箱体加工专用机床的PLC控制.doc

课程设计说明书

题 目
箱体加工专用机床的PLC控制
课程名称
PLC机电控制课程设计
院（系、部、中心）
机械工程系
专 业
机电设备维修与管理
班 级
机电设备1002班
学生姓名

学 号
031823100204
设计地点
液压实训室
指导教师

设计起止时间：2012年 11月 12日至2012年11月 18日

目 录

一、 概述 ………………………………………………………2
二、 设计任务和要求 …………………………………………3
三、 设计方案
（一）可编程控制器的选用……………………………………………………………3
（二）I/O地址………………………………………………………………………… 4 （三）控制系统分析及电路图 ……………………………………………………… 4
（四）控制流程分析及功能图…………………………………………………………6
（五）梯形图……………………………………………………………………………8
四、课程设计小结………………………………………………12
五、参考文献……………………………………………………12

箱体加工专用机床的PLC控制
一、概述
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。
PLC把计算机的完备功能以及灵活性，通用性好等优点和继电器控制器控制的简单易懂操作方便，价格便宜等 优点溶入新的控制系统中，且编程简单使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。可编程控制器的处理速度大大提高，增加了许多特殊功能。使得可编程控制器不仅可以进行逻辑控制，而且可以对模拟量进行控制。
PLC使用在专用机床控制上是最合适不过了，如下图所示为箱体加工专用机床的结构加工示意图。该机床是用来专门加工箱体两侧的，其加工方法是先将箱体通过夹紧装置夹紧，再由两侧左、右动力头对箱体进行加工。当加工完毕，动力头快速回原位，此时在松开加工件，又开始下一个循环。

二、设计任务和要求
图1中，左、右动力头主轴电动机为2.2kw，进给运动由液压驱动，液压泵电动机为3kw。动力和夹紧装置的动作由电磁阀控制，电磁阀通断情况如表1。
表1 箱体加工机床电磁阀通断情况表

左动力头
右动力头
夹紧装置
QV1
QV2
QV3
QV4
QV5
QV6
QV7
上、下料
-
-
-
-
-
-
-
快进
+
-
-
+
-
-
-
工进
+
+
-
+
+
-
+
停留
-
-
-
-
-
-
+
快退
-
-
+
-
-
+
+
专用机床的工作步骤如下：
1、按下启动按钮，夹紧装置将被加工工件夹紧，夹紧后发出信号。
2、左、右动力头同时快进，并同时启动主轴。
3、到达工件附近，动力头快进转为工进加工。
4、加工完毕后，左、右动力头暂停2s后分别快速退回原位。
5、夹紧装置松开被加工工件，同时主轴停止。
以上1~5步骤连续工作，实现半自动循环。在工件夹紧、动力头快进、动力头快退及电源接通均有信号显示。
三、设计方案
（一）可编程控制器的选用
选择PLC的型号，西门子S7-200系列PLC是一种性价比高的小型PLC，其功能强大，满足本系统的要求，从上面的控制要求可知，本系统共有输入设备10个：SB1-SB2、SQ1-SQ7、SP和输出设备9个：QV1-QV7、两个电机。考虑10%-15%的裕量，共需输入输出点数19点，因此选择S7-200中的CPU226。该型号的PLC采用AC220V电源供电，有自带24V直流电源的24点继电器输出接口。电磁铁和接触器选择220V的小功率的交流电磁铁和交流接触器，由PLC直接控制。为了确保系统的安全,本系统还配备了过载保护和短路保护。
（二）I/O地址
输入
I0.0：启动按钮
I0.1：停止按钮
I0.2：夹紧开关信号 SP
I0.3：松开开关信号 SQ7
I0.4：左动力头行程开关SQ1
I0.5：左动力头行程开关 SQ3
I0.6：左动力头行程开关SQ5
I0.7；右动力头行程开关SQ2
I1.0：右动力头行程开关 SQ4
I1.1：右动力头行程开关SQ6

输出
Q0.0：左电磁阀（快进）QV1
Q0.1：左电磁阀（工进）QV2
Q0.2：左电磁阀（快退）QV3
Q0.3：右电磁阀（快进）QV4
Q0.4：右电磁阀（工进）QV5
Q0.5：右电磁阀（快退）QV6
Q0.6： 电磁阀（夹紧装置）QV7
Q0.7：左动力头电机
Q1.0：右动力头电机

（三）控制系统分析
箱体加工专用机床采用采用继电器控制方式与PLC程序控制方式相组合的形式构成控制系统。左右主轴电动机分别由接触器KM1和KM2控制。左右主轴电动机分别控制左右动力头的旋转运动。而左右动力头的快进、工进和快退由电磁阀和左右主轴电动机共同控制。如图1即为箱体加工专用机床的控制系统电路图。

（四）控制流程分析及顺序功能图
箱体加工机床的控制流程如下所述
1、初始状态下，左、右动力头滑台分别压住行程开关SQ1和SQ2，由于此时工件尚未夹紧，SQ7亦被压住，处于闭合状态，按下启动按钮SB1，此时电磁阀QV7通电使夹紧装置将被加工工件夹紧，同时夹紧指示灯亮。
2、夹紧开关信号SP使左、右主轴电动机接触器KM1和KM2、电磁阀QV1、电磁阀QV4通电和左、右动力头快进指示灯亮。电磁阀YV7和夹紧指示灯由于强行置位保持先前的状态。左、右动力头开始同时快进。
3、左、右动力头分别压住行程开关SQ3和SQ4，上一工步结束，电磁阀QV2和电磁阀QV5通电，左右动力头工进指示灯亮起。左、右主轴电动机接触器KM1和KM2、电磁阀QV1、电磁阀QV4、电磁阀QV7和夹紧指示保持先前的状态。此时左、右动力头开始工进，加工工件。
4、左、右动力头分别压住行程开关SQ5和SQ6，电磁阀QV1和电磁阀QV4断电。左右主轴电动机接触器KM1和KM2、电磁阀QV7和夹紧指示灯继续保持通电的状态，工件加工完毕，触发定时器T37、T38通电，开始记时，左、右动力头暂停。
5、暂停2S后，电磁阀QV3和电磁阀QV6通电，左右主轴电动机接触器KM1和KM2、电磁阀QV7和夹紧指示灯还保持通电的状态，左、右动力头开始同时快退，左右动力头快退指示灯亮。
6、左右动力头分别回到原位，压住行程开关SQ1和SQ2，左、右主轴电动机接触器KM1和KM2、电磁阀QV3、电磁阀QV6、电磁阀QV7和夹紧指示灯断电。夹紧装置松开被加工工件。同时主轴停止转动。一次循环加工结束。箱体加工专用机床PLC顺序功能图如图2所示。

图2 箱体加工专用机床PLC顺序功能图

(五)梯形图
梯形图

四、课程设计小结
通过这次对PLC控制，让我了解了plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，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。虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样己解可以方便自决问题。
总之，这次的实训给予了我不同的学习方法和体验，让我深切的认识到实践的重要性。在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力，多与这个社会进行接触，让自己更早适应这个陌生的环境，相信在不久的将来，可以打造一片属于自己的天地。

五、参考文献
1、《机床电气控制与PLC》 主编：王浩
2、网络

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