PLC课程设计组合机床加工过程PLC自动控制设计.doc

1、摘要本课题主要研究的是用PLC自动控制液压滑台式自动攻丝组合机床的加工过程。 液压滑台式自动攻丝组合机床经系统通电后能自动完成工件的攻丝加工。该机床由床身、液压滑台、夹具、攻螺纹动力头和液压系统组成。液压滑台的移动包括前进、后退和慢速前进，其中滑台前进、后退分别由液压换向阀1YY、3YY控制，滑台慢速向前由1YY与2YY控制。而液压系统的液压阀可以通过控制凸轮来控制，电气系统不参与，只需启动控制凸轮电机即可。该系统通过PLC的控制，滑台的移动将严格按照规定的时序同步进行，使两种运动密切配合，生产效率大大提高。关键字：组合机床 PLC控制 程序设计 调试目录第一章 设计任务 .1第二章 总体方案

2、选择和控制方式选择2第三章 电路图的设计3第四章 控制程序的设计6小结.10参考文献.11第一章 设计任务1.1 控制要求：如图11，,是一台液压滑台式自动攻丝组合机床及其工作循环图。该机床的攻螺纹动力头安装在液压驱动的滑台上。滑台在原位启动后，快速向前到设定的位置时转为慢速前进，滑台前进到达攻丝进给位置时停止前进，转为攻螺纹主轴转动。主轴正转，丝锥离开原位向前攻入，攻螺纹到达规定深度时，主轴快速制动，接着反转，丝锥退出，丝锥退到原位即快速制动，同时滑台快速退回，到达原位停下。电气执行元件为：滑台前进后退分别由液压换向阀1YY、3YY控制，滑台慢速向前由1YY与2YY控制，攻螺纹机主轴电动机由

3、1KM、2KM控制正反转。行程开关安排：滑台原位：1SQ 滑台终点：3SQ 丝锥原位：4SQ 丝锥终点：5SQ图11 液压滑台式自动攻丝组合机床1.2 设计要求： 1.2.1 PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 1.2.2 编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本1.2.3 根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL编程，还可以采用组合方式编程。1.2.4 编写的需要输入PLC，调试通过。第二章 总体方案选择和控制方式选择2.1总体方案的选择2.1.

4、1按下启动按钮SB1,系统通电，假设液压滑台在原位SQ1动作，且液压系统压力正常。2.1.2，同时,液压电磁换向阀YY1得电，液压滑台开始快速向右移动。到达指定位置时，限位开关SQ2动作，电磁换向阀YY2得电，此时，滑台开始慢速向右移动。滑台前进到达攻丝进给位置时，限位开关SQ3动作，YY1和YY2同时断电。滑台停止前进。2.1.3同时KM3闭合，启动冷却泵电动机M2供给冷却液。同时，启动攻丝动力头电动机M1正转，即KM1闭合。丝锥离开原位开始向右攻入，攻螺纹到达规定的深度时，限位开关SQ5动作，制动电磁铁DL得电，攻丝动力头制动。2.1.4 延迟2秒后攻丝动力头电动机M1反转，即KM2闭合，

5、同时丝锥退出。退到丝锥原位时，限位开关SQ4动作，攻丝动力头电动机M2制动，即制动电磁铁得电，电机制动，停止转动。延迟2秒后，液压电磁换向阀YY3得电，滑台快速退回，到达原位，当滑台原位限位开关SQ1动作，滑台停止。整个加工过程结束。2.2 控制方案的选择 因为PLC控制系统：2.2.1 它的继电控制系统设计周期短，更改容易，接线简单，成本低。2.2.2 它能把计算机的许多功能和继电系统结合起来，但编程比计算机简单易学，操作方便。2.2.3 系统通用性强。 所以，本设计使用PLC控制系统。第三章 电路图的设计3.1主电路的设计根据题目的设计要求和总体方案，主电路图3-1所示。 图3-1 主电路

