PLC专业课程设计邹鹏.doc

湖 南 工 程 学 院

课 程 设 计

课程名称 电气控制和PLC
课题名称 三工位旋转工作台电气控制系统设计
专业班级 自动化1191班
姓 名 邹鹏
学 号 01029135
指导老师 刘星平、赖指南

年 3 月 7 日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称 电气控制和PLC
课题名称 冲床电气控制系统设计
专业班级 自动化1191班
姓 名 邹鹏
学 号 01029135
指导老师 刘星平、赖指南等
审 批 黄 峰

任务书下达日期2月24日
课程设计完成日期3月7日

设计内容和要求
一. 课程设计性质和目标
本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺乏一个综合性教学步骤，是实现理论和实践相结合关键手段。它关键目标是培养学生综合利用本课程所学知识和技能去分析和处理本课程范围内通常工程技术问题，建立正确设计思想，掌握工程设计通常程序和方法。经过课程设计使学生得到工程知识和工程技能综合训练，取得应用本课程知识和技术去处理工程实际问题能力。
二. 课程设计内容
1.依据控制对象用途、基础结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。
2.绘制三工位旋转工作台电气控制系统电气原理图、控制系统PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。
3.选择电器元件，列出电器元件明细表。
4. 上机调试程序。5.编写设计说明书。
三. 课程设计要求
1.所选控制方案合理，所设计控制系统能够满足控制对象工艺要求，而且技术优异，安全可靠，操作方便。
2.所绘制设计图纸符合国家标准局颁布GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》、GB7159－87《电气技术中文字符号制订通则》。
3.所编写设计说明书应关键突出，层次清楚，条理分明，篇幅不少于7000字。
关键设计条件
编程软件及实物PLC，
设计说明书装订次序
1.课程设计说明书封面。
2.课程设计任务书。
3.说明书目录。
4.正文（按设计内容逐项书写）。
5.参考文件。
6.附录。
7.课程设计评分表。
设计进度安排
1. 第一周星期一早晨：课题内容介绍。
2. 第一周星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务和要求，搜集设计资料，准备设计工具。
3. 第一周星期二～第一周星期五：确定控制方案。绘制注塑机电气控制系统电气原理图、控制系统PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。选择电器元件，列出电器元件明细表。
4. 第二周星期二三：试验调试
5. 第二周星期三～第二周星期五：编写设计说明书,答辩。
参考文件
[1] 刘星平.PLC原理及工程应用[M]. 北京： 中国电力出版社
[2] 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社
[3] 万太福.可编程序控制器及其应用[M]. 重庆：重庆大学出版社
[4] 工厂常见电气设备手册编写组.工厂常见电气设备手册[M].北京：水利电力出版社
[5] 谢桂林.电力拖动和控制[M].北京： 中国矿业大学出版社
[6] 刘星平.电气控制技术试验指导书. 湖南工程学院
附录：课题介绍及控制要求
1.课题介绍
其工作示意图8-6所表示。三个工位分别完成上料、钻孔和卸件。
（1）动作特征
工位1：上料器推进，料到位后退回等候。
工位2：将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，退回到位后，工件松开，放松完成后等候。
工位3：卸料器向前将加工完成工件推出，推出到位后退回，退回到位后等候。
旋转工作台工作示意图
系统采取4台电机。主轴电机、液压电机冷却电机、旋转电机电机。其中主轴电机、液压电机、冷却电机起动停止能够不经过PLC控制。
2.控制要求
设计一个3工位旋转工作台PLC控制系统，经过选择开关可实现自动运行、半自动运行和手动操作。

目录
第1章 系统描述...........................................7
第2章 设计控制方案.......................................8
第3章 系统设计...........................................9
3.1 系统配置及输入输出对照表.............................10
3.2 设计PLC外部接线图...................................10
3.3 设计功效步骤图......................................10
3.4 建立步和继电器对照表.................................13
3.5 设计梯形图程序......................................13
第4章 总结和体会.......................................15
参考文件................................................16
附录....................................................17
附录1 PLC外部连线图....................................17
附录2 梯形图...........................................18

