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1、资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除多工步机床的PLC控制课程设计多工步机床的PLC控制一.概述在机床行业中.多工步机床由于其工步及动作多，控制较复杂，采用传统的继电 器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此，故障多，维修困难.费工费时，不仅 加大了维修成本，而且影响了设备的工效。在可编程序控制器问世之前，继电器接触器在工业领域中占主导地位。继电器接 触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。如果生产工艺或生产任务发生变 化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费n另外，大型控制 系统用继电器和接触器控制，使用的继电器数目越多，控制的体积越大，耗电多，且
2、继电器触电为机械触点，工作频率较低，在频繁动作的情况下寿命较短，造成系统故 障.系统可靠性差。为了解决这一问题.早在1968年，美国最大的汽车制造商通用汽 车公司，为了适应汽车型号不断翻新，以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势，提出 要用一种新型控制装置来取代继电器接触器控制装置，并且对未来的新型控制装置做 了具体的设想，药把计算机的完备功能以及灵活性、通用性号等优点溶于新的控制装 置中，且要求新的控制装置编程简单.使得步熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使 用技术。PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便、的有点而设计制造和发 展的，这就使得PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点：
3、可靠性高，抗干扰能力 强；通用性强，使用方便；采用模块化结构，使系统组合灵活方便；编程语言简单、 易学，便于掌握；系统设计周期短；对生产工艺改变适应性强；安装简单.调试方 便、维护工作量小。二设计任务和要求1 根据本课题要求，采用PLC控制，试设计该控制程序，画出I/O电气接口图。2 调试程序，模拟运行。三.设计方案1方案的论证和分析1. 1系统功能本次课题的设计的功能是实现对棉纺锭子锭脚加工过程的控制，加工棉纺锭子锭 脚的是多工步机床，它对零件加工前的实习坯件利用七把刀具分为七步：钻孔，车平 面钻深孔，车外圆及钻孔，粗绞双节孔及倒角，精绞双节孔和绞锥角n利用慢速电动 机和快速电动机实现快慢速
4、的进退，电子气阀实现快慢速电动机的转换。加工时，工件由主轴上的夹头夹紧，并由主轴电动机Ml带动作旋转运动。大拖板 载着六角回转工位台作横向进给运行，其进给速度由工进电动机（慢速电动机）M2、快 进电动机（快速电动机）M3经电磁气阀（YV2）离合器带动丝杆控制。小拖板的纵向运动由 电磁气阀（YV1）气压驱动。除第2把刀（完成第一32步，即车平面）是由小拖板纵向运动 切削外，其余6把刀（完成其余6个工步）均由大拖板载着六角回转工作台横向运动切 削，每进行完一个工步，六角回转工位台转动一个工位，进行下一工步的切削。1. 2实现途径实现对加工棉纺锭子锭脚多工步机床控制有两种方法，一个是利用传统的继电器
5、 的途径实现；一个是利用可编程控制器编程途径实现。两者都有各自的优缺点。具体 利用哪一种途径，需要对目的系统进行详细和全方位的分析。1 . 3实现方法两种途径在实现的方法上也不相同。在利用传统继电器实现时，主要利用经验 法，设计时思维对象是具体的继电器.利用各种功能的继电器实现控制电路n在利用 PLC实现时，有两种方法，一个是利用定时和基本指令组合实现。一个是利用步控指令 实现。用基本逻辑指令实现较复杂的顺序控制，其梯形图比较复杂，而且不太直观。 步控指令使复杂的顺序控制程序能够方便地实现。1 4技术经济比较采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此，故障多，维修困 难.费工费时，
6、不仅加大了修理成本.而且影响了设备的工效；采用PLC实现无需复 杂的接线，而且实现起来方便.不费时。无需大量继电器.只需FLC芯片，基本无修 理成本。2系统方案的选定上面分析过了实现加工棉纺锭子锭脚多工步机床控制有两种途径，各有优缺点。 而加工棉纺锭子锭脚多工步机床控制过程复杂，工步多，分为七步，每一步又可以再 细分解成更多的操作。采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，实现 起来很困难.而且可靠性不高n PLC正适合这种工序复杂的场合，编程方便，也方便维 护。考虑到此系统是按顺序工作的，适合利用顺步控制指令来实现，每个操作可以看 成是一个特定的状态。经过分析，我们选择PLC利用步控
7、指令来实现系统控制。整个机械加工过程由七把刀具分别按照七个工步要求依次进行切削，其加工步如 表所示：要求中的工步表中不同的工步中的一些行程开关是一样的，分析一下就可以知 道，在实际的加工过程中不同工步的一些行程开关的位置一定是不一样的。比如第一 工步的工进过程中遇到的行程开关和第二工步的工进过程中遇到的行程开关的位置应 该是不一样的，第二工步钻孔深度比第一工步钻孔深度要深。所以这两个地方应该使 用不同的行程开关。但可以看出，在对这两个工步利用步控指令编程时，它们的过程 和内容都一样。所以为了简化课程设计的工作量，我把一些相同操作的工步，只取其 中的一个，其它的都删去。在第二三工步里.有一个纵进
