plc課程設(shè)計--磨床plc控制

1、<p><b>　　Plc課程設(shè)計</b></p><p>　　課題名稱：磨床PLC控制</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、摘要3</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞3</b></p>

2、;<p><b>　　引言4</b></p><p>　　二、磨床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書5</p><p><b>　　1設(shè)備概況介紹5</b></p><p>　　2 控制系統(tǒng)設(shè)計要求5</p><p>　　三、磨床PLC電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計過程6</p>&

3、lt;p><b>　　1總體方案說明6</b></p><p>　　2 PLC成型磨床電氣控制原理圖設(shè)計7</p><p>　　(1) 主電路設(shè)計7</p><p>　　(2) 主要參數(shù)計算8</p><p>　　(3) PLC控制電路設(shè)計8</p><p>　　(4)繪制 PLC

4、 控制接線圖11</p><p>　　(5) PLC控制程序設(shè)計13</p><p>　　四、PLC外部電源的設(shè)定：13</p><p>　　五、成型磨床電氣控制工藝設(shè)計17</p><p>　　六、設(shè)計總結(jié)......................................18</p><p>　　七

5、、設(shè)計參考資料19</p><p><b>　　一、摘要 </b></p><p>　　由于工廠企業(yè)中很多磨床年代久遠，其工作已遠遠達不到現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。因此有必要對舊式的常規(guī)電動機控制系統(tǒng)進行技術(shù)改造，以可編程序控制器取代常規(guī)的繼電器，以達到磨床的自動化控制。本文介紹了用可編程序控制器來對平面磨床控制系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造，簡要敘述了老式成型平面磨床的工作原理及用PL

6、C進行改造設(shè)計的方法和設(shè)計步驟，并給出PLC編程程序梯形圖。改造后的磨床工作安全可靠，系統(tǒng)運行情況良好，磨削精度更高；利用PLC控制磨床運行，實現(xiàn)了磨床啟動、停止、故障停止、緊急停止的功能，并且有手動控制和自動控制兩種控制方式，可根據(jù)運行要求靈活切換磨床的控制方式；提供過載，輕載，斷相和電壓不平衡保護；現(xiàn)場顯示運行狀態(tài)，實現(xiàn)智能化監(jiān)控。并因所吸工件的不同靈活調(diào)節(jié)電磁吸盤的電流，并且顯示數(shù)值大小。從而實現(xiàn)了磨床運行的自動化。PLC控制的特

7、點使原機床控制大大的簡單化,并且維修方便,易于檢查。節(jié)省大量的繼電器元件,使機床的工作效率更高。該項技術(shù)還可推廣應用于其他輔機設(shè)備或其他領(lǐng)域的自動化控制改造中。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞 </b></p><p>　　可編程序控制器 成型磨床 改造</p><p><b>　　引言</b><

8、;/p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，中、小批量零件的生產(chǎn)占產(chǎn)品數(shù)量的比例越來越高，零件的復雜性和精度要求迅速提高，傳統(tǒng)的普通磨床已經(jīng)越來越難以適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，制造業(yè)的競爭已從早期降低勞動力成本、產(chǎn)品成本，提高企業(yè)整體效率和質(zhì)量的競爭發(fā)展到全面滿足顧客要求、積極開發(fā)新產(chǎn)品的競爭，將面臨知識——技術(shù)——產(chǎn)品的更新周期越來越短，產(chǎn)品批量越來越小，而對質(zhì)量、性能的要求更高，同時社會對環(huán)境保護、綠色制造的意識不斷加強。因

9、此敏捷先進的制造技術(shù)將成為企業(yè)贏得競爭和生存、發(fā)展的主要手段。但新機床購置費用高，且生產(chǎn)準備周期長。因此對原有機床的現(xiàn)代化改造顯得尤為重要。而用plc改造老機床有很多優(yōu)點：⑴節(jié)省資金，減少投資額，交貨期短 機床的plc改造，可大大減少資金的投入，同購置新機床相比，一般可節(jié)省60 % ～80 % 的費用，改造費用低。特別是大型、特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機床改造，只需花新機床購置費的1/3?？梢猿浞掷矛F(xiàn)有地基，不必像購入新設(shè)備那樣重新