第1章 系统描述
设计一个3工位旋转工作台PLC控制系统，其工作示意图1.1所表示。三个工位分别完成上料、钻孔和卸件。

1.1 动作特征
工位1：上料器推进，料到位后退回等候。
工位2：将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，工件松开，放松完成后等候。
工位3：卸料器向前将加工完成工件推出，推出到位后退回，退回到位后等候。
1.2 控制要求
经过选择开关可实现自动运行、半自动运行和手动操作。

第2章 设计控制方案
2.1 用选择开关来决定控制系统全自动、半自动运行和手动调整方法。
2.2 手动调整采取按钮点动控制方法。
2.3 系统处于半自动工作方法，每实施完成一个工作循环，用一个开启按钮来控制进入下一次循环。
2.4 系统处于全自动运行方法，可实现自动往复地循环实施。
2.5 系统运行不很复杂，采取4台电机。
2.6 对于部分和次序控制和工作循环过程无关主令部件和控制部件，采取不进入PLC方法以节省I/O点数。
2.7 因为点数不多，所以用中小型PLC能够实现。可用CPU 224和扩展模块，或用一台CPU 226。

第3章 系统设计
3.1 系统配置及输入输出对照表
输入信号对照表如表3.1.1所表示，输出信号对照表如表3.1.2所表示。
信号名称
外部原件
内部地址
信号名称
外部原件
内部地址
总停按钮
SB1
不进PLC
钻头上升按钮
SB7
I1.1
主轴电机开启停止
SA1
不进PLC
卸料器推出按钮
SB8
I1.2
液压电机开启停止
SA2
不进PLC
卸料器退回按钮
SB9
I1.3
冷却电机开启停止
SA3
不进PLC
工作台旋转按钮
SB10
I1.4
手动运行选择
SA4-1
I0.0
送料推进到位
SQ1
I1.5
半自动运行选择
SA4-2
I0.1
送料器退回到位
SQ2
I1.6
全自动运行选择
SA4-3
I0.2
钻头下钻到位
SQ3
I1.7
半自动运行按钮
SB11
I0.3
钻头上升到位
SQ4
I2.0
上料器推进按钮
SB2
I0.4
卸料器推出到位
SQ5
I2.1
上料器退回按钮
SB3
I0.5
卸料器退回到位
SQ6
I2.2
工件夹紧按钮
SB4
I0.6
工作台旋转到位
SQ7
I2.3
放松按钮
SB5
I0.7
工件加紧完成
SP1
I2.4
钻头下钻控制按钮
SB6
I1.0
工件放松完成
SP2
I2.5
表3.1.1 输入信号对照表

信号名称
外部原件
内部地址
信号名称
外部原件
内部地址
主轴电机接触器
KM1
不进PLC
工件夹紧电磁阀
YV3
Q0.2
液压电机接触器
KM2
不进PLC
工件放松电磁阀
YV4
Q0.3
冷却电机接触器
KM3
不进PLC
钻头下钻电磁阀
YV5
Q0.4
旋转电机接触器
KM4
Q1.0
钻头退回电磁阀
YV6
Q0.5
送料推进电磁阀
YV1
Q0.0
卸料推出电磁阀
YV7
Q0.6
送料退回电磁阀
YV2
Q0.1
卸料退回电磁阀
YV8
Q0.7
表3.1.2 输出信号对照表
3.2 设计PLC外部接线图
PlC外部接线图如附录1所表示，实际接线时，还应考虑到一下多个方面：
（1）应有电源输入线，通常为220V、50Hz交流电源，许可电源电压有一定浮动范围，而且必需有保护装置，如熔断丝等。
（2） 1M、2M为输入端每个分组公共端，把1M、2M连接起来再连到PLC24VDC电源M端。1L、2L为输出端每个分组公共端，把1L、2L连接起来再连到交流220V电源L端。
(3）输出端线圈和电磁阀必需加保护电路，如并接阻容吸收回路或续流二极管。
3.3 设计功效步骤图
图3.3.1为手动控制部分功效次序图，图3.3.2为自动半自动控制次序功效图，引入初始步条件能够是初始化秒冲SM0.1或是由手动调整以后原位信号。

