕，工作臺再次夾緊，工作指示燈亮（當工作臺松開時長時間沒有按下啟動按鈕則直接卸荷）一工作循環(huán)方式選擇，判斷是否是II工位加工（因為I工位加工與全循環(huán)加工的前面部分一樣，所以只要判斷是否是II工位加工）一左右斷機判斷一快進（到工進點）一工進（到終點，假如是右工作臺加工還需進行端面加工）一快退（I工位加工退到原點，全循環(huán)加工退到工進點）一判斷是否是I工位加工（若不是則進行II工位加工）—II工位快進、工進、快退（II工位加工到終點是還需延時一段時間，去除毛刺）一回I工位。如圖4-14.2plc程序系統(tǒng)程序設(shè)計根據(jù)功能表圖的流程順序，來畫梯形圖。畫是應(yīng)該主要每運行一次要線圈復(fù)位一次。I/O圖點數(shù)確定：輸入點部分：油壓信號BP1、夾緊信號BP2、I工位限位SQ5、II工位限位SQ6、左原點SQ8、右原點SQ1、橫原點SQ4、左轉(zhuǎn)工SQ9、右轉(zhuǎn)工SQ2、左終點SQ10、右終點SQ3、橫終點SQ7、手/自動選擇SA1、工作循環(huán)方式選擇SA2、工作按鈕SB2、左主軸對刀SB3、右主軸對刀SB4、左快進SB5、左快退SB6、右快進SB7、右快退SB8、手動松開SA3、手動移位SB9、左斷機SA4、右斷機SA5、上位機/下位機轉(zhuǎn)換SA6°（因為工作循環(huán)方式有全工、I工、II工三種方式所以工作循環(huán)方式選擇SA2用兩個輸入點X12、X13）其中手動加工部分有：左主軸對刀SB3、右主軸對刀SB4、左快進SB5、左快退SB6、右快進SB7、右快退SB8、手動松開SA3、手動移位SB9為了合理使用I/O點數(shù)，盡量減少所需的I/O點數(shù)，用分組輸入的方法來減少輸入點數(shù)：車鏜專機控制系統(tǒng)中有自動和手動兩種工作方式，其中手、自動加工共同用到的部分有：油壓信號BP1、夾緊信號BP2、I工位限位SQ5、II工位限位SQ6、左原點SQ8、右原點SQ1、左終點SQ10、右終點SQ3、上位機/下位機轉(zhuǎn)換SA6。用手/自動選擇SA1來切換“手動”還是“自動”信號的輸入電路，另外SQ9與SB3共用一個輸入點X16、SQ2與SB4共用一個輸入點X17、SA4與SB7共用一個輸入點X20、SA5與SB8共用一個輸入點X21、SQ4與SB5共用一個輸入點X22、SQ7與SB6共用一個輸入點X23。圖中二極管的為了防止出現(xiàn)寄生回路，產(chǎn)生錯誤輸入信號而設(shè)置的。輸出點部分：原位指示HL1、工作指示HL2、左主軸電機KM2、右主軸電機KM3、左快進電機KM4、左快退電機KM6、左工進電機KM8、右快進電機KM5、右快退電機KM7、右工進電機KM9、I工位轉(zhuǎn)II工位電磁閥YV3、II