课程设计采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路.doc

《电气控制与可编程序控制器应用技术》

课程设计

物理与电子信息工程学院

电气控制与可编程序控制器应用技术
课程设计报告

设计课题：采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路

专业班级： 自动化0812
小组成员：
指导教师： 冯浩源
设计时间：二〇二四年九月二十六日

采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路

一、 设计任务与规定
1．通过使用三菱FX2N系列可编程控制器设计出专用钻床控制系统的电气控制线路；
2．当用户按下启动按钮后，相应的钻床自动工作，直至工件一次加工（钻头规定为两个，即一次钻一对孔）完毕；
3．工件加工完毕（即钻孔所有钻好，本设计以6个钻孔为任务）后，钻床可自动返回初始状态，为下一次启动做好准备；
二、方案设计与论证
钻床是用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。即工件固定不动，刀具做旋转运动。因此，设计的程序重要是控制刀具（即钻头）的运动，并且钻头应能根据钻孔的限度作出相应的响应，按照给定的顺序一步一步往下进行，使用步进顺序控制较为简朴。根据对两个钻头的控制方式的不同，产生如下两个方案：
方案一、钻头异步工作
当钻床启动后，两个钻头同时工作，由于摩擦等因素，两钻头不也许同时钻孔完毕，于是，钻孔先完毕的钻头先回到初始位置，然后该钻头向某一方向旋转120°，继续执行钻孔操作，当另一钻孔也完毕钻孔后，也向同方向旋转120°，执行钻孔任务。当任意一个钻头钻够三个钻孔时，就停止工作，先回到初始状态，等待另一个钻头完毕任务，返回初始状态。此时，启动按钮按下才会生效。
方案二、钻头同步工作
当对钻床系统初始化后，按下启动按钮，钻床工作台把工件夹紧，两个钻头同时开始工作，对工件钻孔。钻孔完毕后，钻头回到初始位置，两个钻头同方向旋转120°，旋转到位后，两钻头再次同时工作钻孔，当钻好六个孔时，钻床各部件将回到初始状态，等待下一次启动按钮的按下。
比较两种方案，方案一要省时高效，但不易编写程序达成目的；并且摩擦等的影响不会使两钻头工作时间有太大的差距。综合以上考虑，本设计将采用方案二对专用钻床控制系统进行设计。
三、专用钻床顺序功能图设计与功能说明
本设计相应的专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔。操作人员放好工件后，按下起动按钮X0，Y0为ON，工件被夹紧，夹紧扣压力继电器X1为ON，Y1和Y3使两只钻头同时开始工作，钻到由限位开关X2和X4设定的深度时，Y2和Y4使两只钻头上行，升到由限位开关X3和X5设定的起始位置时停止上行，升到由限位开关X3和X5设定的起始位置时停止上行。两个都到位后Y5使工件旋转120°，旋转到位时X6为ON，同时设定值为3的计数器C0的当前值加1，旋转结束后又开始钻第二对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，Y6使工件松开，松开到位时，限位开关X7为ON，系统返回初始状态。
四、软件编程（梯形图和程序指令表）
由于三菱FX系列PLC的电脑编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C能对FX系列PLC的FX0/FX0S、FX0N、FX1、FX2/FX2C、FX1S、FX1N和FX2N/FX2NC等机型进行梯形图、指令表和SFC编程，并能自由地进行切换。该软件还可以对程序进行编辑、改错、核对。并可将电脑屏幕上的程序写入到PLC中，或从PLC中读取程序。该软件还可对运营中的程序进行监控，在线修改等优点，故本设计通过使用SWOPC-FXGP/WIN-C软件，在SFC图编辑窗口中输入相应的顺序功能图，通过切换编辑窗口，得到上述功能图相应的梯形图和指令表。
专用钻床梯形图
其相应的指令表如下：

LD M8002
SET S0
STL S0
RST C0
LD X0
SET S1
STL S1
OUT Y0
LD X1
SET S2
SET S5
STL S2
SET S3
STL S3
OUT Y2
LD X3
SET S4
STL S5
OUT Y3
LD X4

SET S6
STL S6
OUT Y4
LD X5
SET S7
STL S4
STL S7
SET S8
STL S8
OUT Y5
OUT C0
K3
LD X6
ANI C0
OUT S2
OUT S5
LD X6
AND C0
SET S9
STL S9
OUT Y6
LD X7
OUT S0
RET
END
五、硬件调试(I/O分派图和PLC接线图)

1、I/O地址分派表
根据软件编程所用到的软开关符号进行实际功能分派，即编制出I/O地址分派表如下表所示。
专用钻床I/O地址编排表
输入变量
输入开关
输入端口
功能说明
输出变量
负载
输出端口
功能说明
X000
PO1
000
启动
Y0
ZJ1
000
工件夹紧
X001
PO2
001
夹紧扣压力继电器
Y1
ZJ2
001
钻头1下行钻孔
X002
PO3
002
钻头1下行限位
Y2
ZJ3
002
钻头1上行
X003
PO4
003
钻头1上行限位
Y3
ZJ4
003
钻头2下行钻孔
X004
PO5
004
钻头2下行限位
Y4
ZJ5
004
钻头2上行
X005
PO6
005
钻头2上行限位
Y5
ZJ6
005
工件旋转120°
X006
PO7
006
旋转到位
Y6
ZJ7
006
松开工件
X007
PO8
007
松开扣压力继电器

2、I/O电气接口图
专用钻床的PLC电气接口图如下所示，由于条件有限，无法在实际的专用钻床上进行实验，故相应输入用按钮替代相应的机床继电器或按钮，输出用LED显示灯来替代相应执行元件的执行动作。

六、性能测试与分析

七、结论与心得

八、参考文献
1、电气控制与可编程控制器应用技术/郁汉琪主编.——2版.——南京：东南大学出版社，2023.9
2、电气控制与可编程控制器技术/史国生主编.——北京：化学工业出版社，2023.12
3、机床电气与PLC/陶维利主编.——西安：西安电子科技大学出版社，2023.5
4、可编程控制器基础及编程技巧/陈宇，段鑫编.——2版.——广州：华南理工大学出版社，2023.3（2023.3重印）

电气控制与可编程序控制器应用技术成绩评估表
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