对全自动双面钻电气控制系统课程设计.docx
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1、前言电气工程及其自动化的触角伸向各行各业,小到一个开关的设计,大到宇航飞机的研究,都有它的身影。本专业生能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作,是宽口径“复合型”高级工程技术人才。传统的钻床加工效率低,精度不高,工人劳动强度大,使用继电器和接触器控制,电气线路复杂,故障率高,操作人员的维修任务重,设备的使用率较低。用PLC 控制能克服上述缺点,有效提高设备的使用率。钻扩孔专用机床是典型的机、电 、液一体化设备,为使生产控制过程更平稳可靠,向优质高产低耗要效益,采用PLC对其液压系统进行控制,是一理想的
2、方式。本文基于S7200PLC,介绍在全自动双面钻扩孔专用机床中通过PLC控制液压系统,来实现对工件的加工。一、PLC向网络化技术发展。其中有两个趋势,一方面,PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统,而是迅速向开放式系统发展,各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC网络系统,完成设备控制任务之外,还可以与上位计算机管理系统联网,实现信息交流,成为整个信息管理系统的一部分。另一方面,现场总线技术得到广泛的采用,PLC与其他安装在现场的智能化设备,比如智能化仪表,传感器,智能型电磁阀,智能型驱动执行机构等,通过一根传输介质(比如双绞线,同轴电缆,光缆)连接起来,并按照同一通信规约互相传输信息
3、,由此构成一个现场工业控制网络,这种网络与单纯的PLC远程网络相比,配置更灵活,扩容更方便,造价更低,性能价格比更好,也更具开放意义。二、PLC向高性能小型化发展。PLC的功能正越来越丰富,而体积则越来越小。比如三菱的FX-ON系列PLC,最小的机种,体积仅为609070mm2,相当于一个继电器,但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力,还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了,而是具有越来越强的模拟量处理能力,以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力,如浮点数运算,PID调节,温度控制,精确定位,步进驱动,报表统计等。从这种意义
4、上说,PLC系统与DCS(集散控制系统)的差别已经越来越小了。用PLC同样可以为能够更广泛的适应未来各种工业生产过程中控制场所的需要,PLC控制系统作为自动化控制网络和国际通用网络的重要部分其产品将会更加丰富,规格也会更加齐全,并将在人类电气自动化发展过程中发挥更加广泛的作用。一、摘要随着世界经济的飞速发展,控制技术在其中起了无可替代的作用,它的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,它是一种集机、电、液、光、计算机、自动控制技术为一体的知识密集型技术,它是制造业实现现代化、柔性化、集成化生产的基础,同时也是提高产品质量,提高生产率必不可少的物质手段。世界制造业由于数
5、控技术的广泛应用,普通机械逐渐被高效率、高精度的数控设备所替代。数控技术在机械制造业的广泛应用,已成为国民经济发展的强大动力。在发达国家中,数控机床已经普遍大量使用,而我国数控技术的应用及推广同发达国家相比差距很大,因此,加快数控技术人员的培养步伐,培养符合现代化制造要求的各层次的数控人才已成为当务之急。本文研究了双面钻机床电气控制的全部过程,将利用电气元件来实现对双面钻工作路径的自动与手动控制,选用了继电-接触系统来完成这一控制目的,它的优点是线路直观,大部分电器均为常用电器,更换方便,价格较便宜,通过反复的实验与论证结果证实所用电气元件能准确对双面钻机床进行有效控制,对机床控制的改进有一定
6、的参考价值。PLC 在全自动双面钻扩孔专用机床控制系统中的应用。根据全自动双面钻、孔专用机床的控制特点,确定系统控制方案,选择PLC,分配 PLC 输 入/输出端口,绘制出PLC 硬件接线图,最后用顺序功能图编程语言进行系统程序设计。关键词:PLC;钻、孔专用机床;顺序功能图;梯形图;双面钻;电气控制;自动控制;液压泵电动机等.With the rapid development of world economy, control technology in which play an irreplaceable role, its application is not only to the
7、 traditional manufacturing industry has brought revolutionary changes, so that the manufacturing sector to become a symbol of industrialization, it is a collection of machine, electricity, liquid, light, computer, automatic control technology for the integration of knowledge intensive technology, it
8、 is the manufacturing industry to realize modern, flexible, integrated production base, but also improve the quality of products, improve productivity essential material means. World manufacturing industry because of the extensive application of numerical control technology, general machinery gradua
9、lly being highly efficient, high-precision CNC equipment replacement. CNC machine manufacturing industry in a wide range of applications, has become a powerful driving force for national economic development. In developed countries, CNC machine tools has been widely used, but our country numerical c
10、ontrol technology application and promotion of great gap compared with developed countries, therefore, to speed up the training of technical personnel NC pace, education accords with the requirements of modern manufacturing various CNC talents has become a pressing matter of the moment.This paper st
