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1、石家庄铁道大学毕业设计基于PLC组合机床电气控制系统设计Based on PLC combination machine tools electric control system design 2012 届 电气与电子工程 学院 专 业： 自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期 2012年6月1日毕业设计成绩单学生姓名学号班级专业毕业设计题目基于PLC控制组合机床电气控制系统的设计指导教师姓名刘利贤指导教师职称副教授评 定 成 绩指导 教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长签字： 年 月 日题目基于PLC控制组合机床电气控制系统的设计学生姓名学号班级专业自动化承担指导任务单位
2、电气与电子工程学院导师姓名刘利贤导师职称副教授一、 设计内容根据工厂生产工艺的要求，设计出一整套三面铣粗细加工组合机床加工动作的具体控制方案，并完成电气设备的选型、接线图及程序设计，并把操作界面及控制效果由组态王人机界面显示出来。 二、基本要求1.五台电机均为单向旋转。2.机床要求有单循环自动工作、单动力头自动循环工作、点动三种工作方式,油泵电机在自动加工一个循环后不停机。3.电源、油泵工作、工件夹紧与放松和加工等信号指示。4.必要的联锁环节与保护环节。三、研究方案 先评估控制对象，再设计控制方案，一步步完成设计任务。先完成硬件设计，在硬件设计的基础上，再完成软件设计，最后根据工厂实际情况，完
3、成组态王人机界面的设计。四、参考文献PLC技术及应用项目教程 史宜巧 机械工业出版社PLC电气控制与组态设计 王宇 电子工业出版社三菱PLC基础与系统设计 刘艳梅 机械工业出版社PLC及其在数控机床中的应用 祝红芳 人民邮电出版社PLC、变频器、触摸屏综合应用实训 阮友德 中国电力出版社PLC原理与应用(三菱FX系列) 俞国亮 清华大学出版社 五、进度计划第1周 - 第2周：收集资料，相关调研，确定论文方案，写开题报告。第3周 - 第6周：查阅资料，实习参观，初步设计第7周 - 第13周：完成设计，整理并撰写论文，绘制图纸。第14周 - 第15周：修改论文，提请初审，准备毕业答辩。教研室主任签
4、字时间 年 月 日毕业设计任务书毕业设计开题报告题目基于PLC控制组合机床电气控制系统的设计学生姓名学号班级专业一、 研究背景 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上
5、第一台PLC，并在美国通用汽车公司的生产自动装配在线首次应用成功，之后得到迅速发展。美国从1971年开始输出这种技术，1973年以后，西德、日本、英国、法国相继开发了各自的PLC，并广泛应用。廿余年来，PLC的发展迅猛异常，它的应用领域可谓是各行各业。PLC的出现和发展，是工业控制技术上的一个飞跃。需要特别指出的是，PLC在机械行业的应用有十分重要的意义，已成为当今世界的新潮流，据国外有关资料统计，用于机械行业的PLC销售额占60，PLC是实现机电一体化的重要手段，它既能改造传统的机械产品成为机电一体化新一代的产品，又适应于生产过程控制。二、 主要工作1.熟悉并分析控制对象2.完成硬件设计，包
6、括器件选型及接线图3.完成软件设计，画出梯形图，并给出程序4.完成组态王人机界面的设计三、预期成果 PLC硬件和软件设计全部成功完成，联机调试一切正常。结合实际情况，组合机床能够自动运作，PLC能够完成相关动作的控制任务。组态王人机界面的模拟显示生动形象，能够很准确的反应实际控制情况，让操作人员一目了然，操作方便。指导教师签字时 间 年 月 日 摘要本文的研究对象是三面铣组合机床,通过对主要结构和运动形式的探究以及对机床的工作过程和控制要求的分析,给出了机床动作循环图、液压元件动作表;并采用PLC控制系统的设计方法, 进行了软硬件设计,列出了PLC的I/O地址分配表,绘制了PLC的I/O分配图
7、和单循环自动工作流程图，编写了PLC控制程序的梯形图和指令表;再由组态王设计的人机界面显示操作（HMI），使整个控制系统的操作变得简单、方便，提高了系统的自动化程度和实用性。关键词:PLC；组合机床；组态王；人机界面。 AbstractTaking three surface milling combination machine tools for research object, and through the main structure and form of movement of exploration and for machine tools work process and
