PLC課程設計報告

《電器與可程式設計控制器》

題目：四工位組合工具機的plc控制系統

系別：電子系

專業：電氣工程及其自動化

班級學號

姓名指導教師

時間：2012-6-29

成績《電器與可程式設計控制器》課程設計任務書

學年學期：2011/2012 第2學期

專業班級：09電氣工程及其自動化

指導教師：劉美俊

設計時間：2023年6月25日～30日

學時週數：1周

一、設計目的

本課程設計是電氣工程專業教學計畫中不可缺少的乙個綜合性教學環節，是實現理論與實踐相結合的重要手段。它的主要目的是培養學生綜合運用本課程所學知識和技能去分析和解決本課程範圍內的一般工程技術問題，建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程式和方法。通過課程設計使學生得到工程知識和工程技能的綜合訓練，獲得應用本課程的知識和技術去解決工程實際問題的能力。

二、設計任務及要求

設計任務

四工位組合工具機由四個工作滑台各載乙個加工動力頭，組成四個加工工位完成對零件進行銑端麵、鑽孔、擴孔和攻絲等工序的加工，採用迴轉工作台傳送零件，有夾具、上、下料機械手和進料器四個輔助裝置以及冷卻和液壓系統。系統中除加工動力頭的主軸由電動機驅動以外，其餘各運動部分均由液壓驅動。工具機的四個動力頭同時對乙個零件進行加工，一次加工完成乙個零件。

本工具機共有連續全自動工作迴圈、單機半自動迴圈和手動調整三種工作方式。連續全自動和單機半自動迴圈的控制要求為：按下啟動按鈕，上料機械手向前，將待加工零件送到夾具上，同時進料裝置進料，然後上料機械手退回原位，

送料裝置放料，迴轉工作台自動微抬並轉位，接著四個工作滑台向前，四個動力頭同時加工，加工完成後，各工作滑台退回原位，下料機械手向前抓住零件，夾具鬆開，下料機械手退回原位並取走已加工完的零件，完成乙個工作迴圈，並開始下乙個工作迴圈，實現全自動工作方式。如果選擇預停，則每個工作迴圈完成後，工具機自動停止在初始位置，等到再次發出啟動命令後，才開始下乙個迴圈，這就是半自動迴圈工作方式。

1.根據控制物件的用途、基本結構、運動形式、工藝過程、工作環境和控制要求，確定控制方案。

2. 繪製主軸電動機的電氣原理圖、控制系統的plc i/o接線圖和梯形圖，寫出指令程式清單。

3.選擇電器元件，列出電器元件明細表。

4.編寫設計說明書。

設計要求

1、所選控制方案合理，所設計的控制系統能夠滿足控制物件的工藝要求，並且技術先進，安全可靠，操作方便。

2.所繪製的設計圖紙符合國家標準局頒布的gb4728－84《電氣圖用圖形符號》、gb6988－87《電氣製圖》、gb7159－87《電氣技術中的文字元號制定通則》。

3.所編寫的設計說明書應重點突出，層次清楚，條理分明，篇幅不少於。

三、設計時間進度安排

1.2023年6月25日上午：課題內容介紹。

2.2023年6月25日下午：仔細閱讀設計任務書，明確設計任務與要求，收集設計資料，準備設計工具。確定控制方案。繪製電氣原理圖、控制系統的plc i/o接線圖和梯形圖，

3.2023年6月26日～2023年6月28日：寫出指令程式清單。設計控制系統的工藝圖紙。選擇電器元件，列出電器元件明細表。

4. 2023年6月29日上午：編寫設計說明書,準備答辯。

5. 2023年6月29日下午：答辯。

目錄第1章．緒論1

1.1.四工位組合工具機簡介1

在四工位組合工具機的應用2

第2章．電氣原理圖設計3

2.1.工作過程3

2.2.硬體選擇3

2.3.電器元件明細表4

2.4.主電路與控制電路設計5

的i/o位址表8

接線圖9

2.7.控制系統操作面板圖9

第3章．plc程式設計10

3.1.總體程式框圖10

3.2.系統功能表圖11

3.3.梯形圖12

3.4.指令表17

第4章．操作與除錯18

第5章．總結19

第6章．參考文獻20

第1章．緒論

1.1. 四工位組合工具機簡介

1.1.1. 基本構造

四工位組合工具機由四個工作滑台各載乙個加工動力頭組成。四個工作滑台分別對應工件的銑端麵、鑽孔、擴孔和攻螺紋，採用迴轉工作台傳送零件，具有夾具、上料機械手、下料機械手、進料器四個輔助裝置以及冷卻和液壓系統。系統中除加工動力頭的主軸由電動機驅動以外，其餘各運動部分均由液壓驅動。

其十字軸示意圖如圖1所示。

圖1. 四工位組合工具機十字軸示意圖

1.工作滑台 2.主軸 3.夾具 4.上料機械手 5.進料器 6.下料機械手

1.1.2．工作原理

本裝置採用可程式設計控制器(plc)來控制裝置的半自動和自動加工,同時裝置可手動操做.系統的4個加工動力頭和上下料及放料由電動機來實現,通過電動機的正反轉來實現加工上下料、放料以及退出。夾具採用電磁鐵來實現夾緊與鬆開。

