揚州大學能源與動力工程學院
本科生課程設計
題目： plc在車鏜專機中的應用
課程： 電氣控制與可程式設計控應用技術
專業： 電氣工程及其自動化
班級電氣0703
學號071301329
姓名指導教師王永華
完成日期2010.01.17
目錄第一章設計方案的確定 1
1.1 車鏜專機概述 1
1.1.1 車鏜專機的基本組成 1
1.1.2 加工過程 1
1.1.3 液壓系統 2
1.2 課程設計任務與要求 2
1.2.1 車鏜專機的控制要求 2
1.2.2 實踐任務與要求 3
1.3 設計方案的確定 3
第二章車鏜控制系統電路設計 4
2.1 電氣主電路 4
2.2 部分硬體裝置引數確定 7
2.2.1 指示燈的選擇 7
2.2.2 熔斷器的選擇 7
2.2.3 組合開關與萬能轉換開關的選擇 7
2.3.1 控制電路簡介 8
2.3.2 可程式設計序控制器（pc）主機 10
第三章軟體設計 11
3.1 i/o的確定與分配 11
3.2 設計方法 12
3.2.1 自動加工設計方式 12
3.2.2 手動加工設計方式 13
3.3 外圍裝置接線圖 14
第四章課程設計心得體會 15
參考文獻： 15
第一章設計方案的確定
1.1 車鏜專機概述
車鏜專機是用來對台式鑽床的立柱進行鏜孔加工，同時對孔的右端麵進行車銷加工的一種自動加工裝置，加工工件如圖1-1所示。
1-1 工件示意圖
1.1.1 車鏜專機的基本組成
車鏜專機的基本組成如圖1-2所示。左、右機械動力頭各有三颱電動機（快速電動機、工速電動機、主軸電動機），液壓站由一台電動機拖動。
1-2 車鏜專機的基本組成示意圖
1.1.2 加工過程
加工過程如圖1-3所示。操作者將要加工的工件放在工作台上的夾具中，在其他準備工作就緒後，發出加工指令（按下按鈕）。工件自動夾緊，壓力繼電器動作，左、右協力頭同時開始鏜銷加工。
左動力頭快進，工進至終點後，快退回原位：而右動力頭快進、工進至終點後還應進行右端麵的車削加工（車刀橫進、橫退）後才快退。當兩動力頭都退回原位，此時ⅰ工位的粗加工結束，工作台移到ⅱ工位，開始進行精鏜加工。
左、右動力頭重新起動，快進，工進到終點延時後快退回原位，ⅱ工位加工結束，工作台退到ⅰ工位，鬆開工件，乙個自動工作迴圈結束。
1-3 車鏜專機的加式過程
1.1.3 液壓系統
車鏜專機中工作位的轉換和加工工件的夾緊與鬆開是由液壓系統實現的，車鏜專機液壓系統元件如表所示。
表車鏜專機液壓系統元件表
注：表中「＋」表示得電，「－」表示斷電。
1.2 課程設計任務與要求
1.2.1 車鏜專機的控制要求
1）本系統有七台電機：油幫浦電機、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）工作台有兩個工位，由液壓系統實現兩工位的轉換和加工工件的夾緊與鬆開。
3）有自動和點動兩種工作方式，其中自動工作方式又有三種形式：全自動迴圈、ⅰ工位迴圈、ⅱ工位迴圈工作。全自動迴圈過程是從ⅰ工位到ⅱ工位再到ⅰ工位，ⅰ工位迴圈、ⅱ工位迴圈工作是指工件只在ⅰ工位或ⅱ工位時的加工迴圈。
4）手動工作方式包括左、右主動軸的點動對刀，左、右動力頭的快進與快退點動，手動鬆開工件、手動移位等。
5）左、右床習導軌應具有自動潤滑功能（yv7、yv8）。
6）左、右快速電動機均採用電磁鐵抱閘制動（yb1、yb2）。
7）油幫浦起動後，液壓系統要有一定的壓力緩衝，才允許開始工作，工作結束要卸荷。
8) 具有電源、油幫浦工作、原位、工作指令等訊號的指示。
9) 具有照明和必要的聯鎖環節和保護環節。
1.2.2 實踐任務與要求
1）根據裝置工藝要求，制定合理的改造方案；
2）確定輸入/輸出裝置，正確選用plc；
3）plc i/o點分配，並繪製i/o接線圖以及其它外部硬體圖；
4）繪製系統功能表圖；
5）設計梯形圖並模擬除錯；
6）正確計算選擇電器元件，列出電器元件一覽表；
7）繪製電氣接線圖，接線並除錯；
8）整理技術資料，編寫使用說明書。
1.3 設計方案的確定
根據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分析後， 程式較為複雜，且應用的步驟較多，故放棄使用電氣控制法，而採用plc控制。
我確立了如下的設計方案：
1）首先我對整個工具機裝置需要有過流、過載保護。因此需要對這些元氣件進行選擇。