10、構(gòu)建地基。 ⑵性能穩(wěn)定可靠因原機床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應力變形而影響精度，且各部件已經(jīng)長期磨合，使改造后的機床性能穩(wěn)定可靠，質(zhì)量好，可作為新設(shè)備繼</p><p>　　二、磨床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　1設(shè)備概況介紹</b></p><p>　　本機床用于各種特殊要求型面的磨削加工，機床有四臺電動機拖動，

11、及磨頭電動機拖動砂輪高速旋轉(zhuǎn)，采用JW11—4(0.6kw),單向連續(xù)工作。油泵電動機拖動油泵向液壓系統(tǒng)供油，采用JO2—14—4(0.8kw) 單向連續(xù)工作。磨頭升降電動機帶動砂輪架上下移動，采用JW11—4正反轉(zhuǎn)工作。吸塵電動機供磨削加工中吸塵用，采用JW11—4驅(qū)動。</p><p>　　加工時，工件置于電磁吸盤（36V/1.2A）上，加工完畢退磁取下工件。</p><p>　　2

12、控制系統(tǒng)設(shè)計要求</p><p>　　1) 為調(diào)整砂輪位置，磨頭升降采用點動控制。為了停位準確，應有制動控制（采用能耗制動）。上下極限位置應有位置保護。在磨削加工中應保證砂輪架不能升降移動。</p><p>　　2)磨頭砂輪運轉(zhuǎn)與電磁吸盤之間，應有電氣連鎖環(huán)節(jié)，其要求是：只有在電磁吸盤通電并處于充磁吸著工件時，才能啟動砂輪電動機。磨削中，一旦發(fā)生失磁，砂輪電動機應自動停止運轉(zhuǎn)，以確保安全。

13、為了修整砂輪，在吸盤不通電時，應能單獨啟動砂輪電動機。</p><p>　　3)要有照明和必要的燈光顯示。</p><p>　　4) 設(shè)置必要電氣保護與聯(lián)鎖。</p><p>　　三、磨床PLC電氣控制系統(tǒng)總體設(shè)計過程</p><p><b>　　1 總體方案說明</b></p><p>　　1)

14、 油泵電動機、磨頭電動機、磨頭升降電動機、吸塵電動機分別由電動機MA1、MA2、MA3、MA4拖動。</p><p>　　2)砂輪位置調(diào)整，磨頭升降采用點動控制。為了停位準確，應有采用能耗制動。</p><p>　　3) 上下極限位置應有位置保護。在磨削加工中應保證砂輪架不能升降移動。</p><p>　　4)采用熱繼電器實現(xiàn)過載保護，用以完成各個電動機系統(tǒng)的過載保

15、護。</p><p>　　5) 主電路用斷路器，各負載回路和控制回路以及PLC控制回路采用熔斷器，實現(xiàn)短路保護。</p><p>　　6) 電控箱設(shè)置在控制室內(nèi)?？刂泼姘迮c電控箱內(nèi)的電器板用BVR型銅導線連接，電控箱與執(zhí)行裝置之間采用端子板連接。</p><p>　　7) PLC選用繼電器輸出型。</p><p>　　8) PLC自身配有24

16、V直流電源，外接負載時考慮其供電容量。PLC接地提高抗干擾能力。</p><p>　　2 PLC成型磨床電氣控制原理圖設(shè)計</p><p>　　(1) 主電路設(shè)計 </p><p>　　成型磨床電氣控制系統(tǒng)主電路如圖2-1所示。</p><p>　　圖--2 成型磨床電氣控制系統(tǒng)主電路</p><p>　　1) 主回

17、路中交流接觸器KM1、KM2、分別控制油泵電動機M1、砂輪電動機M2和吸塵電動機M3；交流接觸器KM3、KM4控制、磨頭電動機M4升降。</p><p>　　2) 電動機M1、M2、M3、M4由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4實現(xiàn)過載保護。</p><p>　　3) QG為電源總開關(guān)，既可完成主電路的短路保護，又起到分斷三相交流電源的作用，使用和維修方便。</p>&l

18、t;p>　　4) 熔斷器FU1、FU2、FU3分別實現(xiàn)各負載回路的短路保護。FU4、FU5分別完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護。</p><p>　　(2) 主要參數(shù)計算</p><p>　　1) 斷路器QG為供電系統(tǒng)電源開關(guān)，其主回路控制對象為電感性負載交流電動機，斷路器過電流脫扣值按電動機起動電流的1.7倍整定。成型磨床有0.8kW負載電動機一臺，起動電流較大，其余三臺

