冲床控制系统设计

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1、机床电气与PLC课程设计说明书 题 目 冲 床 控 制 系 统 设 计 应 用 技 术 学院 机械设计制造及其自动化 专业 0984班 10号学生姓名 陈 强 . 指导教师 伍新 陈小异 完成日期 2012年11月30日 .湖南工程学院应用技术学院二一二年十一月湖南工程学院课程设计任务书设计题目： 冲床控制系统设计 姓名 陈 强 系别 机械工程 专业 机械设计 班级 0984 学号 10 指导老师 伍 新 陈小异 教研室主任 陈小异 一、设计要求及任务1设计要求（1）用PLC进行控制；（2）按给定的工作路线加工，且具备单周循环和自动循环两种工作方式；（3）有必要的连锁保护。2设计任务（1）绘制

2、工作流程框图或顺序功能图；（2）绘制PLC的硬件接线图，液压驱动原理图；（3）相关元器件的计算与选型，制定元器件明细表；（4）编写全程序梯形图或指令表，并通过调试；（5）编写设计说明书。二、进度安排及完成时间1设计时间：一周，2012年11月 26日至2012年11月30日。2进度安排第13周：布置设计任务，查阅资料，熟悉设计要求及任务，软硬件设计。调试程序，整理资料，撰写设计说明书，答辩，交设计作业。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)。

3、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。前 言可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易

4、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，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算

5、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。目 录第1章 概述61.1 冲床概况及控制要求6第2章 系统硬件设计72.1 控制线路设计72.11 冲床运动原理图72.12 元件选择8 2.2 PLC的I/O接线图9第3章 液压驱动原理 103.1 液压系统工作原理 10第4章 系统软件设计124.1 顺序功能图124.2 公用程序设计134.3 手动程序设计134.4 自动程序设计14结束语1

6、6致谢17参考文献17附录1 梯形图18附录2 程序清单20第1章 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。第2章 控

7、制系统的硬件设计2.1 控制主电路设计2.11 冲床运动原理图四条个限位开关分别为上限为开关SQ3、下限位开关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

8、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械手。2.12 元件选择序号名称符号型号主要技术参数数量1按钮SBLA2红、绿112组合开关SAHZ3-13320A380V23行程开关SQLX2-131自动复位44熔断器FURL1-6030A15可编程控制器PLCFX2N-48MR输入点数16输出点数512.2 PLC的I/O接线图图2-2 冲床的I/O接线图图2-2 冲床的I/O接线图 第3章 液压驱动原理图3-1所示为冲床的液压系统原理图。系统的油源为定量液压泵1，泵的最高压力由先导式溢流阀2设定以防系统过载，泵的卸荷由二位二通电磁换向阀9控制，单向阀3用于

9、防止液压油倒灌。系统的执行器为驱动滑块升降的三腔（A、B、c腔）复合液压缸。缸的升降及其运动速度的转换通过二位四通电磁换向阀4、二位三通电磁换向阀5及插装阀6和单向阀7综合控制。 3.1 液压系统的工作原理1) 快速下降 电磁铁1YA和3YA通电使换向阀9和5切换至左位和右位，液压泵1由卸荷转为供油状态，泵的压力油经阀3、阀5进入液压缸的小腔c，A腔的油液一部分通过阀6充入B腔，多余油液也进入缸的C腔。此时由于A、B、C腔相互连通，形成差动连接，所以活塞（杆）驱动滑块快速下降。 2) 冲剪下降 电磁铁1YA. 2YA. 3YA均通电使换向阀9、4、5分别切换至左位、右位、右位，液压泵l的压力油

10、经单向阀3后分为两路，一路经阀5进入缸的c腔，一路经阀4和单向阀7进入缸的B腔，A腔的油液经阀4排回油箱。此时，压力油的作用面积为B腔与c腔面积之和，因此，活塞（杆）驱动滑块以较大推力慢速下降实现冲剪加工。 3) 快速上升 电磁铁3YA通电、1YA和2YA断电使换向阀9仍然处于左位，而换向阀4、5复至左位，液压泵l的压力油经阀3和阀4进入缸的A腔，同时导通插装阀6，B腔的回油经阀6与泵的压力油汇合，一并进入A腔，同时c腔经阀5向油箱排油。由于此时液压缸A、B腔差动连接，故活塞（杆）带动滑块快速上升。 4) 停止 系统的所有电磁铁均断电，液压泵卸荷。图3.1冲床液压系统原理图 1-定量液压象2先

11、导式溢流阀；3、7-单向阀；4二位四通电磁换向阀；5-二位二通电磁换向阀；6-插装阀； 8-三腔复合液压缸；9-二位二通电磁换向阀 第4章 系统软件设计4.1 顺序功能图K10K10X17X15X16X14M0M21Y1Y4Y3Y2RT0M20001111T1Y0T0Y0SM22M23M24M25T1*X1*M8T1*（X1+M8）X3*X16*X17M8002图4-1 冲床的顺序功能图4.2 公用程序设计图4-2 冲床的公用程序设计4.3 手动程序设计手动程序用输入点X6-X13控制。每步之间互锁了其他不活动步，因此这样更安全可靠。具体程序如下:图4-3 冲床的手动程序设计4.4 自动程序设

12、计自动程序设置了单周和连续两种方式这样更容易工作和故障检查。具体梯形图程序如下：图4-4 冲床的自动程序设计结束语冲床的系统设计达到了设计要求，按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。1s后YV2接通，机械手右行。机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行(YV4接通)，加工工件。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。机械手左行(YV3接通)。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。同时设计了单周期和连续两中工作方式，在设备使用过程中出现故障还可以急停和预停。冲床采用PLC控制，接线简单，故障点少，程序简单易读，可维护性好。PLC运行稳定，故障出差率低。致谢这次课题设计能够圆满完成，应该感谢陈老师、伍老师的细心帮助。参考文献1赖指南.电气控制技术课程设计题选.湘潭：本院印刷厂2廖常初. FX系列PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，20053史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，20034孙振强.可编程控制器原理及应用教程.北京：清华大学出版社 5阮友德.电气控制与PLC实训教程.北京：人民邮电出版社，2006附录1 梯形图附录2 程序清单