11、udies the double sided drilling machine electrical control of the entire process, will use the electrical components to achieve the double sided drilling work path of automatic and manual control, selection of relay contact system to complete the control purpose, it has the advantage of line directl
12、y, most appliances are all commonly used electrical appliances, convenient replacement, the price is cheaper, by repeated experiments and demonstration results confirm the electrical components can accurately on double-sided drilling machine for effective control of machine tool control system impro
13、vement, has a certain reference value. PLC in automatic double-sided drilling reaming machine control system application. According to the automatic two-sided drill hole, special machine tool control characteristics, determine the system control scheme, selection of PLC, distribution of PLC transmis
14、sion in / output port, drawing PLC wiring diagram of the hardware, finally uses the sequential function chart programming language for system programming.Key words: PLC; drilling, hole machine; sequential function chart; ladder diagram; double sided drilling; electrical control; automatic control; h
15、ydraulic pump motor.二.设备介绍及设计要求全自动双面钻是对棒料两面同时进行钻孔加工或扩孔加工的专用机床。这种机床的自动程度较高,能自动上、下料,自动进、退刀,并且有可靠的危险区保护装置。其工作示意图如下:双面钻是由液压系统控制进给运动,动力头的主轴由JQ2-Z1-4电动机驱动,各运动采用行程原则控制,动力头进退及上、下料采用液压传动,油泵电机为3kW。双面钻床有液压控制系统进给运动,动力头主轴采用1000kw电机,液压系统是2000w电机,各运动采用行程的原则控制。设计要求:1.能够实现自动控制循环加工。2主轴电动机要求单向运转。3有工作状态指示及照明。4具有紧急停止和危险
16、区保护以及必要的电气控制保护和连锁。三. PLC介绍3.1 PLC编程简介PLC = Programmable logic Controller,可编程逻辑控制器,一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分PLC = Programmable Logic Controller,可编程控制器另外PLC还有以下几个名称:PLC = Power Line Communication,电力线通信,即我们俗
17、称的“电力线上网”。PLC = Public Limited Company,公共有限公司,股票上市公司。PLC = Power-line Carrier,输电线载波,电力线载波,电源线车。PLC = Power Loading Control,动力负载控制。PLC = Preparative Layer Chromatography,制备层色谱法。PLC = Programming Language Committee,程序设计语言委员会美。3.2 PLC的简史及定义 用弱电信号控制强电信号。故障查找与排除非常困难、改造工期长、费用高。GM首先提出【可编程序控制器】设想编程简单,可在现场修改
18、程序;维护方便,采用插件;可靠性高于继电器控制柜;体积小于继电器控制柜;成本可与继电器控制柜竞争;可将数据直接送入计算机;可直接使用115V交流输入电压;输出采用115V交流电压,能直接驱动电磁阀、交流接触器等负载;通用性强,扩展方便;能存储程序,存储器容量可以扩展到4KB. 1969年DEC研制出世界上第一台可编程序控制器从上述10项指标可以看出,它实际上就是当今可编程序控制器最基本的功能。将它们归纳一下,其核心为以下四点: (1) 用计算机代替继电器控制盘。 (2) 用程序代替硬件接线。 (3) 输入/输出电平可与外部装置直接连接。 (4) 结构易于扩展。3.3 PLC的基本结构PLC实质
19、是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,基本构成为: a、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 b. 中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入
20、装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。 c、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 d、输入输出接口电路 1、现场输入接口电路由光耦合
21、电路和微机的输入接口电路,作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成,作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 e、功能模块 如计数、定位等功能模块 f、通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等3.4 PLC的特点可靠性高、抗干扰能力强是PLC最重要的特点之一。PLC的平均无故障时间可达几十万个小时 。 硬件方面:I/O接口采用采用光电隔离,有效地抑制了外部干扰源的影响;对供电电源及线路采用多种形式的滤波,从而消除或抑制了高频干扰;对CPU等重要部件采用良好的导电、导磁材料进行
22、屏蔽,以减少空间电磁干扰;对有些模块设置了联锁保护、自诊断电路等。 软件方面:采用扫描工作方式,减少了外界的干扰;设有故障检测和自诊断程序,能对系统硬件电路等故障实现检测和判断;当由干扰引起故障时,能立即将当前重要信息加以封存,禁止任何不稳定的读写操作,一旦正常后,便可恢复到故障发生前的状态,继续原来的工作。目前,各种PLC都采用梯形图语言为第一编程语言,是,它是一种面向生产、面向用户的编程语言。梯形图与电器控制线路图相似,形象、直观,不需要掌握计算机知识,很容易让广大工程技术人员掌握。当生产流程需要改变时,可以现场改变程序,使用方便、灵活。 同时,PLC编程器的操作和使用也很简单。这也是PL
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