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1、PLC课程设计课 题： 三面铣组合机床PLC控制系统设计 系 别： 电子信息与电气工程系 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 指导老师： 学 生： 1 1 1 目 录一 方案的确定11.1 三面铣简介11.2 三面铣控制要求11.3 设计要求 1.4 设计方案的确定二 PLC控制系统硬件电路设计32.1 主电路32.2 不进PLC的控制电路和信号电路32.3 I/O接线图：4三 PLC控制系统程序设计53.1 自动控制程序53.1.1全自动循环控制程序5 3.2 手动控制程序83.1.3 其他程序103.2 组态设计103.2.1 组态王简介103.2.2 人机界面设计11四、施工设计18
2、4.1 主电路:见附录图纸184.2 控制电路:见附录图纸184.2 输入/ 输出分配表:见附录图纸18五、设备使用及维护说明185.1 设备使用说明185.2 使用维护要求及注意事项19六、设计小结22七、附录图纸24第 I 页可编程序控制器应用技术课程设计实习三面铣组合机床PLC控制系统设计 图1-1 加工对象一 方案的确定图1-2 三面铣组合机床的组成1.1 三面铣简介三面铣简介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。机床主要结构部件：底座、床身、铣削动力头、液压动力滑台、液压站、工作台、工件松紧油缸等组成。机床底座上安放
3、有床身，床身上一头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销头，上方有立铣头，液压站在机床附近。 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。 工件夹紧后压力继电器动作，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。 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。 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。1.2 三面铣控制要求 五台电机均为单
4、向旋转。 机床要求有单循环自动工作 点动两种工作方式，油泵电机在自动加工一个循环后不停机。 单循环自动工作过程见机床动作循环图。 点动工作包括：四台主轴电机均能点动对刀、滑台快速（快进、快退）点动调整、松紧油缸的调整（手动松开与手动夹紧）。电源、油泵工作、工件夹紧、加工等信号指示。 照明电路 必要的联锁环节与保护环节1.3 设计要求 油泵电动机在一个工作循环结束后不停机。 手动与自动工作互不影响、干扰。 滑台工进到终点必须等四个铣削动力头停止不动后才能发出快退信号。 必须等油泵电动机启动后，才能开始工件的加工。 在加工过程中，一旦发生工件松开（BP2-)，主运动与进给运动应全部停止。 一旦发生
5、短路或过载现象，应停止主运动和进给运动。 不同负载的供电电源不同。 点动快进与快退应有限位保护。 自动加工开始前应有原位判断。1.4 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 9 页 共 35 页2 电气原理图设计2.1 电气主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，用
6、于短路保护。继电器KM1、KM2等，具有欠电压，零电压，过电压保护。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 JO2 22 - 4 1.5kw 1410转 / 分 380V 3.49A图2-1 三面铣组合机床电气主电路接线图2.2 图2-2 三面铣组合机床电气控制电路接线图控制电气部分主要采用PLC进行控制，油泵电机就靠SA按钮直接对电
7、机进行控制，不受PLC控制。PLC的供电电压为220V交流电，通过电压互感器把电压降成24V的交流电，然后经过开关电源得到一个稳定的直流电源，开关电源的稳定性比其他三端稳压电源抗干扰力强很多，通过开关电源可以得到一个24V的稳压电源,做PLC的输入端口的电压。PLC上有指示灯。2.3 PLC的I/O接线图：PLC的输入端接7个按钮开关，4个转换开关， 2个开关，以及4个行程开关，2个压力继电器。输出端接5个直流24V接触器，2盏24V指示灯。PLC的I/O接线图详见附录一三、PLC控制系统程序设计3.1 全自动循环控制程序本程序为三面铣组合机床PLC控制，程序较为复杂，且应用的步骤较多，故放弃
