数控技术课程设计主轴系统的PLC控制设计.doc

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1、目录一. 目的与要求2二. 输入输出信号分析与PLC I/O分配图2三. PLC的选型4 3.1PLC的类型 4 3.2输入输出模块的选择4 3.3电源的选择4 3.4存储器的选择5四. 主要元器件的型号选择5五. 主接线图的设计6六. 梯形图设计8七. 指令表8 7.1主轴电动机正转控制87.2 主轴电动机反转控制 87.3 主轴电动机停止控制 87.4 主轴电动机正转冲动控制 87.5 过载报警电路 97.6 指令表9八主轴系统主电路和PLC接线图设计10九. 总结 11十. 参考文献12一. 目的与要求通过对某数控机床主轴系统的PLC控制设计，使学生熟练掌握PLC在数控机床主轴系统的控制

2、作用、动作顺序与原理，并学会应用PLC。主轴的控制包括正转、反转、停止、制动和冲动。要求：当按下正转按钮时，电动机正转；按下反转按钮时，电动机反转；当按下停止按钮时，电动机停止，并控制制动器制动2S；按下冲动按钮时，电动机正转0.5s，然后停止；电动机过载报警后，正/反转按钮、冲动按钮均无效。通过本课程设计,完成输入输出信号分析与PLC I/O分配图PLC选型主要元器件型号的选择主接线图设计完成梯形图设计并完成相应指令。二. 输入输出信号分析与PLC I/O分配图外部接线图：图1 PLC I/O分配图根据FX2N-48MR型PLC的外部接线图统计PLC的输入和输出信号及其信号的性质 输入信号：

3、热继电器 FR主轴电动机M正转启动按钮 SB2主轴电动机M反转启动按钮 SB3主轴电动机M停止按钮 SB1主轴电动机M正转冲动按钮 SB4 输出信号：主轴电动机M正转接触器 KM1主轴电动机M反转接触器 KM2主轴电动机M停止接触器 KM3控制能耗制动的时间继电器 KT2主轴电动机M正转冲动接触器 KT1蜂鸣报警器 H根据以上分析可列出数控机床主轴系统PLC的输入和输出点分配表，见表1： 表1 数控机床主轴系统PLC的输入和输出点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号热继电器FRX0主轴电动机M正转接触器KM1Y0主轴电动机M正转启动按钮SB2X1主轴电动机M反转接触器KM

4、2Y1主轴电动机M反转启动按钮SB3X2主轴电动机M停止接触器KM3Y2主轴电动机M停止按钮SB1X3主轴电动机M正转冲动接触器 KT1Y3主轴电动机M正转冲动按钮SB4X4控制能耗制动的时间继电器KT2Y4蜂鸣报警器HY5三.PLC的选型 PLC是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制，被广泛应用于各个领域，因为它具有几个突出的特点：可靠性高，抗干扰强；编程简单，易于掌握；功能完善，灵活方便；体积小，质量轻，功耗低。I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点

5、数估算数据。存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。 PLC选型原则：3.1 PLC的类型PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型

6、控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。3.2 输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控

7、制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。3.3 电源的选择PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。3.4 存储器的选择由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器

8、容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。综上所述： 在此次课程设计中我选用FX2N-48MR，因为它的编程相对简单易懂，是理想的可编程控制器。而在设计中的I/O点数在48以下，则用的是微型PLC。其基本单元中的输入点按照X000X007,X010X017 这样的八进制进行编号，而输出点按照YOOOY007,Y010Y017这样的八进制进行编号，内部继电器可多次使用，定时器将1ms,10ms,100ms等脉冲进行加法计数，计数器可进行向上向下计数。四. 主要元器件的型号选择表2 主要元器件的型号选择文字符号名称型号规格M1,M2主轴电机

9、JO2-72-430Kw,1470r/minKM1，KM2，KM3,KM4交流接触器CJ0-7575A,线圈电压220VFR热继电器TK-E02R-C10A,线圈电压220VFU,FU1，熔断器RM1-100QS断路器式刀开关3VU16SB1,SB2主轴电动机启动按钮LA8-1SB3主轴电动机停止按钮LA8-1SB4主轴电动机的冲动按钮LA8-1五.主接线图的设计六.梯形图设计 主要控制： 正转 反转 停止 冲动 七.指令表7.1主轴电动机正转控制按下主轴电动机正转启动按钮SB2,第一逻辑行中X1闭合，Y0接通并自锁，第二逻辑行中Y0断开，实现互锁。7.2 主轴电动机反转控制 按下主轴电动机反

10、转启动按钮SB3，第二逻辑行中X2闭合，Y1接通并自锁，第一逻辑行中Y1断开，电机开始反转，实现互锁。7.3 主轴电动机停止控制 按下主轴电动机停止控制按钮SB1，第三逻辑行中X3闭合，Y2接通并自锁，第一逻辑行和第二逻辑行中X3常闭触点断开，电机停止转动。同时，得电延时继电器开始计时，使制动系统一直作用于电动机，计时够2S时，第三逻辑行中Y4常闭触点失电断开，制动器停止工作。7.4 主轴电动机正转冲动控制按下主电动机的正转冲动按钮SB4时，第一逻辑行中的X4闭合，主轴正转，得电延时继电器KT1开始计时，第一逻辑行中Y3开始接通，计时到0.5S时，正转电路中Y3断开，电动机停止工作。7.5 过

11、载报警电路 当主电路中载荷超过额定载荷后，主电路中热继电器发热作用，使控制电路中的熔断开关FR断开，即各逻辑行中的常闭触点X0断开，使正、反转按钮、冲动按钮均无效。同时，报警电路中的常开触点FR闭合，即第四逻辑行中的X0，使报警器开始工作，直到工作人员发现并断开报警开关。7.6 指令表 指令如下：13LDI X3ANI X2ANI Y1ANI Y3ANI X0AND X1OR Y0OUT Y0OR X4OUT Y3LD X2OR Y1ANI X3ANI X1ANI Y0ANI X0OUT Y1LD X3OR Y2ANI Y4ANI Y0ANI Y1ANI X0OUT Y2OUT Y4LD X0

12、OUT Y5END八主轴系统主电路和PLC接线图设计九.总结课程设计，让我们有很多的机会实际运用一下所学的知识，在对电气原理图，安装图等的绘制与分析，对PLC编程与调试等过程中提高了我们的动手能力及解决实际问题的能力。在这次学习后，我对接触器控制、PLC程序控制两者不同之处有了深刻的体会。接触器控制具有自动控制方法简单、工作可靠、成本低等特点。大多是用于有触点控制系统，适用于固定动作要求的控制设备，一旦工作中发生程序变化、错误，就需要重新配线，比较麻烦，不适用与较复杂和控制要求经常改变的场合。PLC程序控制是在计算机技术基础上发展起来的一种工业自动控制，它编程简单、动作可靠且动作顺序变更容易，一旦工作中发生程序变化，只要改变程序结构即可，因此被广泛应用与复杂控制系统。通过课程设计，我对电气控制和可编程控制器PLC也有了一定的了解和掌握。在未上这门课之前，我连接触器、继电器这类最基本的电气元件都不知道。后来通过老师的讲解及自己慢慢的学习，对这方面的知识，逐渐的也有了一定的了解。现在已能看懂和设计一些简单的电气图了。十参考文献【1】范永胜，王岷.电气控制与PLC应用.北京：中国电力出版社，2007【2】鲁远东.PLC机电控制系统应用设计技术.北京：中国电力出版社，2010【3】张华宇.数控机床电气及PLC控制技术.北京：中国电力出版社， 2010