數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)---主軸系統(tǒng)的plc控制設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　信息商務(wù)學(xué)院</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　學(xué)生姓名： *** 學(xué) 號(hào)： ** </p><p>　　系： 機(jī)械自動(dòng)化系 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械

2、設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　題 目： 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　——主軸系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一. 目的與

3、要求……………………………………………………………………2</p><p>　　二. 輸入輸出信號(hào)分析與PLC I/O分配圖………………………………………2</p><p>　　三. PLC的選型……………………………………………………………………4</p><p>　　3.1PLC的類型 …………………………………………………………………4</p>

4、<p>　　3.2輸入輸出模塊的選擇………………………………………………………4</p><p>　　3.3電源的選擇…………………………………………………………………4</p><p>　　3.4存儲(chǔ)器的選擇………………………………………………………………5</p><p>　　主要元器件的型號(hào)選擇………………………………………………………5</p

5、><p>　　五. 主接線圖的設(shè)計(jì)………………………………………………………………6</p><p>　　六. 梯形圖設(shè)計(jì)……………………………………………………………………8</p><p>　　七. 指令表…………………………………………………………………………8</p><p>　　7.1主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制……………………………………………

6、…………8</p><p>　　7.2 主軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制 ……………………………………………………8</p><p>　　7.3 主軸電動(dòng)機(jī)停止控制 ……………………………………………………8</p><p>　　7.4 主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)沖動(dòng)控制 ………………………………………………8</p><p>　　7.5 過載報(bào)警電路 ………

7、……………………………………………………9</p><p>　　7.6 指令表………………………………………………………………………9</p><p>　　八．主軸系統(tǒng)主電路和PLC接線圖設(shè)計(jì)……………………………………………10</p><p>　　九. 總結(jié) …………………………………………………………………………11</p><p>　

8、　十. 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………12</p><p><b>　　目的與要求</b></p><p>　　通過對(duì)某數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計(jì)，使學(xué)生熟練掌握PLC在數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)的控制作用、動(dòng)作順序與原理，并學(xué)會(huì)應(yīng)用PLC。</p><p>　　主軸的控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、制動(dòng)和沖動(dòng)。要求：<

9、;/p><p>　?、佼?dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；</p><p>　　②按下反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；</p><p>　　③當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止，并控制制動(dòng)器制動(dòng)2S；</p><p>　?、馨聪聸_動(dòng)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)0.5s，然后停止；</p><p>　?、蓦妱?dòng)機(jī)過載報(bào)警后，正/反轉(zhuǎn)按鈕、沖動(dòng)按鈕均無效。&

10、lt;/p><p>　　通過本課程設(shè)計(jì),完成</p><p>　?、佥斎胼敵鲂盘?hào)分析與PLC I/O分配圖</p><p><b>　　②PLC選型</b></p><p>　?、壑饕骷吞?hào)的選擇</p><p><b>　　④主接線圖設(shè)計(jì)</b></p>&l

11、t;p>　?、萃瓿商菪螆D設(shè)計(jì)并完成相應(yīng)指令。</p><p>　　輸入輸出信號(hào)分析與PLC I/O分配圖</p><p><b>　　外部接線圖：</b></p><p>　　圖1 PLC I/O分配圖</p><p>　　根據(jù)FX2N-48MR型PLC的外部接線圖統(tǒng)計(jì)PLC的輸入和輸出信號(hào)及其信號(hào)的性質(zhì)<

12、;/p><p><b>　?、?輸入信號(hào)：</b></p><p>　　熱繼電器 FR</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB3</p><p>　　主軸

13、電動(dòng)機(jī)M停止按鈕 SB1</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)沖動(dòng)按鈕 SB4</p><p><b>　?、?輸出信號(hào)：</b></p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)接觸器 KM1</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)接觸器 KM2<

14、;/p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)M停止接觸器 KM3</p><p>　　控制能耗制動(dòng)的時(shí)間繼電器 KT2</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)沖動(dòng)接觸器 KT1</p><p>　　蜂鳴報(bào)警器 H</p><p>　　根據(jù)以上分

15、析可列出數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)PLC的輸入和輸出點(diǎn)分配表，見表1：</p><p>　　表1 數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)PLC的輸入和輸出點(diǎn)分配表</p><p><b>　　三.PLC的選型</b></p><p>　　PLC是20世紀(jì)70年代以來以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域

16、，因?yàn)樗哂袔讉€(gè)突出的特點(diǎn)：可靠性高，抗干擾強(qiáng)；編程簡單，易于掌握；功能完善，靈活方便；體積小，質(zhì)量輕，功耗低。I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的

17、，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。</p><p><b>　　PLC選型原則：</b></p><p>　　3.1 PLC的類型</p><p>　　PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位

18、等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。</p><p>　　3.2 輸入輸出模塊的選擇</p><p>　　輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮

19、信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。考慮是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。<

20、/p><p><b>　　3.3 電源的選擇</b></p><p>　　PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓

21、電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。</p><p>　　3.4 存儲(chǔ)器的選擇</p><p>　　由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。</p>&l