8、使用经验设计法，通过顺序控制设计法实现本程序分为自动多动力循环，手动控制，点动控制等，以下分为几个单元分别进行阐述。其具体过程图如下图所示：图3-1 三面铣组合机床动作循环图 程序中用5个继电器表示液压系统的工作模式，其具体得失电所代表的工作方式如下图所示：表 3-1 机床液压原件动作表3.1.1自动程序1）多动力自动控制图3-2 初始化程序首先利用M8002进行初始化操作，只有将程序激活，之后的程序才能实现。图3-3 判断执行自动还是手动程序X13为原位行程开关。当物件还没在原位时，原位行程开关未被按下，电机自动启动快退程序，工件送往原位。当物件到达原位时，行程开关被按下。图3-4 判断工件
9、是否在原位判断工件是否在原位，否，将执行快退程序，将工件快退至原位物件处于原位，继电器Y6得电，液压阀松开，可放置将需加工的物件放置加工槽中图3-5 夹紧程序当按下启动开关X5后，加紧继电器Y5得电，工件被加紧，准备进行加工。此时继电器Y13Y7得电，物件快进。图3-6 左铣头、右1铣头启动程序物件快进到一定距离后，碰到工进行程开关X7，左铣头和右铣头1 Y7启动，对物件进行第一次加工。图3-7 立铣头启动程序随着进程的深入，物件碰到立铣行程开关X10，工件进行第二次加工图3-8 右铣头2启动程序当工件碰到右铣2的行程开关X11后，右2铣头启动，对物件进行第三次加工。右1铣头停止工作，立铣头和
10、左铣头继续工作。图3-9 碰死挡板程序工件云运行到最后会碰到死挡板X12，停止同时启动延时继电器。30S后，快退继电器Y5，Y10得电，工件快退，同时左、右1、右2、立铣头同时停止工作。图3-10快退、松开程序当工件快退回到原位并按下原位行程开关X13后，继电器Y6得电，液压阀松开，可取加工好的工件，此时，全循环自动控制结束，可准备下一轮的加工。3）手动程序点动程序根据程序的需求，为测试电机及其继电器的好坏，程序中设计了电动程序。当手自动开关没被按下时，程序进入点动模式。图3-15 点动左铣头程序当按钮SB2按下时，点动左铣头图3-16 点动右铣头1程序当按钮SB3按下时，点动右铣头1图3-1
11、7 点动右铣头2程序当按钮SB4按下时，点动右铣头2图3-18 点动立铣头程序当按钮SB5按下时，点动立铣头图3-19 点动快进程序当按钮SB6按下时，点动快进图3-20 点动快退程序当按钮SB7按下时，点动快退图3-21点动松开程序图3-15 点动左铣头程序当按钮SB8按下时，点动松开图3-22点动夹紧程序当按钮SB9按下时，点动夹紧图3-23延时程序3）其他程序在工件前进至碰到死挡铁时，全部刀具停止，同时开始延时2秒后，工件开始快退，直至原位后松开。 四、施工设计4.1 主电路:见附录图纸4.2 控制电路:见附录图纸4.2 输入/ 输出分配表:见附录图纸五、设备使用及维护说明5.1 设备使
12、用说明三面铣组合机床组成主要由底座、床身、铣削动力头、机械动力滑台、工件松紧油缸等组成。机床底座上安放有床身，床身上一头安装有动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上。床身的两边各安装有一台铣销头，上方有立铣头，液压站在机床附近。 组合机床是由一些通用部件及少量专用部件组成的。多轴、多刀、多工序同时加工。组合机床控制系统大多采用机械、液压、电气或气动相结合的控制方式，其中电气控制起着重要的作用。组合机床上最主要的通用部件是动力头和动力滑台，它们是完成刀具切削运动和进给运动的部件。动力滑台的基本工作循环形式有：（1） 一次工作进给 快进工作进给快退；（2） 双向工作进给 快进工作进给反向工作进给快退；
13、（3） 二次工作进给 快进一次工进二次工进快退；（4） 跳跃进给 快进工进快进工进快退；（5） 分级进给 快进工进快退快进工进快退快进工进快退。 工件加工过程如下：（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，动力滑台（工作台）开始快进；（3）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；4）加工到终点三台电机同时停止；5）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。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各种工作模式如下：（1）多动力自动模式按下油压信号按钮开关按下自动按钮开关按下多动力循环按钮开关按下原位行程开关按下电动启动按钮开关按下夹紧信号按钮开关原位行程开关复位点动快进或工进行程开关立铣头行程开关电动右