在裝置中設定限位開關，在半自動和自動生產時，當完成每一道工序後各個動力觸頭與上下料器會自動返回停止工作。

1.1.3.用途

四工位組合工具機是對某種特定工件進行特定加工的一種高效率、自動化的專用裝置，是具有自動工作迴圈並能實現自動調整的加工裝置，其控制系統是採用電氣、液壓、機械組合的控制方式，具有生產率高、加工精度穩定的優點，用於工廠自動化控制生產及加工零件。通過此裝置可減少勞動力，以及提高生產效率。

1.2. plc在四工位組合工具機的應用

plc是以cpu為核心的一種新型工業控制裝置，由控制器、儲存器、i/o介面等組成，能夠實現各種邏輯控制。plc具有可靠性高、控制程式可變、功能強、價效比高等優點。隨著plc的廣泛應用和工具機電控技術的不斷發展，plc在工具機控制中的應用優勢越來越明顯，利用plc實現對組合工具機的自動控制，無疑是今後的發展方向。

plc控制的專用組合工具機和從前的槓桿加工裝置相比，大大提高了生產效率，縮短了加工時間，提高了加工質量和精度，提高了裝置的可靠性，減輕了勞動強度，降低了生產成本。利用plc作為主控制器實現了四工位組合工具機手動、半自動以及全自動等控制方式。將plc應用於四工位組合工具機的控制系統中，可顯著克服傳統繼電器控制方式帶來的控制體積大、改變控制方式困難、柔性差、故障率高、接觸器觸點易磨損、壽命短、可靠性差等缺點，提高其自動化程度和生產效率。

第2章.電氣原理圖設計

2.1.工作過程

實際組合工具機加工過程中，當按下啟動按鈕後，上料機械手向前，將零件送到夾具上，夾具夾緊零件，進料裝置進料，然後四個工作滑台向前，四個加工動力頭同時加工，加工完成後，各工作滑台退回原位，接下來下料機械手向前抓住零件，夾具鬆開，下料機械手帶料退回原位並鬆開，完成乙個工作迴圈。

每個動力頭加工時都是按照快進—工進—快退過程實現的。動力頭加工的進退速度由液壓缸本身的結構特性所決定的。工具機在自動迴圈時四個動力頭可以同時進行加工，待各動力頭全部加工完並退回原位後，迴轉工作台自動抬起旋轉乙個工位後落下，工具機可周而復始地工作；當按下控制盤上的「預停」按鈕，工具機在加工完工件全部退回原位後停止工作；選擇單機迴圈時各動力頭可以單獨加工工件；選擇工具機調整時可手動控制各動力頭的進退、各動力頭主軸電機的開停、迴轉工作台的起落和旋轉。

2.2.硬體選擇

組合工具機的電氣控制理論上講可以採用繼電器接觸器電氣控制系統，微控制器控制系統和plc控制系統來實現。繼電器控制成本低，但硬體線路較複雜、程式選擇不方便。plc控制線路簡單、程式預選方便，成本較高。

在實際工程中往往選擇一種經濟、有效、效能優越的控制方案，考慮到上述幾點，plc較適合組合工具機的電氣控制。根據組合工具機的工作特點，在該次課程設計中，選用三菱fx2n系列plc來實現設計要求。

根據要求，四個工作台的前後移動可由電動機m1控制。液壓幫浦和冷卻幫浦分別由電動機m2、m3控制。

再根據電動機的控制要求選擇元件。使用控制總電源的斷路器qf實現短路和過載保護。主電路及控制電路採用熔斷器實現短路保護。

接觸器km1、km2、km3分別控制主軸電動機m1單向工作及控制液壓幫浦m2和冷卻幫浦m3電動機工作。電動機m1、m2、m3分別採用熱繼電器fr1、fr2、fr3實現過載保護。各工作台加工時工位的距離由行程開關控制，四個工作滑台同時移動。

同時採用指示燈控制按鈕以顯示裝置的執行狀態。

2.3.電器元件明細表

根據硬體的選擇和設計要求，可列出電器元件明細表如表1所示。

表1.電器元件明細表

2.4.主電路與控制電路設計

2.4.1.主電路設計

主電路可設計為：主軸電動機單方向起動，有過載及短路保護；液壓幫浦電動機單方向起動，有過載及短路保護；冷卻幫浦電動機單向工作，有過載及短路保護。因此，可得主電路圖如圖2所示。

圖2. 主電路原理圖

2.4.2.控制電路設計

控制電路可設計為：主軸電動機m1和液壓幫浦電動機m2可以同時起停，也可以單獨起停。在動力頭工作進給時，冷卻幫浦電動機m3才接通，但也可以隨時調整。因此，可得控制電路圖如圖3所示。

圖3. 控制電路原理圖

2.4.3.工作原理

(1)主軸起動：

首先合上斷路器qf，則電源指示燈hl1燈亮，此時表示電源供電情況正常。然後按下按鈕sb2，接觸器km1的線圈得電，km1的主觸點閉合，電動機m1起動運轉，同時拖動主軸旋轉， km1的輔助觸點閉合自鎖。

PLC課程設計報告

PLC課程設計報告

plc課程設計報告

PLC課程設計報告

相關推薦