四工位臥式鏜銑組合機(jī)床控制系統(tǒng)

1、沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙 No課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 四工位臥式鏜銑組合 機(jī)床控制系統(tǒng)課設(shè) 設(shè)計(jì)名稱：機(jī)電傳動(dòng)控制班級(jí)學(xué)號(hào)：1001011107學(xué)生姓名：華明亞指導(dǎo)教師： 李 巖2012年 12 月 24日成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)生姓名蔡佳威班級(jí)學(xué)號(hào)1001011107專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)題目四工位臥式鏜銑組合機(jī)床控制系統(tǒng)評(píng)語(yǔ)組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?年 月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué) 院機(jī)械學(xué)院專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化學(xué)生姓名蔡佳威班級(jí)學(xué)號(hào)1001011107課程設(shè)計(jì)題目四工位臥式鏜銑組合機(jī)床控制系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）完成課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)所要求的控制循環(huán)。 2）按停止按鈕，完成當(dāng)前

2、循環(huán)后再停。3）要求可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、單周期、連續(xù)控制。設(shè)計(jì)要求：1）畫(huà)出端子分配圖和順序功能圖2）設(shè)計(jì)并調(diào)試PLC控制梯形圖3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:進(jìn)度安排：1）理解題目要求，查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案 1天2）PLC梯形圖設(shè)計(jì)與調(diào)試 3天3）說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě) 0.5天4）答辯 0.5天指導(dǎo)教師： 2012年11月27日專業(yè)負(fù)責(zé)人：2012年11月27日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：201 年 月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)第七組1設(shè)計(jì)題目：四工位臥式鏜銑組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）完成課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)所要求的控制循環(huán)。 2）按停止按鈕，立即停。3）按復(fù)位按鈕，所有滑臺(tái)回原位，動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)停止。4）要求可以實(shí)現(xiàn)

3、手動(dòng)、自動(dòng)。3設(shè)計(jì)要求：1）畫(huà)出端子分配圖和順序功能圖2）設(shè)計(jì)并調(diào)試PLC控制梯形圖3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4進(jìn)度安排：1）理解題目要求，查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案 1天2）PLC梯形圖設(shè)計(jì)與調(diào)試 3天3）說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě) 0.5天4）答辯 0.5天指導(dǎo)教師： 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 主管院長(zhǎng)： 2012年12月 24日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)目錄0前言51課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求61.1、課程設(shè)計(jì)的任務(wù)61.2、課程設(shè)計(jì)的基本要求72總體設(shè)計(jì)82.1、 PLC選型82.2、PLC端子接線103PLC程序設(shè)計(jì)133.1、 設(shè)計(jì)思想133.2、 順序功能圖143.3、 PLC梯形圖154程序調(diào)試說(shuō)明255結(jié)束語(yǔ)266參考文獻(xiàn)260 前言

4、本次課程設(shè)計(jì)的目的是掌握機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理、PLC控制電路的設(shè)計(jì)方法以及繼電器接觸器控制電路的PLC改造方法。掌握機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中繼電器接觸器控制和PLC控制的基本原理、設(shè)計(jì)方法及兩者的關(guān)系。掌握常用電器元件的選擇方法。具備一定的控制電路的分析能力與設(shè)計(jì)能力。 德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門(mén)子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門(mén)子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠

5、性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。 SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求1.1、 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 該機(jī)床有四個(gè)工位，三個(gè)動(dòng)力頭。第一工位是裝卸工位，第二到第四工位的三個(gè)動(dòng)力頭可以同時(shí)對(duì)相應(yīng)工位夾具上的工件進(jìn)行加工。

