三面铣组合机床PLC控制系统设计.doc

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1、江西理工大学西门子PLC课程设计专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 设计题目：三面铣组合机床PLC控制系统设计设计报告格式20分设计内容60分10分10分总计得分封面3页面布局5目录格式3图表质量4间距、行距、字体6工艺过程分析8系统控制要求8I/O分配5设备选型5电气原理图系统程序设计10动手实践能力10总印象评分10主电路8控制电路8外围接线图8目录第一章 课程设计的目的和内容3、 课程设计的目的31.2 课程设计的内容31.2.1 三面铣组合机床概述31.3 三面铣组合机床的控制要求61.4 课程设计的任务及要求61.5 设计方案的确定7第二章 课程设计的具体内容72.1 PLC选型

2、与I/O资源分配72.2 输入输出口的分配82.3 程序设计102.3.1 单循环自动工作指表102.3.2 左铣单循环指令表13 右一铣头单循环指令表152.3.4 右二铣头单循指令表172.3.5 点动指令表192.3.6 主程序212.4 电气控制系统原理图222.4.1 主电路图222.4.2 PLC外围接线图232.4.3 电气控制主电路图24第三章 课程设计的心得体会25参考文献25第一章 课程设计的目的和内容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

3、、书写技术报告的能力。1.2 课程设计的内容1.2.1 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销加工的一种自动加工设备。如图1.1所示为加工工件的示意图。 图1.1 加工工件的示意图（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1） 操作者将要加工的零件放在工作台的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指 令。2） 工件夹紧后压力继

4、电器动作，液压动力滑台（工作台）开始快进，到位转工进，同时起动左和右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，加工到终点三台电机同时停止。3） 待电机完全停止后，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工作过程。图1.2 三面铣组合机床动作循环图（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表所示。 表1-1 机床液压元件动作表（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：J

5、02-41-4,4KW,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3所示，油泵电机在自动工

6、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 课程设计的任务及要求1）确定输入/输出设备，选择PLC；分析确定系统方案画出设计合理PLC控制系。 2） 绘制PLC外部接线图（含主电路，外部控制电路，I/O接线图等）。3）根据三面铣组合机床的控制要，

7、画出系统的功能表图。4）编制PLC梯形图程序并调试。5）正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表。6）绘制电气接线图，接线并调试。7）整理技术资料，编写使用说明书。1.5 设计方案的确定主电路上由四台电机、液压系统的电磁阀、机床加工指示灯与工件夹紧指示灯、照明系统组成，其中四台电机、液压系统的电磁阀、机床加工指示灯与工件夹紧指示灯是由plc控制的。四台电机控制机床上的三个方向的四把铣刀分别是左铣刀、右1铣刀、右2铣刀、立面铣刀。电磁阀用于控制工件的夹紧、松开与工件的快进/工进和快退。 第二章 课程设计的具体内容2.1 PLC选型与I/O资源分配根据以上设计可知,该系统有24个输入点, 15个输

8、出点,由于接触器与电磁阀线圈所加电压的种类与高低不一样,故必须占用PLC的两组输出通道,并选择继电器输出型的PLC。通过对机床控制系统输入、输出电路的综合分析,本设计选择了西门子的STEP7 -200 CPU226PLC,该机型的输入点数为24,输出点数为16,完全满足本设计中的基本要求。削头、右铣1削头、2.2 输入输出口的分配表2-1 I/O口分配表I/O编号电路器件功能SB0自动SB1手动SB2单循环启动SB3左铣头单循环SB4右1铣头单循环SB5右2铣头单循环SB6立铣头单循环SB7启动SB8工件夹紧SQ1原位SQ2左、右1铣/工进SQ3立铣头电动机启动SQ4右1铣停/右2铣启SQ5终

9、点SB9松开工件SB10滑台快进SB11滑台快退SB12停止SB13液压泵启动SB14回原位SB15左铣头点动SB16右1铣头点动SB17立铣头点动SB18右2铣头点动M1夹紧工件M2松开工件KM7滑台快进KM6滑台工进KM8滑台快退KM1左铣头工作KM2右1铣头工作KM3液压泵工作KM4终点指示HL1加工工件指示灯HL2工件夹紧指示灯HL3液压泵工作信号灯HL4原位指示灯HL5右2铣头工作KM5立铣头工作2.3 程序设计2.3.1 单循环自动工作指表Network 4 SCRENetwork 5 Network 6 MOVB 0, SB0Network 2 S S0.0, 1Network

10、3 Network 4 Network 5 SCRENetwork 6 Network 7 TON T37, +50Network 8 LD T37Network 9 SCRENetwork 10 Network 11 TON T38, +10Network 12 LD T38Network 13 SCRENetwork 14 Network 15 TON T39, 10Network 16 LD T39Network 17 SCRENetwork 18 Network 19 TON T40, 10Network 20 LD T40Network 21 SCRENetwork 22 Netwo

