三面铣组合机床机电控制系统研究设计.doc

目录
一、课程设计的目的 …………………………………… 1
二、课程设计内容概述…………………………………… 1
1、三面铣组合机床概述…………………………… 1
（1）基本结构………………………………………… 1
（2）液压系统………………………………………… 1
（3）机械动力滑台…………………………………… 2
（4）工件的加工过程………………………………… 2
（5）主要电气参数…………………………………… 3
2、三面铣组合机床的控制要求…………………… 3
三、课程设计的任务和要求…………………………… 3
四、课程设计的具体内容……………………………… 3
（一）硬件设计……………………………………… 3
（1）I/O分配表……………………………………… 4
（2）PLC外部接线图……………………………… 5
（3）电器元件一览表………………………………… 6
（4）主电路及照明电路……………………………… 6
（二）程序设计………………………………………… 7
1、单循环自动工作………………………………… 7
（1）单循环功能表图……………………………… 7
（2）单循环工作梯形图…………………………… 8
2、左铣单循环工作………………………………… 9
（1）左铣头功能表图………………………………… 9
（2）左铣头工作梯形图……………………………… 10
3、立铣头单循环工作………………………………… 11
（1）立铣头功能表图………………………………… 11
（2）立铣头工作梯形图……………………………… 12
4、公用程序………………………………………… 13
5、回原位程序……………………………………… 13
6、手动程序………………………………………… 13
7、PLC梯形图总体结构图…………………………… 14
8、面板设计………………………………………… 14
（三）调试过程及模拟调试电路………………………… 15
1、实际点与代替点关系图…………………………… 15
2、调试总结…………………………………………… 15
五、课程设计的心得体会………………………………… 15
六、参考资料……………………………………………… 15
一、 课程设计的目的
1、步巩固本课程所学知识。
2、一般生产机械PLC控制系统的设计与调试方法。
3、一般生产机械电气线路的施工设计。
4、养查阅图书资料、工具书的能力。
5、养工程绘图、书写技术报告的能力。
二、 课程设计内容概述
1、三面铣组合机床概述
三面铣组合机床是用来对Z512W型台式钻床主轴箱的Φ80、Φ90孔端面及定位面进行铣削加工的一种自动加工设备。下图1为加工工件的示意图。

（1）基本结构
三面铣组合机床主要由床座、床身、铣削动力头、液压动力滑台、液压站、工作台、工件夹紧液压缸等组成。机床底座上安放有床身，床身上安装有液压动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上。床身的两安装有一台铣削头，上方有立铣头。
（2）液压系统
三面铣组合机床中工件松紧是由液压系统实现的。
下图2为液压系统的原理图。
图2液压系统原理图

（3）机械动力滑台
机械动力滑台由滑台、滑座和双电机（快速及进给电机）传动装置三部分组成。快速进给电动机用来拖动滑台快进和快退运动，工进电动机拖动滑台工作进给运动，在工进时，只允许工进电机单独工作，快速进给电机由控制器制动。滑台的自动工作循环是靠传动装置将动力传递给丝杆来实现的。
（4）工件的加工过程
三面铣组合机床的加工过程如图3所示。
图3三面铣组合机床的加工过程