6、3.1.1 攻螺纹动力头电动机M1正转由KM1控制，反转由KM2控制，FR1过载保护，FU1短路保护。3.1.2 冷却泵电动机由KM3控制，FR2过载保护，FU2短路保护。3.1.3 主电路采用空气开关，各个电动机采用三相交流电动机。3.2控制电路的设计全部控制均为开关量控制，根据要求选用S7-300系列PLC3.2.1 PLC选择与配置根据输入、输出点数和控制要求，本系统由S7-300来控制。3.2.2 PLC I/O地址分配及外部接线图设计表3-1 PLC I/O地址分配输入信号输出信号名称代号地址名称代号地址启动按钮SB1I0.0攻螺纹动力头电机M正转接触器KM1Q0.0停止按钮SB2I

7、0.1攻螺纹动力头电机M反转接触器KM2Q0.1滑台原位限位开关SQ1I0.2冷却泵电动机接触器KM3Q0.2快进终点限位开关SQ2I0.3液压电磁换向阀1YY1Q0.3滑台终点限位开关SQ3I0.4液压电磁换向阀2YY2Q0.4丝锥原位限位开关SQ4I0.5液压电磁换向阀3YY3Q0.5丝锥终点限位开关SQ5I0.6制动电磁铁DLQ0.6图3-2 PLC外部接线图设计第四章 控制程序的设计4.1 顺序功能图的设计 根据I/O地址的分配和PLC的外部接线，以及组合机床自动加工过程，其顺序功能图如下： 图4-1 组合机床自动加工过程顺序功能图4.2 梯形图的设计由顺序功能图以及组合机床的加工过程

8、，其梯形图设计方案如下：图4-2 梯形图 小结通过这次持续了两周的PLC课程设计，我从中更加了解了PLC技术的应用，尤其是通过PLC的应用，使机床与PLC结合，可以轻松的完成规定的工作，可以在很大程度上减小工人的工作量，提高加工的质量和效率，同时也可以避免了工人发生一些危险。由于PLC技术都是通过程序控制整个加工过程，能够使机器严格按照编好的程序执行，而工人工作的时，难免会犯一些错误，而这些错误有可能引发危险。因此，PLC技术的应用，从一定程度上，保护了工人作业的安全。此次设计主要是利用PLC控制组合机床自动加工的过程。我通过查资料并参考相关其他机床的PLC控制的设计学习，基本掌握了PLC设计

9、的步聚和基本方法。通过对题目的反复研究，了解了组合机床整个工作过程，然后设计主电路，分配I/O口地址，PLC电路原理图的接线，以及画出顺序功能图，最后设计梯形图。其中，在这过程中，不断的犯一些错误，也通过请教同学，请教刘老师，基本一步步完成了这次课程设计。 通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。尤其的是梯形图，和顺序功能图，原本不太理解的知识，在这次课程设计中，也更加了解和巩固了。同时我也能更加熟练的画出顺序功能图和梯形图。在对理论的运用中，提高了我的工程素质，在没有做课程设计之前，我对知识的撑握都是片面的，大体的，对知识的一些细节不加

10、重视，从而造成了这次课程设计的过程中出现一些细节错误。当我把自己设计出来的程序通过PLC上机调试模拟时，发现程序不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。当然，在通过请教老师和查资料解决问题的同时，我对PLC 的理解得到加强，对一些细节基本都掌握了。 有很多设计理念来源于实际，只有通过多实践，才能从中找出最适合的设计方法。在这次的设计中，我受益匪浅。我学会了做任何事情都应该注意好每一个细节，学习态度要端正。如果遇到不懂的问题，应多问问周围的人，或者敢于向老师提问。最后，非常感谢刘老师在这次课程设计的过程中对我耐心的指导，认真回答我提出的每一个问题，同时也给我比较好的解决问题方案。谢谢。参考文献1 王永华. 现代电器控制及PLC应用技术. 北京：北京航空航天大学出版社，20072 李岚.电力拖动与控制.北京：机械工业出版社,20113 何琼. PLC应用技术. 北京：科学出版社，20114 李长久，PLC原理及应用，北京：机械工业出版社，20065 张国德等，PLC原理及应用；北京：机械工业出版社,2010 6 SIEMENS公司，Step7 V5.4编程手册11