19、為0.6kW，起動電流較小，而且工藝要求4臺電動機單獨起動運行，因此可根據(jù)0.8kW電動機選擇自動開關(guān)QG脫扣電流IQG：</p><p>　　IQG＝1.7IN，選用IQG的斷路器。</p><p>　　2) 熔斷器FU熔體額定電流IFU。以曝氣風機為例，IFU≥2IN，選用IFU的熔體。其余熔體額定電流的選擇。</p><p>　　3) 熱繼電器的選擇請參考有關(guān)

20、技術(shù)手冊，負載額定電流的1.2倍。</p><p>　　4)能耗制動參數(shù)計算</p><p>　　制動電流ID＝1.5IN 直流電壓UD＝RID </p><p>　　整流變壓器二次側(cè)交流電流I2 ＝ID /0.9</p><p>　　電壓U2＝UD/0.9 整流變壓器容量S= I2 U2&

21、lt;/p><p>　　(3) PLC控制電路設(shè)計 </p><p>　　包括PLC硬件結(jié)構(gòu)配置及PLC控制原理電路設(shè)計。</p><p>　　1) 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計。了解各個控制對象的驅(qū)動要求，如：驅(qū)動電壓的等級、負載的性質(zhì)等；分析對象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量；確定所控制參數(shù)的精度及類型，如：對開關(guān)量、模擬量的控制、用戶程序存儲器的存儲容量等，選擇適合

22、的PLC機型及外設(shè)，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。</p><p>　　控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配</p><p>　　表--3，--4分別為成型磨床電氣控制系統(tǒng)PLC輸入和輸出接口功能表。</p><p>　　表--3成型磨床電氣控制系統(tǒng)PLC輸入接口功能表</p><p>　　表--4成型磨床電氣控制系統(tǒng)PLC輸出接口功能表</p>

23、;<p><b>　　制定電氣元件目錄表</b></p><p>　　表--5成型磨床電氣控制系統(tǒng)元器件目錄表</p><p><b>　　PLC系統(tǒng)選型</b></p><p>　　從上面分析可知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點14個，開關(guān)聯(lián)輸出點14個，所以選用FX2N-48繼電器輸出型。</p>

24、<p>　　(4)繪制 PLC 控制接線圖</p><p>　　1) 根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路原理圖，繪制PLC控制電路。圖--6為成型磨床PLC控制電路原理圖。</p><p>　　2) KM3和KM4接觸器線圈支路與KM6和KM7接觸器線圈支路，設(shè)計了互鎖電路，以防止誤操作故障。</p><p>　　3) PLC輸入回路中，信號電

25、源由PLC本身的24V直流電源提供，所有輸入COM端短接后接入PLC電源DC24V的（＋）端。輸入口如果有有源信號裝置，根據(jù)驅(qū)動的負載的電壓來選擇合適的交、直流電源。</p><p>　　4) PLC采用繼電器輸出，每個輸出點額定控制容量為AC250V，2A。</p><p>　　5) 根據(jù)上述設(shè)計，對照主回路檢查交流控制回路、PLC控制回路、各種保護聯(lián)鎖電路、PLC控制程序等，全部符合設(shè)

26、計要求后，繪制出最終的電氣原理圖。</p><p>　　圖--6成型磨床PLC控制I/O分配圖</p><p>　　(5) PLC控制程序設(shè)計</p><p>　　1) 程序設(shè)計。根據(jù)控制要求，建立成型磨床控制流程圖，如圖1-4所示，表達出各控制對象的動作順序。</p><p>　　2) 系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試。空載靜態(tài)調(diào)試時，針對運行的程序檢查硬件接

27、口電路中各種邏輯關(guān)系是否正確。調(diào)試過程中盡量接近實際系統(tǒng)，并考慮到各種可能發(fā)生的情況，作反復調(diào)試，出現(xiàn)問題及時分析、調(diào)整程序或參數(shù)。</p><p>　　3) 系統(tǒng)動態(tài)調(diào)試及運行。在動態(tài)帶負載狀態(tài)下調(diào)試，密切觀察系統(tǒng)的運行狀態(tài)，。遇到問題及時停機，分析產(chǎn)生問題的原因，提出解決問題的方法，同時做好詳盡記錄，以備分析和改進。</p><p>　　設(shè)計程序設(shè)計注意事項：</p>&

