2022年plc机电一体化课程设计 .pdf

课程设计设计题目：液压控制机床滑台运动的PLC控制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 摘要液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。自1795 年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，1906 年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事技术工业迫切需要反应快和精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服系统。液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上收到广泛的重视。液压传动是研究以有流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的科学。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干贿赂有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/ 输出控制各种类型的机械或生产过程。本次课程设计主要采用PLC 控制技术来控制液压电机，进而控制液压油泵，控制机床滑台的移动。这样可以更加精确地控制机床滑台移动，使得滑台的移动更加人性化。关键词：液压传动、 PLC 、机床名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 1、PLC 简介 20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程 控 制 器 的 功 能 特 点 ， 可 编 程 逻 辑 控 制器 定 名 为 Programmable Logic Controller（PLC ）。可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/ 输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 发展历史20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC ）。20 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20 世纪 80 年代至 90 年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为 3040% 。在这时期， PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。可编程控制器（PLC）是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，其具有逻辑控制、计时、计数、数据处理、联网与通信等强大功能，同时，由于 PLC 具有很高的可靠性和极大的应用灵活性，用它来替代传统的继电接触控制系统巳成为必然。大量采用传统继电一接触控制系统的设备通过改造名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 更新，成为PLC 控制的自动化系统，而且具有改造成本低、周期短和可靠性高等特点。可编程逻辑控制器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，其基本组成为：电源、中央处理单元(CPU)、存储器（系统程序存储器、用户程序存储器）、输入输出接口电路、功能模块、通信模块等 6 部分。工作原理：当可编程逻辑控制器投入运行后，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为一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的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，可编程逻辑控制器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映象区中的相应的单元内。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，可编程逻辑控制器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RAM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，可编程逻辑控制器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设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。可编程逻辑控制器的特点：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC 和 DCS等，实现生产过程的综合自动化。二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。2、液压机床液压机床，顾名思义，即依靠液压传动来实现滑台移动或者以之作为加工能量的机械系统。液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压泵。液压执行元件是用来执行将液压泵提供的液压能转变成机械能的装置，主要包括液压缸和液压马达。液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。自1795 年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，1906 年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事技术工业迫切需要反应快和精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服系统。液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上收到广泛的重视。液压传动是研究以有流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的科学。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干贿赂有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。3、本次课程设计的要求要求滑台完成一次启动快进工进快退停止的工作循环。工进到快退这一环节要有适当的延时。液压控制机床滑台运动的电气线路图：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 如上电路图，分析滑台运动的工作原理如下：（1）快进：原位 SQ1压合，按启动按钮SB1液压泵电动机KM1得电，电磁阀KA1得电开始快进；（2）工进：快进至 SQ2被压合电磁阀KA2得电开始工进；（3）快退：工进至终点SQ3被压合延时2 秒电磁阀KA3得电滑台快退快退至原位 SQ1被压合电磁阀KA1得电再次快进（线路开始作循环）（4）停止：按停止按钮 SB2后滑台停止工作。输入 / 输出端口配置表：输入部分输出部分输入设备PLC端口编号接考核箱对应端口输出设备PLC端口编号启动按钮SB1 X0 SB1 液压泵电机接触器 KM1 Y0 停止按钮SB2 X1 SB2 电磁阀 KA1 Y1 行程开关SQ1 X2 SB3 电磁阀 KA2 Y2 行程开关SQ2 X3 SB4 电磁阀 KA3 Y3 行程开关SQ3 X4 SB5 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 4、软件设计（1）、设定在快退前延时2s，其工作流程图如下：启动的工作流程：按下启动按钮SB1 后，接触器KM1保持吸合状态；按下停止按钮 SB2后，接触器 KM1断开。（1）输入 / 输出端口配置表输入部分输出部分输入设备PLC端口配置输出设备PLC端口配置启动按钮 SB1 X0 接触器 KM1 Y0 停止按钮 SB2 X1 （2）绘制梯形图 ( 如下 ) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - （2）按题目要求绘制与流程图一致的梯形图，如下：（3）与梯形图对应的软件设计指令表为：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - LD X0 OR Y0 ANI X1 OUT Y0 LD Y0 AND X2 OR Y1 ANI X3 ANI X1 OUT Y1 LD X3 OR Y2 ANI X4 ANI X1 OUT Y2 LD X4 OUT T0 K20 LD T0 OR Y3 ANI X2 ANI X1 OUT Y3 END 5、设计总结通过这一次的课程设计让我学到了很多，认识到了自己某些方面的不足。比如以前学过的有关PLC 方面的知识明显比较生疏了，通过这次设计，让我把这方面的知识又进行了一次比较全面的复习和梳理，并对以前可能比较生疏的地方进行了深入的学习。这次的课程设计可能在日常生活生活中没有经常遇到，但是它还是在一定意义上培养了我一定的实事求是的科学态度和严谨细致的工作作风，设计之后自己明显在这些方面更加的细心了。这次设计是在假期独自一个人完成的，因此它还锻炼了自己遇到问题，思考、解决问题的能力，检验了自己对所学知名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 识的应用，积累了人生中的一笔财富。由于所学知识限制还有自己经验阅历不足，本次设计的产品应该还存在一些这样或那样的问题。其中最严重的可能就是自己对于硬件方面基本不了解，所以在硬件比如接线等涉及硬件的问题都做了不同程度的忽略。最后，希望老师能够指出我的不足以及错误，是自己对自身有一个更为清楚的认知，并完善此设计，使之更加成熟。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 参考文献：【1】 王建，张宏 . 三菱PLC入门与经典运用. 北京：中国电力出版社，2009 【2】 高安邦，智淑亚，徐建俊. 新编机床电气与PLC控制技术 . 机械工程出版社【3】 卢光贤 . 机床液压传动与控制 . 西北工业大学出版社【4】 俞启荣 . 机床液压传动 . 机械工业出版社名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -