组合机床电气控制课程设计方案说明.doc

目录

第一章 绪论 1
第二章 设计方案 3
2.1 左、右两动力头进给电机 3
2.2电动机控制电路 3
2.3液压泵电动机 4
2.4液压动力滑台控制 4
2.5主电路及照明电路 6
2.6保护与调整环节 6
2.7继电器电气原理简图 8
第三章 I/O分配表 10
第四章 组合机床电气控制电路图 11
第五章 课程设计的具体内容 12
5.1单循环自动工作 12
5.1.1单循环自动工作循环图 12
5.1.2单循环自动工作功能表………………………………………………………….12
5.1.3单循环自动工作梯形图 12
5.2左铣单循环工作 13
5.2.1左铣单循环功能表 13
5.2.2左铣单循环梯形图 13
5.3右铣单循环工作梯形图 13
5.4公用程序 13
5.5回原位程序 14
5.6手动程序 15
5.7 PLC梯形图总体结构图 15
5.8面板设计 16
第六章 系统调试 17
第七章 设计心得 18
第八章 参考文献 19

第一章 绪论

对于机械—电气结合控制的组合机床，电气控制系统起着重要的神经中枢作用。传统的组合机床采用的继电器—接触器控制系统，接线复杂、故障率高、调试和维护困难。
随着PLC控制技术日益成熟并得到越来越广泛的应用，利用原有的继电器—接触器控制电路设计PLC控制系统，或直接进行PLC控制系统的设计，都能很好地满足组合机床自动化控制的要求。本次设计的要求如下：

组合机床结构示意图

组合机床工作循环图

组合机床采用两个动力头从两个侧面分别加工，左、右动力头的电动机均为2.2kw，进给系统和工件夹紧都用液压系统驱动，液压泵电动机的功率为3kw，动力头和夹紧装置的动作由电磁阀控制。设计要求如下：
（1）两台铣削动力头分别由两台笼型异步电动机拖动，单向旋转，无须电气变速和停机制动控制，但要求铣刀能进行点动对刀。
（2）液压泵电动机单向旋转，机床完成一次半自动工作循环后按下总停机按钮时才停机。
（3）加工到终点，动力头完全停止后，滑台才能快速退回。
（4）液压动力滑台前进、后退能点动调整。
（5）电磁铁、采用直流供电。
（6）机床具有照明、保护和调整环节。

第二章 设计方案

2.1 左、右两动力头进给电机
根据设计要求知左、右两动力头要求快进→工进→快退的工作循环，并且左、右两动力头可以同时工作，也可进行单独调整。液压泵电动机M1正转，工作进给电机M2、M3也能够正转即可。其主电路如下图：

2.2电动机控制电路
为液压泵电动机，操作按钮或，使得电或失电，控制电动机起动或停止。
为机床半自动工作与调整工作的选择开关。开关置于位置时机床实现半自动工作，左、右铣削动力头酌电动机与分别由滑台移动到位，压下行程开关与，使、得电并自锁，、分别起动工作。加工到终点时，滑台压下终点行程开关，使、断电，两动力头停转。
2.3液压泵电动机
液压泵电动机正转，因液压泵电动机的功率较小，故可以直接启动。其主电路图如下：

液压泵电动机接线图
当KM1的线圈得电吸合使电机M1正转，通过plc的输出就可以使不同的接触器线圈得电，从而使各电机转动起来。
2.4液压动力滑台控制
液压泵电动机起动工作后，按下按钮，继电器得电并自锁，电磁铁得电，控制液压滑台快速趋近，至滑台压下行程阀，滑台转为工作进给速度进给。工作进给至终点，死挡铁停留，进油路油压升高，到压力继电器动作。失电，电磁铁失电，同时得电，电磁铁得电，滑台快速退回到原位，压下原位行程开关，失电，失电，滑台停在原位，一个工作循环结束。

液压动力滑台的液压系统图

元件动作表
工步
YV1
YV2
KP
原位
-
-
-
快进
+
-
-
工进
+
-
-
死挡铁停留
+
-
-/+
快退
-
+
-
2.5主电路及照明电路

机床照明灯通过控制变压器降压为24，由开关控制。

机床照明灯

2.6保护与调整环节
熔断器实现对电动机、变压器、一次侧短路保护。实现对电动机、短路保护。实现对控制电路短路保护。实现对照明电路短路保护。实现对电磁铁线圈电路短路保护。

保护环节电路
三台电动机的过载保护分别由、、热继电器实现。为了保护刀具与工件安全，当其中一台电动机过载时，要求其余两台电动机均应停止工作。因此，熟继电器的常闭触点均应接在控制电路的总电路中。
组合机床是由通用部件和专用部件组成。组合机床在整机的安装、调试过程中，希望各部件能灵活方便地进行单独调试，而不影响其它部件。因此，控制电路应具有对自动加工与调整工作状态的控制作用。
左、右动力头调整点动对刀时，通过操作转换开关于调整位置，分别按下按钮、实现左、右动力头点动对刀的调整。
液压动力滑台前进、后退的调整是将开关置于位置，切断、线圈电路，使滑台移动到、位置时，左、右铣削动力头不应起动工作。按下点动按钮、，分别使、得电，获得滑台前进与后退的点动调整工作。