28、lt;p>　　1）遵循梯形圖設(shè)計基本原則,在不增加硬件元器件的基礎(chǔ)上運用一些輔助元件和觸點使電路結(jié)構(gòu)清晰；</p><p>　　2)分離交織在一起的電路，載體信徒設(shè)計時，將各線圈的控制電路分離開，這樣處理增加了觸點，電路會跟清晰；</p><p>　　3）中間單元的設(shè)置，在梯形圖中設(shè)置該電路控制的輔助繼電器；</p><p>　　4）復雜電路的等效設(shè)計；<

29、;/p><p>　　5）盡量減少PLC的輸入信號和輸出信號:</p><p>　　6)一個輸入繼電器的常開或常閉觸點可以多次使用；</p><p>　　7）軟件互鎖與硬件互鎖；</p><p>　　8）梯形圖電路優(yōu)化設(shè)計。</p><p>　　四、PLC外部電源的設(shè)定：</p><p>　　輸出端應

30、根據(jù)外部負載額定電壓設(shè)定，還要設(shè)定必要的短路保護；</p><p>　　輸入端電源由PLC自身24V直流電源提供。</p><p>　　圖--7成型磨床PLC控制流程圖</p><p>　　成型磨床PLC控制程序如圖--8所示。</p><p>　　圖--8成型磨床PLC控制梯形圖程序</p><p><b>

31、;　　程序清單：</b></p><p>　　圖--9成型磨床PLC控制指令程序</p><p>　　五、成型磨床電氣控制工藝設(shè)計</p><p>　　按設(shè)計要求設(shè)計繪制電器板電器元器件平面圖、控制面板電器平面圖及相關(guān)電氣接線圖。</p><p>　　1) 先根據(jù)控制系統(tǒng)要求和電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)，確定電器元器件的總體布局以及控制面

32、板上應安裝的電器元件。本系統(tǒng)在成型磨床現(xiàn)場設(shè)計安裝的電器元件和動力設(shè)備有：電動機等。電控箱內(nèi)電器板上安裝的電器元件有：斷路器、熔斷器、隔離變壓器、PLC、接觸器、中間繼電器、熱繼電器和端子板等。在控制面板上設(shè)計安裝的電器元件有：控制按鈕、旋鈕開關(guān)、各色指示燈等。</p><p>　　2) 依據(jù)用戶要求滿足操作方便、美觀大方、布局均勻?qū)ΨQ等設(shè)計原則，繪制電控箱電器板元件布置圖、電器面板元件布置圖，如圖--10圖--

33、11所示。進出引線采用接線端子板連接，接線圖略。</p><p>　　3) 依據(jù)電器元件布置圖及電器元器件的外形尺寸、安裝尺寸，繪制電器板（絕緣板、鍍鋅鐵板或架）、控制面板（有機玻璃板、鋁板或鐵板等）、墊板（有機械強度的絕緣板或鍍鋅板）等零部件加工圖。圖中應注明外形尺寸、安裝孔徑、定位尺寸與公差、板材厚度以及加工要求等。本設(shè)計所涉及的鈑金加工技術(shù)圖從略。</p><p>　　4) 依據(jù)電器

34、安裝板、控制面板尺寸設(shè)計電控箱，繪制電控箱安裝圖。本設(shè)計從略。</p><p>　　至此，基本完成了成型磨床系統(tǒng)要求的電氣控制原理設(shè)計和工藝設(shè)計任務(wù)。</p><p><b>　　劃分組件的原則是：</b></p><p>　　(1)把功能類似的元件組合在一起；</p><p>　　(2)盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，同

35、時把接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中；</p><p>　　(3)讓強弱電控制器分離，以減少干擾；</p><p>　　(4)為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起；</p><p>　　(5)為便于檢查與調(diào)試，把需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護和易損元件組合在一起。</p><p>　　3   電器元件布置圖的設(shè)計與

36、繪制</p><p>　　電氣元件布置圖是某些電器元件按一定原則的組合。電器元件布置圖的設(shè)計依據(jù)是部件原理圖、組件的劃分情況等。設(shè)計時應遵循以下原則：</p><p>　　(1)同一組件中電器元件的布置應注意將體積大和較重的電器元件安裝在電器板的下面，而發(fā)熱元件應安裝在電氣箱(柜)的上部或后部，但熱繼電器宜放在其下部，因為熱繼電器的出線端直接與電動機相連便于出線，而其進線端與接觸器直接相連

