PLC冲床课程设计

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1、 页 湖 南 工 程 学 院 课 程 设 计 课程名称 电气技术 课题名称 冲床电气控制系统设计 专业班级 XXXX 班 姓 名 X X 学 号 123456789012 指导教师 赖老师 刘老师 2011 年 11 月 25 日 页 湖南工程学院 课程设计任务书课程设计任务书 课程名称 电气技术 课题名称 冲床电气控制系统设计 专业班级 XXXX X 姓 名 X X 学 号 123456789012 指导教师 赖老师 刘老师 审 批 老师 老师 老师 任务书下达日期 2011 年 11 月 14 日 课程设计完成日期 2011 年 11 月 25 日 页 设计内容与要求 一 课程设计的性质与

2、目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节 是实现理论与实践相结合的重要手段 它的主要目的是培养学生综合运用本 课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题 建立 正确的设计思想 掌握工程设计的一般程序和方法 通过课程设计使学生得 到工程知识和工程技能的综合训练 获得应用本课程的知识和技术去解决工 程实际问题的能力 二 课程设计的内容 1 根据控制对象的用途 基本结构 运动形式 工艺过程 工作环境和 控制要求 确定控制方案 2 绘制冲床控制系统的 PLC I O 接线图和梯形图 写出指令程序清单 3 选择电器元件 列出电器元件明细表 4 上机调试程序 5

3、 编写设计说明书 三 课程设计的要求 1 所选控制方案应合理 所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺 要求 并且技术先进 安全可靠 操作方便 2 所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的 GB4728 84 电气图用图形 符号 GB6988 87 电气制图 和 GB7159 87 电气技术中的文字符号制 定通则 的有关规定 3 所编写的设计说明书应语句通顺 用词准确 层次清楚 条理分明 重点突出 篇幅不少于 7000 字 主要设计条件 1 PLC 实验设备若干 2 参考文献若干 页 设计说明书装订顺序 1 课程设计说明书封面 2 课程设计任务书 3 说明书目录 4 正文 按设计内容逐项书写 5

4、参考文献 6 附录 7 课程设计评分表 设计进度安排 1 第一周星期一上午 课题内容介绍 2 第一周星期一下午 仔细阅读设计任务书 明确设计任务与要求 收集设计资料 准备设计工具 3 第一周星期二 第一周星期五 确定控制方案 绘制冲床电气控制 系统的电气原理图 控制系统的 PLC I O 接线图和梯形图 写出指令程序清 单 选择电器元件 列出电器元件明细表 4 第二周星期一 试验调试 5 第二周星期二 第二周星期五 编写设计说明书 答辩 参考文献 1 廖常初 可编程序控制器的编程方法与工程应用 M 重庆 重庆大学出版 社 2 万太福 可编程序控制器及其应用 M 重庆 重庆大学出版社 3 刘祖润

5、 毕业设计指导 北京 机械工业出版社 4 谢桂林 电力拖动与控制 北京 中国矿业大学出版社 5 工厂常用电气设备手册编写组 工厂常用电气设备手册 北京 水利电力 出版社 页 课题 冲床电气控制系统设计 一 冲床概况及控制要求 冲床运动过程示意图如图 1 所示 初始状态时机械手在最左边 左限位开 关 SQ4 接通 冲头在最上面 上限位开关 SQ3 接通 机械手松开 YV1 断开 其运动过程如下 图 1 冲床运动过程示意图 1 按下起动按钮 SB1 YV1 接通 机械手夹紧工件并保持 2 1S 后 YV2 接通 机械手右行 3 机械手右行到位 接通右限位开关 SQ1 冲头下行 YV4 接通 加工工

6、件 4 工件加工后 下限位开关 SQ2 接通 冲头上行 YV5 接通 上行到位时 上限开关 SQ3 接通 冲头回到初始位置 5 机械手左行 YV2 接通 6 机械手左行到位 左限位开关 SQ4 接通 机械手松开 YV1 断开 机械 手回到初始状态 冲床要求设置单周期和自动连续循环两种工作方式 二 设计任务 1 设计和绘制电气控制原理图或 PC I O 接线图 功能表图和梯形图 编写 指令程序清单 2 选择电气元件 编制电气元件明细表 3 设计操作面板电器元件布置图 4 上机调试程序 5 编写设计说明书 页 前 言 可编程序控制器 英文称 Programmable Controller 简称 P

