PLC组合机床设计.doc
第一章课程设计的目的和内容1.1 课程设计的目的1.进一步巩固本课程所学知识。2.掌握一般生产机械PLC控制系统的设计与调试方法。3.掌握一般生产机械电气线路的施工设计。4.培养查阅图书资料、工具书的能力。5.培养工程绘图、书写技术报告的能力。1.2 三面铣组合机床概述三面铣组合机床是用来对Z512W型台式钻床主轴箱的80、90孔端面及定位面进行铣削加工的一种自动加工设备。下图1.1为加工工件的示意图图1.1 加工工件的示意图图1加工工件示意图1、基本结构 机床主要由底座、床身、铣削动力头、液压动力滑台、液压站、工作台、工件夹紧液压缸等组成。机床底座上安放有床身，床身上安装有液压动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上。床身的两边各安装有一台铣削头，上方有立铣头、液压站在机床附近。2、加工过程 三面铣组合机床的加工过程如图1.2所示。图1.2三面铣组合机床的加工过程1)操作者将要加工的零件放在工件台的夹具中，在其它准备工作就绪后，发出加工指令。2)工件夹紧后压力继电器动作，动力滑台开始快进，到位转工进，同时启动左和右1铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右1铣头停止，右2铣头开始加工，加工到终点三台电动机同时停止。3)待加工完全停止后，动力滑台快退回原位，工件松开，一个自动工作循环结束。4)操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述加工过程。3、液压系统 三面铣组合机床中液压动力滑台的运动和工件松紧是由液压系统实现的。其液压元件动作情况如下表所示。液压系统原理图见图1.3。 元件工序YV1YV2BP1夹紧+松开+液压元件动作表图1.3 液压系统的原理图4、主要电器参数 电机、滑台、电磁阀参数如下：1)左、右2铣削头电动机：J02-41-4,4KW,1440r/min,380V,8.4A;2)立、右1铣削头电动机：J02-32-4,3kW,1430r/min,380V,6.5A;3)液压泵电动机：J02-22-4,1.5KW,1410r/min,380V,3.49A;4)电磁阀:二位二通阀Z22 DO-25,直流24V,0.6A,14.4W;二位四通阀Z24 DW-25,直流24V,0.6A,14.4W；二位二通阀Z22 DO-25,直流24V,0.6A,14.4W。1.3 三面铣组合机床的控制要求1、有单循环自动工作、单铣头自动循环工作、点动三种工作方式。2、单循环自动工作过程如图1.2所示，油泵电机在自动工作一个循环后不停机。3、单铣头自动循环工作包括：左铣头单循环工作，右1铣头单循环工作，右2铣头单循环工作，立铣头单循环工作。单铣头自动循环工作时，要考虑各铣头的加工区间。4、点动工作包括：四台主轴电动机均能点动对刀、滑台快速点动调整、松紧液压缸的调整。5、五台电动机均能单向旋转。6、要求有电源、液压泵工作、工件夹紧、加工等信号指示。7、要求有照明电路和必要的连锁环节与保护环节。1.4 课程设计的任务和要求1、根据要求，画出工作循环图、工作流程图；2、确定可编程控制器机型，画出输入/ 输出分配表；3、绘制控制线路（主电路、控制电路、照明电路）；4、编制PLC梯形图（总体结构图、各功能表图、梯形图程序）；5、正确选择电器元件，列出电器元件、设备清单；6、绘制操作面板、电气接线图；7、整理技术资料，编写使用说明书。第二章 课程设计的具体内容2.1机械动力滑台的设计1、机械动力滑台由滑台、滑座和双电机（快速及进给电机）传动装置三部分组成。滑台的自动工作循环是靠传动装置将动力传递给丝杠来实现的。 2、机械滑台具有两台进给电动机，一台为快速进给电动机，用来拖动滑台快进和快退运动，由接触器控制快进和快退；3、另一台为工进电动机，拖动滑台工作进给运动，由接触器控制接通。在工进时，只允许工进电机单独工作，快速进给电机由制动器制动。2.2 PLC的选择本机床控制系统采用的是日本三菱公司的FX2N系编程控制器，根据设计的机床控制系统对输入输出的要求，本机床控制系统设计选择了日本三菱公司生产的FX2N系列可编程控制器中的FX2N80MR-001。该型号的输入点数40个，输出点数40个，输出形式是R-继电器输出。不但满足本设计中的输入输出点数的基本要求，而且为日后本机床控制系统的升级改造保留有一定的系统扩展空间。