调节环节电路

2.7继电器电气原理简图
3

程序的设计
根据要求知需使左、右两动力头均要求快进→工进→快退的工作循环和可使左、右两动力头同时工作，也可进行单独调整。故设计的流程图如下图

程序流程图
第三章 I/O分配表

因采用PLC控制，需分配其I/O点，它决定着系统如何工作。
I/O编号
功能
符号
X00
半自动
SA1-1
X01
手动
SA1-2
X02
单循环启动
SA2-1
X03
左铣头单循环
SA2-2
X04
右铣头单循环
SA2-3
X07
启动
SB3
X10
工件夹紧
SB4
X11
原位
SQ1
X12
左、右铣/工进
SQ2
X14
右铣停
SQ3
X15
终点
SQ4
X16
松开工件
SB5
X17
滑台快进
SB6
X20
滑台快退
SB7
X21
停止
SB8
X22
液压泵启动
SB2
X23
回原位
SB1
X24
左铣头点动
SB7
X25
右铣头点动
SB8
Y00
夹紧工件
YV1
YO1
松开工件
YV2
YO2
滑台快进

Y03
滑台工进

Y04
滑台快退

Y05
左铣头工作
SQ2
Y06
右铣头工作
SQ3
Y11
原位指示灯
HL1
Y12
液压泵工作信号灯
HL2
Y13
工件夹紧指示灯
HL3
Y14
加工工件指示灯
HL4
Y15
终点指示
HL5
Y16
液压泵工作
SQ1

第四章 组合机床电气控制电路图

第五章 课程设计的具体内容
5.1单循环自动工作
5.1.1单循环自动工作循环图

5.1.2单循环自动工作功能表

5.1.3单循环自动工作梯形图（见附件）

5.2左铣单循环工作
5.2.1左铣单循环功能表

5.2.2左铣单循环梯形图（见附件）
5.3右铣单循环工作梯形图（见附件）
5.4公用程序

5.5回原位程序

5.6手动程序

5.7 PLC梯形图总体结构图

5.8面板设计

使用说明书：
两面加工组合机床电气控制系统介绍：具有半自动、手动、单循环启动、左铣头单循环、右铣头单循环5种工作方式，用转换开关进行控制。手动方式时，用个操作按钮来点动执行相应的动作，单循环时，每按一次启动按钮，向前执行一个循环动作，半自动时首先机床回原位，再按下启动按钮就会执行一个周期，换回原位工作方式时，按下“回原位”按钮工件自动回到原位状态。

第六章 系统调试

安装GX Developer和三菱的仿真软件，建立一个新工程，将梯形图输入到工程中，完成后将其转换。再启动梯形图逻辑测试，选择软元件测试，输入不同的软元件，改变其状态，观察输出的改变。
软元件的改变
输出的改变
X0=1,X1=0
Y0=1
X0=0,X1=1
Y1=1
X2=0
Y0=0,Y1=0
X3=1
Y5=1
X3=0
Y5=0
X7=1,X0=1,X1=0/X7=1, X0=0,X1=1
Y0=1,Y3=1/Y1=1,Y3=1
X4=1
Y2=1,Y3=0
X5=1
Y2=0,Y4=1,Y0=0/Y1=0
X6=0
Y4=0
X10=1
Y4=1
X11=1,X12=0
Y6=1
X11=0,X12=1
Y7=1
X13=1
Y6=0,Y7=0
X14=1
Y13=1
X20=1,X11=1,X12=0/X20=1,X11=0,X12=1
Y11=1,Y6=1/Y11=1,Y7=1
X15=1
Y10=1,Y11=0
X16=1
Y10=0,Y12=1,Y6=0/Y7=0
X17=0
Y12=0
X21=1
Y12=1
调试表格

第七章 设计心得

通过这次PLC课程设计，我知道：使机床与plc结合，可以轻松的完成规定的工作，这可以很大程度的减小工人的工作和减小危险。因为这一切都是有程序控制的，能够使机器严格按规律执行，而人工作的时候总会有一些错误发生，这些错误有可能引发危险。
和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我做的是组合机床的组合机床的电气控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。
通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
通过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。
最后，非常感谢老师的指导和同学们的帮助！

第八章 参考文献
1.常晓玲 主编《电气控制系统与可编程控制器》 机械工业出版社；
2.王永华 主编《现代电气控制及PLC应用》；
3.陈立定 等编《电气控制与可编程控制器》华南理工大学出版社 2001年；
4.张 华 主编《电类专业毕业设计指导》机械工业出版社；
5 王炳实 主编《机床电气控制》机械工业出版社；
6马镜澄等编《低压电器》兵器工业出版社；
7李建心主编 《可编程控制器及其应用》机械工业出版社
8李 仁 主编《生产机械的电气控制》机械工业出版社
9徐虎等编《电机原理》机械工业出版社

目 录
第一章 总 论 1
第二章 项目提出的背景和必要性 4
第一节 项目建设背景 4
第二节 项目建设的必要性 4
第三节 项目建设的先进性 8
第三章 市场分析与建设规模 10
第一节 市场分析 10
第二节 建设规模 11
第四章 工艺技术方案及设备选型 12
第一节 工艺技术方案 12
第二节 主要设备方案 14
第五章 原料、辅助材料及燃料的供应 17
第一节 主要原材料、辅助材料及公用工程供应来源 17
第二节 主要公用工程用量及供应 18
第六章 厂址选择和建设条件 19
第一节 厂址选择 19
第二节 建设条件 19
第七章 总图运输、土建及公用工程 22
第一节 总平面布置及运输 22
第二节 土建方案 23
第三节 公用工程 24
第八章 节 能 29
第一节 用能标准及设计规范 29
第二节 项目能源消耗种类及消耗情况 30
第三节 项目节能措施及效果分析 31
第九章 环境保护 33
第十章 劳动安全卫生及消防 36
第一节 劳动安全卫生 36
第二节 消 防 38
第十一章 机构组织与人力资源配置 41
第十二章 工程进度安排 43
第十三章 投资估算和资金筹措 45
第十四章 财务评价 47
第十五章　风险分析 50
第一节 项目主要风险因素识别及应对措施 50
第二节 项目风险因素和风险程度分析表 51
第十六章 结论与建议 54

20