半精镗专用机床控制系统设计(DOC).doc

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№
沈阳理工大学课程设计专用纸
1 设计题目及设计要求
1.1 设计题目：
半精镗专用机床控制系统设计
1.2 设计要求：
1.2.1.设计内容：
1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。
2）按停止按钮，完成当前循环后再停。
3）连续时，循环3次结束，声光间断报警5秒
4）要求可以实现手动、单周期、连续控制。
1.2.2.设计要求：
1）画出端子分配图和顺序功能图
2）设计并调试PLC控制梯形图
3）设计说明书

2 任务分析、方案确定
2.1 半精镗专用机床的特点
半精镗专用镗床是应用于加工汽车连杆的专用设备，汽车连杆是发动机的重要组成部件，它直接影响到发动机及汽车的性能指标。如果机床电控系统采用继电接触器控制，由于使用了大量的机械触点，导致设备的响应速度慢、可靠性差、故障率高、接线复杂、不便于调整和维修，加工产品的质量无法得到可靠保证。可编程序控制器具有通用性好、抗干扰能力强、性价比高等特点，运用其控制逻辑的软件设计功能可在很大程度上改善机床电控系统的柔性；同时，其可靠性得到明显增强，具有很好的社会和经济效益。
2.2 半精镗专用机床的组成及加工工艺过程
半精镗专用机床是由左/右滑台、左／右动力头、工件定位夹具、液压站、左／右主轴电动机等组成。左／右滑台及工件的夹紧和放松动作都由液压提供动力。汽车连杆的加工要求精度高。在加工时，要一面两销定位，同时装卡两个工件，使两个工一件一起加工。其自动加工工艺过程如下：
（1）在机床的初始状态（左／右滑台停在原位、左／右主轴停转）时，同时装卡两个工件，人工认销后，启动机床并开始夹紧两工件。
（2）当工件夹紧到位，且压力继电器动作时，开始自动拔销。
（3）拔销完毕，右动力头在右滑台的带动下快速前进（下称快进），同时右主轴启动。
（4）当右滑块快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件右面的两个大孔和两个小孔进行加工。工进速度行进到终点,4孔同时倒角。
（5）倒角延时完毕，右滑台快退回原位自停，同时右主轴停转。
（6）左动力头在左滑台的带动下快进，同时左主轴启动。
（7）当左滑台快进到位时，压迫液压行程调速阀，自动转为工进速度，开始对工件左面的两个大孔和两个小孔进行加工。工进速度行进到终点，4孔同时倒角。
（8）撞死铁且保压达到压力后，左滑台快退回原位自停，同时左主轴停转。（9）接着进行自动插销的操作，当插销到位时自动开始放松工件。
（10）工件放松到位时，人工取下工件，一次加工过程结束。此时，机床处于初始状态。欲进行下一次加工，要重复上述过程。自动加工工艺过程可用图1的流程图表示。

2.3 半精镗专用机床
左滑台 工件 右滑台
左刀头 右刀头

半精镗专用机床

2.4 手动面板
手动

单周期 连续

夹紧 松开 右滑台进 右滑台退

左滑台进 左滑台退 左刀启 左刀停

右刀启 右刀停 插销 拔销

2.5 选择PLC
因为需要的入口较多所以在选择plc时选择的是cpu216，但是即使是这样输入的端口也不够所以还要选择了一个块，8个输入的块。

3 电路及PLC梯形图设计与绘图
3.1半精镗专用机床控制流程
机械系统包括：左滑台、右滑台、左动力头、右动力头、拔插定位销油缸。
动作要求如图所示：

3.2 端子分配图
手：夹紧 I0.0
手：松开 I0.1 右滑台进 Q0.0
加紧到位 I0.2 右滑台退 Q0.1
松开到位 I0.3 左滑台进 Q0.2
启动 I0.4 左滑台退 Q0.3
停止 I0.5 右刀启 Q0.4
手：右滑台快进 I0.6 右刀停 Q0.5
手：右滑台退 I0.7 左刀启 Q0.6
右滑台退到位 I1.0 左刀停 Q0.7
右滑台进到位 I1.1 松开 Q1.0
手：左滑台快进 I1.2 夹紧 Q1.1
手：左滑台退 I1.3 拔销 Q1.2
左滑台进到位 I1.4 插销 Q1.3
左滑台推到位 I1.5 声 Q1.4
手动 I1.6 光 Q1.5
单周期 I1.7
连续 I2.0
拔到位 I2.1
插到位 I2.2
手：右刀启 I2.3
手：左刀启 I2.4
手：右刀停 I2.5
手：左刀停 I2.6
手：拔销 I2.7
手：插销 I3.0
放好 I3.1
取走 I3.2