①操作者将要加工的零件放在工件台的夹具中，在其它准备工作就绪后，发出加工指令。
②工件夹紧后压力继电器动作，液压动力滑台（工作台）开始快进，到位转工进，同时启动左和右1铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右1铣头停止，右2铣头开始加工，加工到终点三台电动机同时停止。
③待加工完全停止后，滑台快退回原位，工件松开，一个自动工作循环结束。
④操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述加工过程。
（5）主要电器参数
电机、滑台、电磁阀参数如下：
①左、右2铣削头电动机：J02-41-4,4.0KW,1440r/min,380V,8.4A；
②立、右1铣削头电动机：J02-32-4,3.0kW,1430r/min,380V,6.5A；
③液压泵电动机：J02-22-4,1.5KW,1410r/min,380V,3.49A；
④机械动力滑台的电机：J02-22-4,1.5KW,1410r/min,380V,3.49A；
⑤电磁阀:二位四通阀Z24 DW-25,直流24V,0.6A,14.4W。
2、三面铣组合机床的控制要求
①有单循环自动工作、单铣头自动循环工作、点动三种工作方式。
②单循环自动工作过程如图3所示，油泵电机在自动工作一个循环后不停机。
③单铣头自动循环工作包括：左铣头单循环工作，右1铣头单循环工作，右2铣头单循环工作，立铣头单循环工作。单铣头自动循环工作时，要考虑各铣头的加工区间。
④点动工作包括：四台主轴电动机均能点动对刀、滑台快速点动调整、松紧液压缸的调整。
⑤五台电动机均能单向旋转。
⑥要求有电源、液压泵工作、工件夹紧、加工等信号指示。
⑦要求有照明电路和必要的连锁环节与保护环节。
三、 课程设计的任务和要求
（1）确定输入/输出设备，选择PLC；分析确定系统方案，设计合理PLC控制系统；
（2）绘制PLC外部接线图；
（3）根据三面铣组合机床的控制要求，画出系统的功能表图；
（4）编制PLC梯形图程序并调试；
（5）正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表；
（6）绘制电气接线图，接线并调试；
（7）整理技术资料，编写使用说明书。
四、 课程设计的具体内容
（一） 硬件设计
（1） I/O分配表
I/O编号
功能
符号
X00
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1铣头单循环
SA2-3
X05
右2铣头单循环
SA2-4
X06
立铣头单循环
SA2-5
X07
启动
SB3
X10
工件夹紧
SB4
X11
原位
SQ1
X12
左、右1铣/工进
SQ2
X13
立铣头电动机启动
SQ3
X14
右1铣停/右2铣启
SQ4
X15
终点
SQ5
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
SB9
X23
回原位
SB10
X24
左铣头点动
SB11
X25
右1铣头点动
SB12
X26
立铣头点动
SB13
X27
右2铣头点动
SB14
Y00
夹紧工件
YV1
YO1
松开工件
YV2
YO2
滑台快进
KM7
Y03
滑台工进
KM6
Y04
滑台快退
KM8
Y05
左铣头工作
KM1
Y06
右1铣头工作
KM2
Y07
立铣头工作
KM3
Y10
右2铣头工作
KM4
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
终点指示灯
HL5
Y16
液压泵工作
KM5
Y17
制动器
YA
（2） PLC外部接线图

（3） 电器元件一览表

（4） 主电路及照明电路

（二）程序设计
1、单循环自动工作
（1） 单循环功能表图

（2）单循环工作梯形图

2、左铣头循环工作
（1）左铣头功能表图

（2） 左铣头工作梯形图

3、立铣头循环工作
（1） 立铣头功能表图

（2）立铣头工作梯形图

4、公用程序

（5） 回原位程序

（6） 手动程序

（7） PLC梯形图总体结构图

（8） 控制面板

使用说明书：
三面组合机床电控系统介绍：具有自动、手动、单循环启动、左铣头单循环、右1铣头单循环、立铣头单循环、和右2铣头单循环7种工作方式，用转换开关进行控制。手动方式时，用各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，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。
（三）调试过程及模拟调试电路
1、实际点与代替点关系图
输入点
实际点
代替点
输出点
实际点
代替点
X00
SA1
自动/手动
Y00
工件夹紧
L1
X03
SA2
X轴
Y02
滑台快进
L2
X07
SB3
启动
Y03
滑台工进
L3
X12
SQ2
复位
Y05
左铣工作
L4
X15
SQ5
正向
Y04
滑台快退
L5
X11
SQ1
反向
Y01
工件松开
L6
五、 课程设计的心得体会
1、复习巩固了机电传动控制的各方面内容，对PLC设计的流程有了一定的了解。
2、对PLC的应用有了进一步的认识，把PLC与实际生活的事物可以联系起来。
3、本次设计内容需要在图书馆内查阅有关的知识，来丰富及完善自己的设计，并提高了书写报告的能力。
六、参考资料
《可编程序控制器原理与应用》 程宪平主编 化学工业出版社
《机电传动与控制》 程宪平主编 华中科技大学出版社
《PLC机电控制系统应用设计技术》 鲁远栋主编 电子工业出版社
《常用低压电器手册》 杨国福主编 化学工业出版社
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