8、control requirements analysis is presented, the machine operating cycle diagram, hydraulic components action list, And PLC control system design method of software and hardware design, lists the PLC I/O address allocation worksheets, painted PLC I/O assignment graph and single automatic work flowcha
9、rt, write PLC control program ladder diagram and instructions list, By kingview design human-machine interface (HMI), make the whole control system operation simple, convenient, greatly improved the system automation degree and practicability. Keywords: PLC；combination machine tools；kingview and hum
10、an-computer interface (HMI)。引言为了充分发挥设备效能，迅速提升加工技术与精度，越来越多的企业每年投入大量资金和技术对传统老式组合机床进行技术改造，取得了良好的效果。用PLC模块、操控监控设备等组成电气数字控制系统，以实现编程输入、人机交互、自动化加工的控制方式，扩大加工能力，减少故障，提高效率，已成为企业进行技术改造的有效途径。根据我国当前的情况，传统的控制方式采用物理电子器件和大量而又复杂的硬接线,使得系统的工作效率低,可靠性差,故障诊断和排除困难,严重影响了工厂的生产效率。随着科学技术发展，可编程控制器的出现，采用可编程控制系统，无论在性能上或者效率上都得到很大
11、提升。因此,采用PLC对机床电气控制系统进行技术改造,很有必要。本课题介绍了一种全新的自动化控制理念，以三菱电机公司的FX2N系列PLC作为组合机床的主控制器，同时连接PC端通过工业组态技术实现远程监控功能，实现一个全新的自动控制系统。目录第一章、三面铣组合机床概述- 1 -1.1、组合机床概述- 1 -1.1.1、组合机床的发展史- 1 -1.1.2、组合机床的部件分类- 1 -1.2、组合机床特点- 2 -1.3、机床主要结构部件- 2 -1.4、机床加工工件示意图- 2 -1.5、机床工作过程- 3 - 1.6、组合机床装配模型- 3 -1.7、三面铣组合机床的电气控制要求- 3 -第二
12、章、PLC控制系统硬件设计- 4 -2.1、PLC的简介- 4 -2.2、PLC控制系统设计的基本原则和步骤- 5 -2.2.1、PLC控制系统设计的基本原则- 6 -2.2.2、PLC控制系统设计的一般步骤- 6 -2.3、PLC的选型- 9 -2.4、PLC的I/O分配表- 9 -2.5、PLC的I/O分配图- 10 -2.6、变频调速器- 11 -2.6.1、变频器的概述- 11 -2.6.2、变频器原理- 11 -2.6.3、变频器的选型- 12 -2.7、主电路设计图- 15 -第三章、PLC控制系统软件设计- 16 -3.1、PLC的编程语言与编程方法- 16 -3.1.1、PLC
13、的编程语言- 16 -3.1.2、PLC的编程方法- 17 -3.2、PLC编程软件概述- 18 -3.3、PLC控制系统程序设计- 20 -3.4、程序设计- 20 -第四章、基于组态王的人机界面（HMI）设计- 23 -4.1、人机界面（HMI）设计- 24 -4.2、定义设备和连接变量- 25 -4.3、数据变量定义- 25 -4.4、动画连接与命令语言- 26 -第五章、总结- 30 -参考文献- 31 -致 谢- 32 -附录A1、外文资料翻译原文- 33 -附录A2、外文资料翻译译文- 38 -附录B、梯形图- 42 -附录C、指令表- 47 -石家庄铁道大学毕业设计第一章、三面铣组合机床概述三面铣组合机床是用来进行铣销加工的一种自动加工设备，其作用对象是Z512W型台式钻床主轴箱的80、90孔端面及定位面。1.1 组合机床概述 1.1.1、组合机床发展史 二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的快速发展，组合机床的加工精度也有很大的提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63
