基于PLC的机床电气控制系统的控制电路图的设计.doc

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1、燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书摘要 在本设计中采用装在动力滑台上左，右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁的方法实现位置控制。主要介绍了通过PLC控制系统，设计了千斤顶液压缸加工机床电气控制，并设计了千斤顶液压缸加工机床电气控制梯形图，千斤顶液压缸加工机床控制硬件配置连线图，基于PLC的机床电气控制系统的控制电路图。关键字： 液压缸 PLC控制系统 梯形图 电路图 件配置连线图 目 录 第一章 PLC编程简介 1.1 PLC的基本概念.4 1.2 PLC的基本结构.4 1.3 PLC的工作原理.5 第二章 设计

2、思路 2.1 设计要求.6 2.2 控制要求.7 2.3 状态转移图.9 2.4 梯形图.10 2.5 指令表.14 第三章 电路图 3.1 主电路图.18 3.2 控制电路图.18 3.3 硬件配置连接图.19 第四章 芯片说明 4.1 输入芯片说明.20 4.2 输出芯片说明.21 第五章 总结.21 第六章 参考文献 .22 第一章 PLC编程简介1.1 PLC的基本概念 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑

3、控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。1.2 PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： a、 电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去b、中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；当PLC投入运行时，首先它以扫描

4、的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行c、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。d、输入输出接口电路1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相

5、应的控制信号。e、功能模块如计数、定位等功能模块。f、通信模块1.3、PLC的工作原理（一）扫描技术 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信

6、号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RA

7、M存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。(三) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外

8、设。这时，才是PLC的真正输出。第二章 设计思路2.1 设计要求 本机床用于千斤顶液压缸两个端面的加工，采用装在动力滑台上左，右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁的方法实现位置控制。 机床的工作程序是：(1) 工件定位 人工将零件装入夹具后，定位液压缸动作，工件定位。(2) 工件夹紧 零件定位后，延时15s，夹紧液压缸动作使零件固定在夹具内，同时定位液压缸退出以保证滑台入位。(3) 滑台入位 滑台带动动力头一起快速进入加工位置。(4) 加工零件 左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点位置即停止工进，延时30s后

9、停转，快速退回原位。(5) 滑台复位 左右动力头退回原位后，滑台复位。(6) 夹具松开 当滑台复位后夹具松开，取出零件。以上各种动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求见表A所示。表AYV1YV2YV3YV4YV5定位夹紧入位工进退位复位放松注：“+”号表示电磁阀得电。2.2控制要求 (1) 左右动力头旋转切削由电动机M1集中传动，切削时冷却泵电动机同 时运转。 (2) 只有在液压泵电动机M3工作，油压达到一定压力（压力继电器检 测）后，才能进行其他的控制。 (3) 机床即能半自动循环工作，又能对各个动作单独进行调整。 (4) 要求有必要的电气连锁与保护，还有显示与安全照明。 (5) 控制信号说明如

10、表B所示。 (6)相关参数： 动力头电动机M1：Y100L-6，1.5 kW，AC380V，4.0A。 冷却泵电动机M2：JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。 液压泵电动机M3：Y801-4，0.55kW，AC380V，1.6A。 电磁阀YV1YV5：100mA，AC220V。 指示灯HL1HL8：10mA，DC24V；安全照明：10W，6.3V。 表 B 控制信号说明输入 输出 文字符号 说明 文字符号 说明SA1-1机床半自动循环控制转换开关KM1动力头M1、冷却泵M2接触器SA2-1手动定位控制转换开关KM2液压泵M3接触器SA3-1手动入位控制转换开关YV11#电磁阀