回到初始步
SB10
SB10
SB9
SB9
23
SB8
SB8
22
SB7
SB7
21
20
SB6
SB6
SB5
SB5
19
SB4
18
SB4
SB3
SB3
SB2
17
SB2
16
点动
15
旋转
退回
卸料
上升
下钻
放松
夹紧
退回
上料

图3.3.1 手动控制部分功效次序图

转毕且SA处于半自动
转毕且SA处于自动
准备就绪
半自动运行信号
14
一直有效
旋转
等候
退回到位
13
12
推出到位
退回
卸件
11
等候
放松完成
10
上升到位
放松
9
上升
下钻到位
夹紧完成
8
钻孔
7
退回到位
等候
退回
5
送料到位
4
送料
3
夹紧
6
2
自动半自动且系统原位
1

图3.3.2 自动半自动控制次序功效图
3.4 建立步和继电器对照表
辅助继电器对照表如表3.4.1所表示。
名称
编号
内部地址
名称
编号
内部地址
初始步
1
M0.0
等候
13
M1.4
自动半自动
2
M0.1
工作台旋转
14
M1.5
送料
3
M0.2
点动调整
15
M1.6
送料器退回
4
M0.3
送料点动
16
M1.7
等候
5
M0.4
退回点动
17
M2.0
工件夹紧
6
M0.5
夹紧点动
18
M2.1
向下钻孔
7
M0.6
放松点动
19
M2.2
钻头上升
8
M0.7
下钻点动
20
M2.3
工件放松
9
M1.0
升钻头点动
21
M2.4
等候
10
M1.1
卸件点动
22
M2.5
卸工件
11
M1.2
退回点动
23
M2.6
卸料器退回
12
M1.3
旋转点动
24
M2.7
表3.4.1 辅助继电器对照表
3.5 设计梯形图程序
控制系统梯形图总体结构图3.5.1所表示，选择手动工作方法时I0.0为ON，将跳过自动程序；选择自动或半自动工作方法时为I0.0为OFF，将跳过手动程序。依据功效次序图自动或半自动梯形图程序，梯形图完成后便能够将可编程控制器和计算机连接，把程序及组态数据下载到PLC内并进行调试，程序无误后即可结合施工设计将系统用于实际，梯形图程序如附录2所表示。
I0.0
JMP

LBL2
自动程序
I0.0
JMP
LBL1
手动程序

图3.5.1 控制系统梯形图总体结构

第4章 总结和体会

经过这次单片机课程设计，我体会到了理论和实践完全不是一回事，纸上谈兵一直不能达成一定高度。正所谓，实践是检验真理唯一标准。这次课程设计，我锻炼了自己动手能力。我相信，这对我以后成长和工作有一个很好帮助和提到。
同时，这次课程设计让我再一次认识到了自己不足，我将会在以后时间里，好好地学习自己不知道地方，争取更深入。
当然，不得不提是，这次课程设计愈加让我们明白了团结关键性。三个臭皮匠，胜过诸葛亮。
感谢有这么一次课程设计，感谢学校及老师给这么一个锻炼平台。

参考文件
[1] 刘星平.PLC原理及工程应用[M]. 北京： 中国电力出版社
[2] 廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社
[3] 万太福.可编程序控制器及其应用[M]. 重庆：重庆大学出版社
[4] 工厂常见电气设备手册编写组.工厂常见电气设备手册[M].北京：水利电力出版社
[5] 谢桂林.电力拖动和控制[M].北京： 中国矿业大学出版社
[6] 刘星平.电气控制技术试验指导书. 湖南工程学院

附录1

PLC外部接线图

附录2
自动半自动程序梯形图

手动程序图形图

电气信息学院课程设计评分表
项 目
评 价
优
良
中
及格
差
设计方案合理性和发明性（10%）

开发板焊接及其调试完成情况*（10%）

硬件设计或软件编程完成情况（20%）

硬件测试或软件调试结果*(10%)

设计说明书质量(20%)

答辩情况(10%)

完成任务情况(10%)

独立工作能力(10%)

出勤情况(10%)

综 合 评 分

指导老师署名：________________
日 期：________________

注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
②此表装订在课程设计说明书最终一页。课程设计说明书装订次序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小图纸及程序清单）。