2.3 I/O分配表I/O编号功能符号X00自动SA1-1X01手动SA1-2X02单循环启动SA2-1X03左铣头单循环SA2-2X04右1铣头单循环SA2-3X05右2铣头单循环SA2-4X06立铣头单循环SA2-5X07启动SB3X10工件夹紧SB4X11原位SQ1X12左、右1铣/工进SQ2X13立铣头电动机启动SQ3X14右1铣停/右2铣启SQ4X15终点SQ5X16松开工件SB5X17滑台快进SB6X20滑台快退SB7X21停止SB8X22液压泵启动SB9X23回原位SB10X24左铣头点动SB11X25右1铣头点动SB12X26立铣头点动SB13X27右2铣头点动SB14Y00夹紧工件YV1YO1松开工件YV2YO2滑台快进KM7Y03滑台快退KM8Y04滑台工进KM6Y05左铣头工作KM1Y06右1铣头工作KM2Y07立铣头工作KM3Y10右2铣头工作KM4Y11原位指示灯HL1Y12液压泵工作信号灯HL2Y13工件夹紧指示灯HL3Y14加工工件指示灯HL4Y15终点指示HL5Y16液压泵工作KM52.4单循环自动工作 2.4.1单循环自动工作功能表1）单循环自动工作循环图2）单循环自动工作功能表单循环自动工作循环图2.4.2 单循环自动工作梯形图2.4.3 左铣头单循环工作梯形图1)左铣单循环功能图2）左铣单循环梯形图2.4.4 右1铣头单循环工作梯形图2.4.5 右2铣头单循环工作梯形图1）右2铣单循环功能表 2）右2铣单循环梯形图2.4.6 立铣头单循环工作梯形图1）立铣单循环功能表 2）立铣单循环梯形图2.4.7 点动工作梯形图2.4.8 回原位程序2.4.9 公用程序2.4.10 PLC梯形图总体结构图2.8 电气接线图2.9 主电路及照明电路主电路包括液压泵电机、四台工作电机及照明电路，加紧、工作两个指示灯。主电路部分有熔断器，继电器KM1、KM2等。各台电机上装有一个电流热继电器具有过载、断相保护。机床的电机、滑台、电磁阀参数（1）左、右2铣削头电动机 JO2-41-4 4.0kw 1440转/分 380V 8.4A（2）右1，立铣削头电动机 JO2-32-4 3.0kw 1430转/分 380V 6.5A（3）液压泵电动机 JO222-4 1.5kw 1410转/分 380V 3.49A2.5主电路及照明电路2.10电气控制主电路图图2-3 控制电路图2.11 元器件清单序号名称 符号型号规格数量 备注1 按钮 SB1 LA20-11J 1SB1用于急停2按钮SB2 ,SB3，SB4，SB5，SB6, SB7,SB8，SB9，SB10 LA20-1193行程开关 SQ1，SQ2，SQ3，SQ4 SQ5，SQ6，SQ7, SQ8 SQ9，SQ10LX19-111104 转换开关SA1，SA3，SA4SA5，SA6 HZ10-10/155转换开关 SA7 HZ10-10/216转换开关 SA2 LW5-15D 17组合开关 QS HK1-6018熔断器 FU1 RL6-63/50 1额定电流取50A9熔断器 FU2 RL6-25/6 1 6A10熔断器 FU3，FU4 RL6-25/25 2 25A11熔断器 FU5，FU6 RL6-25/12 2 12A 12熔断器 FU7，FU8，FU11FU12 RL6-25/2 4 10A13熔断器 FU9，FU10 RL6-25/10 2 10A14接触器 KM1，KM3，KM4，KM5， KM7，KM8，KM9 CJ20-6.3 7 或CJ20-1015接触器 KM2，KM6 CJ20-10 216热继电器 FR1，FR3，FR6 JR20-10/9R 3 2.63.8A17热继电器 FR4，FR7JR20-10/11R 2 46A18热继电器 FR2，FR5JR20-10/14R 2 710A19信号灯 HL1，HL2AD1-30/111 2额定电压XZ36-1.5W20信号灯 HL3，HL4 AD1-30/111 2额定电压220V-5W21照明灯 EL1，EL2 JC1-1 2额定电压36V-35W22变压器 T BK-1500 1380-220/127/36-6.32.12面板设计使用说明书： 三面组合机床电控系统介绍：具有自动、手动、单循环启动、左铣头单循环、右1铣头单循环、立铣头单循环、和右2铣头单循环7种工作方式，用转换开关进行控制。手动方式时，用个操作按钮来点动执行相应的动作，单循环时，每按一次启动按钮，向前执行一个循环动作，自动时首先机床回原位，再按下启动按钮就会执行一个周期，换回原位工作方式时，按下“回原位”按钮工件自动回到原位状态。 第三章 实验调试与体会3.1 调试的模拟电路说明：指示灯亮表示某个工作过程正在进行。22调试的体会本次试验调试了左铣单循环的试验。通过这次试验，我复习巩固了PLC软件的控制使用，对机械手操作面板的构造及连线了解加深，对三面铣组合机床的慨况有了更确切的理解，实际感受到PLC在机电控制中起到了重要的作用。对于动手实践有了一点自己的理解，为以后这方面的工作打下了一点基础！自我感觉对自己还是很有好处的。第四章 课程设计小结1)复习巩固了机电传动控制的各方面内容，对PLC设计的流程有了一定的了解。2)对PLC的应用有了进一步的认识，把PLC与实际生活的事物可以联系起来,掌握一般生产机械PLC控制系统的设计与调试方法。3)本次设计内容需要在图书馆内查阅有关的知识，来丰富及完善自己的设计，并提高了书写报告的能力。4)各种试验的图表都是用CAD专业制图软件完成其基本结构，巩固了自身CAD的实际应用水平。5)熟悉了一般生产机械电气线路的施工设计。参考文献【1】 程宪平 可编程控制器原理与应用 北京：化学工业出版社.2009【2】 程宪平 机电传动与控制（第二版） 武汉：华中科技大学出版社.2003