11、SA3-2手动工进控制转换开关YV22#电磁阀SA3-3手动退位控制转换开关YV33#电磁阀SB1动力头M1、冷却泵M2起动按钮YV44#电磁阀SB2动力头M1、冷却泵M2停止按钮YV55#电磁阀SB3液压泵M3起动按钮HL1动力头M1、冷却泵M2运行指示SB4液压泵M3停止按钮HL2液压泵M3运行指示KM1动力头M1、冷却泵M2运行信号HL3半自动循环工作指示KM2液压泵M3运行信号HL4定位指示FR1动力头M1、冷却泵M2过载信号 HL5入位指示KP压力继电器油压检测信号HL6工进指示SQ动力头工进终点位置检测信号HL7退位指示HL8故障指示6) 相关参数： 动力头电动机M1：Y100L-

12、6，1.5 kW，AC380V，4.0A。 冷却泵电动机M2：JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。 液压泵电动机M3：Y801-4，0.55kW，AC380V，1.6A。 电磁阀YV1YV5：100mA，AC220V。 指示灯HL1HL8：10mA，DC24V；安全照明：10W，6.3V。2.3 状态转移图根据设计要求与控制要求可设计出状态转移图：2.4 梯形图 根据状态转移图可得梯形图：2.5 指令表第三章 电路图3.1 主电路图 3.2 控制电路图3.3 硬件配置连接图第四章 芯片说明4.1 输入芯片说明千斤顶液压缸加工机床电气控制系统PLC输入接口功能表文字符号说明输入

13、口SA1-1机床半自动循环控制转换开关X005SA2-1手动定位控制转换开关X006SA3-1手动入位控制转换开关X007SA3-2手动工进控制转换开关X010SA3-3手动退位控制转换开关X011SB1动力头M1、冷却泵M2起动按钮X001SB2动力头M1、冷却泵M2停止按钮X002SB3液压泵M3起动按钮X003SB4液压泵M3停止按钮X004FR1动力头M1、冷却泵M2过载信号X014KP压力继电器油压检测信号X000SQ动力头工进终点位置检测信号X015SQ1定位终点位置检测信号X016SQ2入位终点位置检测信号X017SQ3液压夹紧检测信号X020KM1动力头M1、冷却泵M1运行信号

14、X012KM2液压泵M3运行信号X0134.2 输出芯片说明千斤顶液压缸加工机床电气控制系统PLC输出接口功能表文字符号说 明输出口YV11#电磁阀Y000YV22#电磁阀Y001YV33#电磁阀Y002YV44#电磁阀Y003YV55#电磁阀Y004KM1动力头M1、冷却泵M1接触器X005KM2液压泵M3接触器X006HL1动力头M1、冷却泵M2运行指示Y007HL2液压泵M3运行指示Y010HL3半自动循环工作指示Y011HL4定位指示Y012HL5入位指示Y013HL6工进指示Y014HL7退位指示Y015HL8故障指示Y016第五章 总结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关PL

15、C应用方面的知识，在设计过程中尤其是自己动手编制程序时，遇到了很多困难，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我掌握的知识不再是纸上谈兵，而是学以致用。同时，这次课程设计让我感受到了我对所学习的内容是多么的不熟练，在设计过程中总是需要翻书，还总是会出现问题，同时这些问题也提醒了我那些地方没学好，加深了对这部分知识的印象。课程设计不仅仅是一门专业课，使我学到很多专业知识以及提升了专业技能上，同时又是一门提升自我综合能力的课程，给了我莫大的发展空间，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力

16、上也都有了提高；更重要的是，在课程设计中，我们学会了很多学习的方法，而这些都将为日后做准备，会使我们终身都受益匪浅。面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践，才能在最大程度上发掘自己。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。第六章 参考文献1、漆汉宏主编 PLC电气控制技术 机械工业出版社 20082、可编程控制器教程上海大学王兆义 主编 机械工业出版社3、工厂电气控制技术上海理工大学 方承远 主编 机械工业出版社4、PLC可编程控制器系统开发实例导航汪晓平等编著 人民邮电出版社5、PLC编程及应用廖常初主编机械工业出版社6、PLC分析与设计应用 周万珍,高鸿斌编著 电子工业出版社 共 23页 第21页