37、接，便于接線并使走線最短，且宜于散熱；</p><p>　　(2)強電弱電分開并注意屏蔽，防止外界干擾；</p><p>　　(3)需要經(jīng)常維護、檢修、調(diào)整的電器元件安裝位置不宜過高或過低，人力操作開關(guān)及需經(jīng)常監(jiān)視的儀表的安裝位置應符合人體工程學原理；</p><p>　　(4)電器元件的布置應考慮安全間隙，并做到整齊、美觀、對稱，外形尺寸與結(jié)構(gòu)類似的電器可安放在一

38、起，以利加工、安裝和配線。若采用行線槽配線方式，應適當加大各排電器間距，以利布線和維護</p><p>　　圖--10 電控箱電器面板元件布置圖 圖--11 電控箱電器板元件布置圖</p><p><b>　　六、設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過近一周的設(shè)計圓滿的完成了這次課程設(shè)計，本次課程設(shè)計讓我受益匪淺。</p>

39、<p>　　我的課程設(shè)計題目是成型磨床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，隨著科技的發(fā)展電氣自動化控制將會發(fā)展越來越迅速，PLC控制更是為電氣控制提供了一條便捷通道。我的課程設(shè)計必須結(jié)合機電傳動、PLC控制、電氣控制等的知識來設(shè)計。課程設(shè)計的前幾天，我充分的搜尋各種有用資料，參考書，為這次課程設(shè)計順利完成做好了準備。</p><p>　　設(shè)計過程中讓我對前段時間學習的機電傳動控制與可控制編程等學科有了更進一步的認識

40、。我們經(jīng)過了金工實習對磨床的結(jié)構(gòu)及運動形式早已了解，通過查閱資料我了解了磨床的電力拖動與電氣控制要求，對元器件的選擇也有了了解。</p><p>　　但是我們學習的都是課本上的知識，不能得心應手，必須反復推敲。這次課程設(shè)計讓我們有了對工廠電氣控制設(shè)備有了一定的了解，我們必須把理論與實踐結(jié)合起來解決我們遇到的問題，只有這樣我們才能不斷的發(fā)現(xiàn)問題解決問題。</p><p>　　本次課程設(shè)計遇到

41、的最大問題是ＰＬＣ的總接線與繪制各個工藝圖，我采用的是ＣＡＤ做圖，無形中讓我對ＣＡＤ知識也有了進一步的加深。PLC控制電路設(shè)計讓我對ＰＬＣ的選型，Ｉ／Ｏ分配，及ＰＬＣ編程等知識有了新的認識。</p><p>　　這次課程設(shè)計，我通過比較發(fā)現(xiàn)PLC編程控制電器，比繼電器控制電器方便，表現(xiàn)在:電路原理清晰，控制可靠性高，維護方便，故障診斷容易等。所以電氣改造可以提高生產(chǎn)效率節(jié)省成本等。</p><

42、p>　　我這次設(shè)計的成型磨床控制電路涉及到能耗制動電路，電機正反轉(zhuǎn)電路，短路保護，過載保護電路等電路，PLC輸出端的電源選擇不同的交、直流電壓，輸入端采用本身提供的電源，PLC編程梯形圖和指令代碼，繪制電控箱電器板元件布置圖等設(shè)計，經(jīng)過自己一步一步的努力克服各種難題，是我的課程設(shè)計終于完成了，看到自己的作品呈現(xiàn)在自己面前心中充滿喜悅之情。</p><p>　　課程設(shè)計給了我發(fā)揮的場地，讓我掌握了機床電氣控制

43、與PLC編程的應用技術(shù)，讓我再一次的把學習到的理論知識運用到實踐中去，從實踐中反饋回來了新的知識將是我今后進一步努力征服的目標！</p><p><b>　　七、設(shè)計參考資料 </b></p><p>　　【1】方承遠 工廠電氣控制技術(shù) 機械工業(yè)出版社 2000.4</p><p>　　【2】王淑英 電氣控制與PLC應

44、用技術(shù) 機械工業(yè)出版社 1998.7</p><p>　　【3】吳麗 電氣控制與PLC應用技術(shù) 機械工業(yè)出版社 2001.3</p><p>　　【4】韓洪濤 機械加工設(shè)備與工裝　　 高等教育出版社 1999.4</p><p>　　【5】張運波 工廠電氣控制技術(shù) 高等教育出版社 1998.6</p>