6、工作臺(tái)每次轉(zhuǎn)位90度，轉(zhuǎn)過(guò)360度完成一個(gè)工件的所有加工。機(jī)床的動(dòng)作包括：工作臺(tái)的抬起、回轉(zhuǎn)、落下夾緊；夾具的夾緊、松開(kāi)；三個(gè)滑臺(tái)各自的向前切削、向后退回。流程圖如圖1所示。圖1 機(jī)床總控流程圖1.2、 課程設(shè)計(jì)的基本要求（1）要求有三種工作方式：手動(dòng)、單周期、連續(xù)。（2）連續(xù)時(shí)，循環(huán)3次結(jié)束，聲光間斷報(bào)警5秒。（3）畫(huà)出端子分配圖和順序功能圖。（4）設(shè)計(jì)并試調(diào)PLC控制梯形圖。 （5）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2 總體設(shè)計(jì)2.1、 PLC選型主機(jī)：選擇西門(mén)子系列作為系統(tǒng)的工作主機(jī)。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)來(lái)確定PLC型號(hào)，為滿足控制要求該系統(tǒng)需要有33輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)。因此采用S7-200 CPU 226 AC/

7、DC/繼電器型（圖2）工作主機(jī)。其基本參數(shù)如下：本機(jī)數(shù)字輸入：24路數(shù)字量輸入本機(jī)數(shù)字輸出：16路數(shù)字量輸出內(nèi)部存儲(chǔ)器位：256位定時(shí)器總數(shù)：256定時(shí)器計(jì)數(shù)器總數(shù)：256計(jì)數(shù)器電源電壓允許范圍：AC85264V輸入電流僅CPU/最大負(fù)載：40/160 mA,AC240V電壓范圍：DC20.428.8V電流限制：約1.5A由于該系統(tǒng)要求33個(gè)輸入點(diǎn)16個(gè)輸出點(diǎn)S7-200 CPU226不能滿足點(diǎn)數(shù)要求，因此采用EM223DI8/DO8DC24/繼電器型和EM221DI8DC24/繼電器型擴(kuò)展模塊增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)。CPU總I/O點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)，系統(tǒng)要求的I/O總點(diǎn)為49點(diǎn)。CPU總I/O點(diǎn)數(shù)=（1

8、.11.3）系統(tǒng)要求的I/O總點(diǎn)數(shù)。所以滿足設(shè)計(jì)要求。圖2 CPU 226 AC/DC/ 繼電器端子連接器 按照工作要求及工作條件選用三相異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y132M-6型，額定功率4KW，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速為960r/min，額定電流9.4A。接觸器型號(hào)CJX2-32,額定電流32A。熱繼電器型號(hào)JR20-63,32-47A熱繼電器。熔斷器型號(hào)RT14-32,適用與交流50HZ，額定電壓交流380V，額定電流至32A的配電線路中，作過(guò)載和短路保護(hù)。圖3 正反轉(zhuǎn)電機(jī)2.2、 PLC端子接線表1 I/O端子分配輸入輸出功能地址功能地址手動(dòng)I0.0工件夾緊Q

9、0.0單周期I0.1工件松開(kāi)Q0.1連續(xù)I0.2工作臺(tái)夾緊Q0.2啟動(dòng)I0.3工作臺(tái)松開(kāi)Q0.3停止I0.4工作臺(tái)上升Q0.4工件夾緊限位I0.5工作臺(tái)下降Q0.5工件松開(kāi)限位I0.6工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90度Q0.6工作臺(tái)夾緊限位I0.71滑臺(tái)向前切削Q1.0工作臺(tái)松開(kāi)限位I1.01滑臺(tái)退后Q1.1工作臺(tái)上升限位I1.12滑臺(tái)向前切削Q1.2工作臺(tái)下降限位I1.22滑臺(tái)后退Q1.3工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)限位I1.33滑臺(tái)向前切削Q1.41滑臺(tái)前進(jìn)限位I1.43滑臺(tái)后退Q1.51滑臺(tái)后退限位I1.53個(gè)動(dòng)力頭轉(zhuǎn)動(dòng)Q1.62滑臺(tái)前進(jìn)限位I1.6放工件Q1.72滑臺(tái)后退限位I1.7取工件Q2.03滑臺(tái)前進(jìn)限位I2.0聲