8、纵退的过程，在此过程中小拖板有电磁气阀(YV1)气 压驱动，虽然在实际加工的过程中纵进纵退和横向前进后退动作不一样， 但在编程时，和第一工步是一样的。因此我把它也省去了。在做了长时间的分析后，为了减少重复工作，我们只设计第一工步和第四工步。 其他的工步都省去了。2 . 1 I/O配和外部接线图输入X0 :启动开关XI:停止按钮X2 :行程开关SQ1X3 :行程开关SQ2X4 :行程开关SQ3输出Y0 :电动机Ml接触器KM1Y1 :电动机M2接触器KM2Y2 :电动机M3接触器KM3Y5 :电动机M3接触器KM4X5 :行程开关SQ42 . 2系统的主电路系统的主电路包括三个电动机，四个接触器
9、，一个电磁阀，和一个开关。其中电动机是主轴电动机受KM1控制，工进电动机和快进电动机受KM2、KH3、KM4控制。KM2实现正转相当于前进，KH3实现反转相当与后退。电磁阀YV2受KH3控制。YV2接 通实现工进.YV2断开和KM4 起实现快进。KM3 7YV2快、慢换速电穗气阀2 . 3系统工作流程图根据工步列表可以很方便的画出流程图。要说明的是流程图中，相邻的两个状态 的转换条件没有被列出。之所以画出流程图是为了以后方便画状态转移图，他们两者 有许多相似的地方。所以画流程图可以说是给状态转移图先打个草稿。加工棉纺锭子 锭脚多工步机床的流程就是加工工序，启动后拖板快进-工进-延时-快退快退到
10、 初始位置后紧接着又快进-工进-延时-工退-快退。流程开始S快进、工进、1延时快退、快进工进X/延时工退、停止2 . 4系统工作时序图根据多工步列表可以画出系统的工作时序图，需要说明的是停止按钮和紧急按钮 没有画在时序图里.当这两个按钮被按下时所有的输出都被禁止了，其他按钮没被禁 用n还有以保护行程开关也没有画进去，一般情况下，它不会没触动，只有当行程开 关SQ2失灵的时候才会被触动，触动后所有的输出都被禁止。仃nn_2. 5 PLC设计状态图根据工作流程图和I/O地址分配.可以画出系统工作状态图，将系统的每一次操 作看成一个状态，比如可以把工进看作一个状态，在此状态中选择适当的输出使系统 进
11、行工进操作。将那些行程开关和定时器计时完毕作为状态之间的转换条件。然后根 据系统的工作流程来连接状态。按下启动按钮(X0),拖板进入快进状态(YO, Yl, Y5),触到行程开关SQ1 (X2)进入到工进状态(YO,Y1),碰到SQ2 (X3)后 延时一秒，进入快退状态(Y0,Y2,Y5),到了初始行程开关SQ3 (X4)后有进入快进状 态(YO,Y1,Y5),触到SQ1 (X2)后进入工进状态(YO,Y1)，到SQ2 (X3)后延时一 秒，完了就进入工进状态(Y0,Y2),再将SQ1 (X2)拨回时，进入快退状态(Y0,Y2,Y5),最后遇到SQ3 (X4)停止。需要说明的是，拖板再遇到SQ
12、1以后，由于 拖板的面积大，SQ1-直处于动作状态，直到退回为止。除了上面的一些器件以外还有极限行程开关SQ4 (X5),紧急开关(XI),当它们被动 作后系统的输出全部禁止。资料内容仅供您学习参考.如有不当之处.话联系改正或者删除#资料内容仅供您学习参考.如有不当之处请联系改正或者删除2 . 6系统工作梯形图资料内容仅供您学习参考.如有不当之处话联系改正或者删除#M8034| I1 SET | SOSOS2O_0D- SET YOO Y1X2O 6SRT S21O Y1S21DD-X5X3H SET 1M803-44 SET IS22oS22DCTOK10SZ30D-S3O43DO vi Y
13、5X2o1 卜 rT IS4O -OdS32-0D-S33tlOO2OYSX41 IO30卜（M8034）资料内容仅供您学习参考.如有不当之处诘联系改正或者删除根据设计好的的状态图，梯形图就很容易编写了，这属于技术问题了。2. 7程序指令表LD M8002SETS31SETSOOUTY1STLSOLDX5RSTYOSETM8034LDXOLDX3SETS20SETS40STLS20STLS40SETYOOUTT1OUTY1K10OUTY5LDT1LDX2SETS32SETS21STLS32STLS21OUTY2OUTY1LDIX2LDX3SETS33SETS22STLS33LDX5OUTY2S
14、ETM8034OUTY5STLS22LDX4OUTTOOUTSOK10RETLDTOLDXISETS23SETM8034STLS23ENDOUTY2OUTY5LDX4SETS30STLS30OUTY1OUTY5LDX2四. 软件调试由于是对加工棉纺锭子锭脚多工步机床控制，所以在实验室里只能进行模 拟仿真了。开始我们先将设计好了的程序直接输入到编程器里，然后按照上面 的I/O地址分配图进行接线。接着就开始运行程序了，看是否和我们期望的效 果一致。为了能模拟SQ1我们把它接到了双稳态开关。开始运行程序，按下按 钮相当于遇到了相应的行程开关。当模拟运行到了第二工步时没经过快进的状 态，就直接进入到了工进状态。由于工进状态只比快进状态少输出一个Y5,因 此我们以为是少输入了 Y5的指令。于是我们检查程序，发现没有少输出Y5。 于是乎就把问题指向了快进与工进之间的转换条件SQ1.接着我们一