11、rk 23 TON T41, 10Network 24 LD T41Network 25 SCRENetwork 26 Network 27 TON T42, 50Network 28 LD T42Network 29 SCRENetwork 30 Network 31 TON T43, 10Network 32 LD T43Network 33 SCRENetwork 34 Network 35 TON T44, +50Network 36 LD T44Network 37 SCRENetwork 38 Network 39 Network 40 Network 41 Network 42

12、2.3.2 左铣单循环指令表S S4.0, 1Network 2 Network 3 Network 4 SCRENetwork 5 Network 6 TON T60, 30Network 7 LD T60Network 8 SCRENetwork 9 Network 10 TON T61, 10Network 11 A T61Network 12 SCRENetwork 13 Network 14 TON T62, 10Network 15 A T62Network 16 SCRENetwork 17 Network 18 TON T63, 30Network 19 LD T63Netwo

13、rk 20 SCRENetwork 21 Network 22 TON T101, 10Network 23 A T101Network 24 SCRENetwork 25 Network 26 R Q0.0, 1R Q1.3, 1TON T102, 30Network 27 LD T102Network 28 SCRE MOVB 0, SB0Network 2 S S2.0, 1Network 3 Network 4 Network 5 SCRENetwork 6 Network 7 TON T45, 50Network 8 LD T45Network 9 SCRENetwork 10 Ne

14、twork 11 TON T46, 10Network 12 LD T46Network 13 SCRENetwork 14 Network 15 TON T47, 10Network 16 LD T47Network 17 SCRENetwork 18 Network 19 TON T48, 10Network 20 LD T48Network 21 SCRENetwork 22 Network 23 TON T49, 10Network 24 LD T49Network 25 SCRENetwork 26 Network 27 TON T50, 10Network 28 LD T50Net

15、work 29 SCRENetwork 30 Network 31 TON T51, 10Network 32 LD T51Network 33 SCRE2.3.4 右二铣头单循指令表EUS S3.0, 1Network 2 Network 3 TON T52, 10Network 7 LD T53Network 8 SCRENetwork 9 Network 10 TON T54, 10Network 11 LD T54Network 12 SCRENetwork 13 Network 14 TON T55, 10Network 15 A T55Network 16 SCRENetwork

16、17 Network 18 TON T56, 10Network 19 A T56Network 20 SCRENetwork 21 Network 22 TON T57, 10Network 23 LD T57Network 24 SCRENetwork 25 Network 26 TON T58, 10Network 27 LD T58Network 28 SCRENetwork 29 Network 30 R Q0.0, 1R Q1.3, 1TON T59, 30Network 31 LD T59Network 32 SCRT2.3.5 点动指令表Network 2 Network 3

17、Network 5 Network 6 Network 7 Network 8 = Q0.72.3.6 主程序Network 2 CALL SBR0Network 3 CALL SBR1Network 4 CALL SBR2Network 5 CALL SBR3Network 6 CALL SBR4Network 7 CALL SBR52.4 电气控制系统原理图2.4.1 主电路图 图2-1 电气控制系统主电路图2.4.2 PLC外围接线图I0.1 I0.3 I0.5 I0.7 I1.0 I1.1 S7-200 I1.2 Q0.5 I1.5 I1.7 COMI2.0 I2.1 COM COMS

18、B0SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SQ1SQ2SQ3M1M2KM7KM6KM8KM1SQ2SQ3KM2KM4SQ4SQ5SB9SB10SB11SB12SB13SB14SB15SB16SB17SB18HL1HL2HL3HL4HL5KM5KM3图2-2 PLC外围接线图2.4.3 电气控制主电路图 图2-3 控制电路图第三章 课程设计的心得体会因为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，让我进一步提高自己查找资料的能力，并提高了书写报告的能力。另外对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。而且还复习巩固了机电传动控制的各方面内

19、容，对PLC设计的流程有了一定的了解。对S7-200芯片又有了更多的理解，对WORD有更加全面的掌握，同时让我学会了更好的独立思考和解决问题。 参考文献 1 陈远龄. 工业电气控制技术M . 北京:科学出版社, 2007. 2 廖常初. PLC编程及应用M . 北京: 机械工业出版社,2005. 3 西门子(中国)自动化与驱动集团. STMATICS72300可缩程控制器 Z. 北京:西门子(中国)自动化与驱动集团, 2004. 4 刘燕平. 基于PLC 的组合机床控制系统设计 J .PLC&FA2008 (1) : 107 - 108. 5 石玉明. 用PLC技术改造普通车床的电气控制系统 J .机床电器, 2006 (3) : 38 - 39. 6 周振宝. PLC在普通铣床数控化改造中的应用 J . 机床电器, 2006 (3) : 30 - 31.