10、報(bào)警Q2.13滑臺(tái)后退限位I2.1光報(bào)警Q2.2手動(dòng)工件夾緊I2.2手動(dòng)工件松開(kāi)I2.3手動(dòng)工作臺(tái)夾緊I2.4手動(dòng)工作臺(tái)松開(kāi)I2.5機(jī)械手下限位I2.6機(jī)械手上限位I2.71滑臺(tái)手動(dòng)前進(jìn)I3.01滑臺(tái)手動(dòng)后退I3.12滑臺(tái)手動(dòng)前進(jìn)I3.22滑臺(tái)手動(dòng)后退I3.33滑臺(tái)手動(dòng)前進(jìn)I3.43滑臺(tái)手動(dòng)后退I3.5手動(dòng)工作臺(tái)上升I3.6手動(dòng)工作臺(tái)下降I3.7復(fù)位I4.0圖4 I/O端子分配圖3 PLC程序設(shè)計(jì)3.1、 設(shè)計(jì)思想 由于本次課設(shè)的設(shè)計(jì)題目是：四工位臥式鏜銑組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以由題意與機(jī)床總控制流程圖設(shè)計(jì)。根據(jù)題目可知，該控制系統(tǒng)的機(jī)床有四個(gè)工位，三個(gè)動(dòng)力頭。第一個(gè)工位為裝卸工位，其余三個(gè)

11、工位為加工工位。機(jī)床的操作流程為機(jī)械手將加工原件放入裝卸工位，工件夾緊到位后，工作臺(tái)松開(kāi)，松開(kāi)到位后，工作臺(tái)上升，直到碰到限位開(kāi)關(guān)，然后工作臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)90度，延時(shí)2s后，工作臺(tái)下降并夾緊，加工原件就到第二個(gè)加工工位，同時(shí)第一個(gè)裝卸工位又放入加工原件，夾緊到位后，工作臺(tái)向前滑，同時(shí)三個(gè)動(dòng)力頭同時(shí)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加工，然后松開(kāi)工作臺(tái)，上升旋轉(zhuǎn)，重復(fù)以上的步驟，當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)360度時(shí)，工件就加工完畢。首先根據(jù)題意畫(huà)出順序流程圖，然后通過(guò)順序流程圖再進(jìn)行I/O端口的分配，選出合適的PLC型號(hào)和具體端口。然后編寫(xiě)程序，模擬以及修改。3.2、 順序功能圖 圖5 順序流程圖3.3、 PLC梯形圖圖6 梯形圖4 程序

12、調(diào)試說(shuō)明 圖7 操作版面示意圖 上圖為四工位臥式鏜銑組合機(jī)床控制系統(tǒng)的操作版面示意圖，操作改系統(tǒng)前，需選擇為手動(dòng)，或者單周期或者連續(xù)。若調(diào)到手動(dòng)擋，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕后便可依照下面的按鈕進(jìn)行單步運(yùn)行。如果調(diào)到單周期擋，該系統(tǒng)運(yùn)行加工完畢一個(gè)工件則停止。如果調(diào)到連續(xù)擋，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕后，該系統(tǒng)加工完三個(gè)周期后就結(jié)束并進(jìn)行聲光報(bào)警。本次課設(shè)的程序通過(guò)模擬的方式進(jìn)行，有33個(gè)輸入端口，18個(gè)輸出，在仿真軟件S7-200中需添加ME233 16I/16Q 和ME221 8I兩個(gè)模塊。要注意的是S7-200仿真軟件的限位感應(yīng)器需要手動(dòng)輸入。5 結(jié)束語(yǔ) 簡(jiǎn)述課程設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)以及對(duì)本教學(xué)環(huán)節(jié)的意見(jiàn)和建議這次課程

13、設(shè)計(jì)結(jié)束了。我學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。而且通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正的學(xué)到知識(shí)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來(lái)的程序與到PLC中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過(guò)解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì)PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)我學(xué)到很多很多的的東西，既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題怎樣用理論去解決。使我進(jìn)一步提高了自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的