2）對於急停功能我們採用斷電源的方法，因此對於急停功能的處理就不進plc。這樣也可以省下plc的乙個輸入點。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計的電路，也不進入plc。
3）其他控制電路則通過plc程式設計器來完成。由於工具機有兩種工作方式：手動和自動。
手動控制採用經驗設計法而自動控制以順序控制法為主。本次設計中自動工作方式的形式主要全自動迴圈，全自動迴圈工作過程為：從ⅰ工位→ⅱ工位→ⅰ工位。
手動和自動工作方式可通過工作方式選擇開關sa1選擇或者不選擇來確定是進行手動或自動控制。
第二章車鏜控制系統電路設計
2.1 電氣主電路
主電路（如圖2-1）由七台電機控制。m1為油幫浦電機，m2控制右主軸的轉動，m3控制右工進，m4控制右快進，m5控制左主軸的轉動，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動。
其中km2觸點閉合，右主軸電機轉動；km3觸點閉合，右工進電機轉動；km4~km5觸點閉合，右快進和右快退電機轉動；km6觸點閉合，左主軸的轉動；km7觸點閉合，左工進電機轉動；km8~km9觸點閉合，左快進、左快退電機轉動；km1觸點閉合，油幫浦電機起動；熔斷器在電路中進行過流保護。熱繼電器fr1~fr7分別對七台電動機負載的過載保護。
2.2 部分硬體裝置引數確定
2.2.1 指示燈的選擇
1、額定電壓：交流 6/12/24/36/48/110/220/380v
直流 6/12/24/36/48/110/220v
2、尺寸：∮10/∮12 /∮16 /∮22 /∮25/∮30
3、形狀：球形/園平頭/方形/長方形
4、顏色：紅、綠、黑、黃、白、藍等
5、發光源：led、白熾燈泡和氖泡
2.2.2 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、負載性質有關。對於一般照明電路、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
對於電動機負載:
單台:inp =（1.5~2.5）inm
多台:inp =（1.5~2.5）inmmax+∑inm
2、熔斷器額定電流與額定電壓的選擇
熔斷器額定電流大於或等於熔體的額定電流
熔斷器額定電壓大於或等於電路的工作電壓
3、是否帶指示等功能
2.2.3 組合開關與萬能轉換開關的選擇
1、組合開關引數選擇：
位數（2 ~ 4）、極數（1 ~ 4）、額定電流(≤ 100a)、額定電壓（≤380v)、通斷能力等
2、組合開關型別選擇：
hz5系列普通型組合開關(10a/20a/40a/60a)
hh10系列組合開關(10a/25a/60a/100a)
3、萬能轉換開關引數選擇：
位數，接線圖編號，額定電流，額定電壓，通斷能力等。
車鏜專機電機、電磁閥引數（如下表所示）
2.3 電氣控制電路
2.3.1 控制電路簡介
控制電路（如圖2-2所示）的主控制器為西門子s7-226 cpu226 plc（6es7216-2ad21-0xb0），而有一部分控制電路與訊號指示電路是不用進入plc。例如，照明電路要使用手工控制，因此供電電壓必須是安全交流24v電壓。控制電路、電源和油幫浦指示燈則使用交流220v供電。
而控制電路的供電電壓是從三相電動機的任意兩相引出，線電壓為交流380v。液壓電磁閥的供電電壓是直流24v，.因此必須採用控制變壓器，通過變壓器把電壓降成24v的交流電，然後經過開關電源得到乙個穩定的直流電源，開關電源的穩定性比其他三端穩壓電源抗干擾力強很多，通過開關電源就可以得到乙個24v的穩壓電源。
只有當液壓幫浦電動機得電啟動後，液壓達到一定的壓力後才能按下啟動按鈕使plc控制工具機開始加工工件，液壓幫浦的啟動和停止可以當作機器的啟動和停止條件，不進入 plc控制而直接在控制面板上手工控制，這樣簡化了plc控制程式也降低了對裝置的要求。左右床身導軌的自動潤滑功能和左右快速電動機採用的電磁鐵抱閘制動也在控制電路中。潤滑動作在快退期間啟動，抱閘動作通過行程開關觸發。
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