7、C 但由于 PC 容易和个人计算机 Personal Computer 混淆 故人们仍习惯地用 PLC 作为可 编程序控制器的缩写 它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统 装置 专为在工业现场应用而设计 它采用可编程序的存储器 用以在其内部 存储执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作指令 并通过数字 式或模拟式的输入 输出接口 控制各种类型的机械或生产过程 PLC 是微机 技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物 它克服了继电接触控制系统中 的机械触点的接线复杂 可靠性低 功耗高 通用性和灵活性差的缺点 充分 利用了微处理器的优点 又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯

8、 特别 是 PLC 的程序编制 不需要专门的计算机编程语言知识 而是采用了一套以继 电器梯形图为基础的简单指令形式 使用户程序编制形象 直观 方便易学 调试与查错也都很方便 用户在购到所需的 PLC 后 只需按说明书的提示 做 少量的接线和简易的用户程序的编制工作 就可灵活方便地将 PLC 应用于生产 实践 页 目目 录录 第第 1 1 章章 概论概论 2 2 1 1 冲床电气控制系统概况及控制要求 2 第第 2 2 章章 对控制系统总体设计方案论证对控制系统总体设计方案论证 3 3 2 1 可编程控制器 PLC 3 2 2 PLC 与单片机的区别 3 2 3 PLC 与继电器系统的异同 3

9、2 4 小结 3 第第 3 3 章章 控制系统的硬件设计控制系统的硬件设计 4 4 3 1 控制主电路设计 4 3 2 电气元器件的选择计算 5 3 3 PLC I O 接线图设计 6 第第 4 4 章章 控制系统的软件设计控制系统的软件设计 7 7 4 1 顺序功能图 7 4 2 程序主思路 8 4 3 梯形图程序设计 9 4 31 初始复位程序 9 4 32 启动程序 9 4 33 右行程序 10 4 34 下行程序 10 4 35 上行程序 10 4 36 左行程序 11 4 37 循环计数程序 11 4 38 急停程序 11 第 章第 章 控制系统的调试控制系统的调试 1212 第第

10、6 6 章章 结束语结束语 1313 致致 谢谢 1414 参考文献参考文献 1515 附录附录 1616 附录 1 程序梯形图 16 附录 2 程序语句表 20 页 第第 1 1 章章 概论概论 1 1 冲床电气控制系统概况及控制要求 冲床机械手要求按照其指定的路线运动 并沿原路回到原点 运动路线 主要靠限位开关来决定 运动方向分别通过 PLC 四个输出接口控制 控制过程 中有必要的急停 预行等按钮来实现其不同的应用 控制系统通过按钮实现不同的动作 其中它有三种工作模式 手动 连 续和单周期运行 冲压生产主要是针对板材的 能过模具 能做出落料 冲孔 成型 拉 深 修整 精冲 整形 铆接及挤压

11、件等等 各个领域均有应用 如我们用的 开关插座 杯子 碗柜 碟子 电脑机箱 甚至导弹飞机 有非常多的配件 都可以用冲床通过模具生产 页 第第 2 2 章章 对控制系统总体设计方案论证对控制系统总体设计方案论证 2 1 可编程控制器 PLC 可编程控制器是基于微处理器的一种工业控制计算机 编程简单且具有高 可靠性 功能齐全 使用灵活方便等优点 2 2 PLC 与单片机的区别 1 PLC是建立在单片机之上的产品 单片机是一种集成电路 两者不具 有可比性 2 单片机可以构成各种各样的应用系统 从微型 小型到中型 大型都 可 PLC是单片机应用系统的一个特例 3 对单项工程或重复数极少的项目 采用PL