3.3 顺序功能图 M0.2(I1.7+I2.0)
M0.0

Q1.1
M0.1
I0.4 M2.0

Q1.2
M0.2
I0.2

Q0.4
Q0.0
M0.3
I2.1

T37
M0.4
I1.0

Q0.1
M0.5
T37

I1.1

Q0.6
Q0.2

Q0.5
M0.7
M0.6

Q0.3
M1.0
I1.4

I1.5

Q1.3
Q0.7
M1.2
M1.1

I2.2
Q1.0
M1.3

C1
M1.4
I0.3
T38

CI M1.6
Q1.5
Q1.4
M1.5
M1.6 C1

M1.6 T38
3.4梯形图
3.4.1主程序

3.4.2公用程序

3.4.3手动程序

3.4.4自动程序

沈阳理工大学

4 程序调试说明
4.1 主程序
公用程序是无条件调用，无论什么时候都可以调用，什么时候都可以的电。
当选择手动I1.6时，执行手动程序。
当选择连续I1.7或单周期I2.0时，执行自动程序。
当按急停按钮I3.3时，所有的线圈都失电，程序停止。
4.2 自动程序
当满足初始条件时，松开到位I0.3，右滑台退到位I1.0，左滑台退到位I1.1，有刀停Q0.5，左刀停Q0.7，接通M2.0。
当工件放好I3.1，按动启动按钮I0.4时，接通M0.1，工件夹紧Q1.1，断开I0.3。
加紧到位I0.2，接通M0.2，拔销Q1.2，断开M0.1。
拔销到位I2.1，接通M0.3，右滑台进Q0.0，右刀启Q0.4，断开I1.0。
右滑台进到位I1.1，接通M0.4，计时器T37开始计数。
T37计时时间到，接通M0.5，右滑台退Q0.1，断开I1.1。
右滑台退到位I1.0，接通M0.6，M0.7，右刀停Q0.5，左滑台进Q0.2，左刀启Q0.6，断开I1.5。
左滑台进到位I1.4，接通M1.0，左滑台退Q0.3，断开I1.4。
左滑台退到位I1.5，接通M1.1,M1.3，左刀停Q0.7，插销Q1.3。
插销到位I2.2，接通M1.3，松开工件Q1.0，断开I0.2。
松开到位I0.3，接通M1.4，计数器C1开始计数，当选择的是单周期I1.7时程序返回到，当选择的是连续I2.0时，程序返回到M0.1，继续执行程序，重复执行，当计数器C1记满时，声光Q1.4，Q1.5间断报警。
4.3 手动程序
选择手动I1.6时，执行手动程序，按夹紧按钮I0.0，加紧工件Q1.1。
按松开按钮I0.1，松开工件Q1.0。
按右滑台进按钮I0.6，右滑台进Q0.0。
按右滑台退按钮I0.7，右滑台退Q0.1。
按左滑台进按钮I1.2，左滑台进Q0.2。
按左滑台进按钮I1.3，左滑台进Q0.3。
按右刀启动按钮I2.3，右刀启动Q0.4。
按右刀停止按钮I2.5，右刀停止Q0.5。
按左刀启动按钮I2.4，左刀启动Q0.6。
按左刀启动按钮I2.6，左刀启动Q0.7。
4.4 公用程序
当满足初始条件时，松开到位I0.3，右滑台退到位I1.0，左滑台退到位I1.1，有刀停Q0.5，左刀停Q0.7，接通M2.0。
当选择手动I1.6时自动程序的线圈都断电。
结束语
通过这次课设我学到了很多东西，不仅把以前在课本上学到的理论知识实践了一部分，同时也明白了以前所想的不一定是符合实际的，比如说一列触点只有0~7七个，所以无论是M还是Q还是I都只有0.0~0.7,1.0~1.7,2.0~2.7等等，而没有8和9为尾数的触点，我因为刚开始并不知道这回事，所以等到设计完成后开始调试才发现这个问题，这导致我的端子分配图，梯形图，流程图全面返工，这让我充分明白一个道理：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！宁外在这次设计中我有一个发现：PLC程序设计时采用顺序功能流程图的程序设计方法有以下优点:a. 功能流程图与生产过程结合紧密,设计思路明确,系统操作含义清晰,有利于工艺和自控技术、设计人员的思想沟通;b. 功能流程图可以向设计者提供规律的控制问题描述方法,就易于得到相应的编程方式,易于设计出任意复杂的控制程序,并使编程更趋于规范化、标准化。

参考文献
[1]陈白宁，段智敏，刘文波.《机电传动控制基础》，沈阳：东北大学出版社，2010
[2]吴中俊,黄永红.《可编程控制器原理及应用[M]》.北京:机械工业出版社,2005.
[3]熊幸明.《工厂电气控制技术[M]》.北京:清华大学出版社,2007.
[4]吴作明.《PLC开发与应用实例详解[M]》.北京:北京航空航天大学出版社,2007.

目录
1 设计题目及设计要求 1
1.1 设计题目： 1
1.2 设计要求： 1
2 任务分析、方案确定 2
2.1 半精镗专用机床的特点 2
2.2 半精镗专用机床的组成及加工工艺过程 2
2.3 半精镗专用机床 4
2.4 手动面板 4
2.5 选择PLC 5
3 电路及PLC梯形图设计与绘图 6
3.1半精镗专用机床控制流程 6
3.2 端子分配图 7
3.3 顺序功能图 8
3.4梯形图 9
3.4.1主程序 9
3.4.2公用程序 10
3.4.3手动程序 11
3.4.4自动程序 12
4 程序调试说明 16
4.1 主程序 16
4.2 自动程序 16
4.3 手动程序 17
4.4 公用程序 17
结束语 18
参考文献 19