12、C方案是明智 快捷的途径 成功率高 可靠性好 手尾少 但成本较高 2 3 PLC 与继电器系统的异同 继电器接触器是以电磁开关为主体的低压电器元件 其构成的系统是用导 线依一定的规律将它们连接起来 实现不同的控制功能 从逻辑控制看 PLC与继电器系统的区别主要是 组成器件不同 触点数量不同 实时控制的方法不同 工作方式不同 2 4 小结 综上 PLC在工控领域具有单片机和继电器无可比拟的优势 其稳定性和可 靠性恰恰适应了本系统的要求 固系统采用PLC实现智能控制 页 第第 3 3 章章 控制系统的硬件设计控制系统的硬件设计 3 1 控制主电路设计 四条个限位开关分别为上限为开关SQ3 下限位开

13、关SQ2 左限位开关 SQ4 右限位开关SQ1 控制过程如下 图 3 1 系统的工作 自动模式 启动时先将 SA 切换到 I0 2 自动连续 在确定机械手在原位 后按下启动按钮SB1 系统开始自动运行 否则系统保持停止 延时1S 后开始向 右运动在限位开关依次导通后机械手沿着指定的路线运行至右下方 直到加工 完工件 SQ2 导通 机械手按原路返回至原位 松开机械手延时0 5S 进入下一 个循环 它将循环运行100 次 即加工100 个工件后停 运行时刻通过急停来强制性停止 预行可以使其在加工完当前工件后停下 单周期模式 相当于自动模式下运行一次后停止 手动模式 必须在机械手夹紧后才可点动运行机

14、械手 页 3 2 电气元器件的选择计算 表 3 1 电气原件选择表 序 号 元件名称符号数量型号主要技术参数 1S7 200 PLCPLC1 CPU 224XP CN 24V DC 输入 4 继电 器输出 2组合开关SA1HZ3 13320A380V 3按钮开关SB7LA2500V 5A 4行程开关SQ4LX2 131自动复位 5热继电器FR1JR0 20 3In 20A 6 指示灯LED1T 1 1 4 页 3 3 PLC I O 接线图设计 图 3 2 PLC 的 I O 接线图 页 第第 4 4 章章 控制系统的软件设计控制系统的软件设计 4 1 顺序功能图 图 4 1 自动控制功能图

15、页 4 2 程序主思路 图 4 2 冲床运动示意图 如图 4 2 所示 虚线表示机械手运动路线 其每一步运行皆靠限位开关完 成 初始时在非手动运行时 机械手必须回到原位否则将不执行操作 以免造 成事故 其次在机械手夹紧后开始自动运行 在一个周期的运行中 依次靠 I1 3 I1 5 I1 4 I1 2 来完成 若是单周期 预行或运行完 100 个周期任一 条件满足 则在其回到原位后停止工作 否则自动进入下一循环 手动程序较简单 只需通过 I0 0 的非来选择即可区分自动手动 复位 C20 主要有初始时进行复位 在非循环状态下程序运行一周自动回到 初始化后 以便程序进行下次的单周期 循环 手动等地

16、选择 机械手夹紧松开都预留时间 以便其操作完毕再进行下一步 页 4 3 梯形图程序设计 由于冲床电气控制过程较简单 且运动路线少 所以并未采用子程序的设 计方式 采用了启 保 停的设计方法 程序精简了很多步骤 程序介绍如下 4 31 初始复位程序 系统启动初始复位 C20 计数器通过 M0 0 清零 图 4 31 复位程序 4 32 启动程序 按下启动按钮 复位辅助继电器 M0 1 M0 7 同时机械手夹紧 图 4 32 启动程序 页 4 33 右行程序 机械手自动 手动右行程序 I0 0 阻止手动自锁 同时关闭左行 4 34 下行程序 机械手自动 手动下行程序 4 35 上行程序 机械手自动 手动上行程序 同时开启左行 关闭下行 图 4 23 下行程序 图 4 33 右行程序 图 4 35 上行程序 图 4 34 下行程序 页 4 36 左行程序 机械手自动 手动上行程序 4 37 循环计数程序 对循环加工工件件数计数 4 38 急停程序 在系统运行时紧急停止 图 4 36 左行程序 图 4 37 计数程序 图 4 38 急停程序 页 第 章第 章 控制系统的调试控制系统的调试 在拿