22、t;p><b>　　綜上所述：</b></p><p>　　在此次課程設(shè)計(jì)中我選用FX2N-48MR，因?yàn)樗木幊滔鄬?duì)簡單易懂，是理想的可編程控制器。而在設(shè)計(jì)中的I/O點(diǎn)數(shù)在48以下，則用的是微型PLC。其基本單元中的輸入點(diǎn)按照X000—X007,X010—X017… 這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號(hào)，而輸出點(diǎn)按照YOOO—Y007,Y010—Y017…這樣的八進(jìn)制進(jìn)行編號(hào)，內(nèi)部繼電器可多次使用，

23、定時(shí)器將1ms,10ms,100ms等脈沖進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器可進(jìn)行向上向下計(jì)數(shù)。</p><p>　　主要元器件的型號(hào)選擇</p><p>　　表2 主要元器件的型號(hào)選擇</p><p><b>　　五.主接線圖的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　六.梯形圖設(shè)計(jì)</b></p>

24、;<p>　　主要控制： 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 停止 沖動(dòng) </p><p><b>　　七.指令表</b></p><p>　　7.1主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制</p><p>　　按下主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2,第一邏輯行中X1閉合，Y0接通并自鎖，第二邏輯行中Y0斷開，實(shí)現(xiàn)互鎖。</p><p>　　7.2 主

25、軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制</p><p>　　按下主軸電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3，第二邏輯行中X2閉合，Y1接通并自鎖，第一邏輯行中Y1斷開，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)互鎖。</p><p>　　7.3 主軸電動(dòng)機(jī)停止控制</p><p>　　按下主軸電動(dòng)機(jī)停止控制按鈕SB1，第三邏輯行中X3閉合，Y2接通并自鎖，第一邏輯行和第二邏輯行中X3常閉觸點(diǎn)斷開，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，得電延時(shí)

26、繼電器開始計(jì)時(shí)，使制動(dòng)系統(tǒng)一直作用于電動(dòng)機(jī)，計(jì)時(shí)夠2S時(shí)，第三邏輯行中Y4常閉觸點(diǎn)失電斷開，制動(dòng)器停止工作。</p><p>　　7.4 主軸電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)沖動(dòng)控制</p><p>　　按下主電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)沖動(dòng)按鈕SB4時(shí)，第一邏輯行中的X4閉合，主軸正轉(zhuǎn)，得電延時(shí)繼電器KT1開始計(jì)時(shí)，第一邏輯行中Y3開始接通，計(jì)時(shí)到0.5S時(shí)，正轉(zhuǎn)電路中Y3斷開，電動(dòng)機(jī)停止工作。</p><

27、;p>　　7.5 過載報(bào)警電路</p><p>　　當(dāng)主電路中載荷超過額定載荷后，主電路中熱繼電器發(fā)熱作用，使控制電路中的熔斷開關(guān)FR斷開，即各邏輯行中的常閉觸點(diǎn)X0斷開，使正、反轉(zhuǎn)按鈕、沖動(dòng)按鈕均無效。同時(shí)，報(bào)警電路中的常開觸點(diǎn)FR閉合，即第四邏輯行中的X0，使報(bào)警器開始工作，直到工作人員發(fā)現(xiàn)并斷開報(bào)警開關(guān)。</p><p><b>　　7.6 指令表 </b>

28、;</p><p><b>　　指令如下：</b></p><p><b>　　LDI X3</b></p><p><b>　　ANI X2</b></p><p><b>　　ANI Y1</b></p><p>&

29、lt;b>　　ANI Y3</b></p><p><b>　　ANI X0</b></p><p><b>　　AND X1</b></p><p><b>　　OR Y0</b></p><p><b>　　OUT Y0&l

30、t;/b></p><p><b>　　OR X4</b></p><p><b>　　OUT Y3</b></p><p><b>　　LD X2</b></p><p><b>　　OR Y1</b></p>

31、<p><b>　　ANI X3</b></p><p><b>　　ANI X1</b></p><p><b>　　ANI Y0</b></p><p><b>　　ANI X0</b></p><p><b>　　

32、OUT Y1</b></p><p><b>　　LD X3</b></p><p><b>　　OR Y2</b></p><p><b>　　ANI Y4</b></p><p><b>　　ANI Y0</b><

33、/p><p><b>　　ANI Y1</b></p><p><b>　　ANI X0</b></p><p><b>　　OUT Y2</b></p><p><b>　　OUT Y4</b></p><p><

34、;b>　　LD X0</b></p><p><b>　　OUT Y5</b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　八．主軸系統(tǒng)主電路和PLC接線圖設(shè)計(jì)</p><p><b>　　九.總結(jié)</b></p>&

35、lt;p>　　課程設(shè)計(jì)，讓我們有很多的機(jī)會(huì)實(shí)際運(yùn)用一下所學(xué)的知識(shí)，在對(duì)電氣原理圖，安裝圖等的繪制與分析，對(duì)PLC編程與調(diào)試等過程中提高了我們的動(dòng)手能力及解決實(shí)際問題的能力。</p><p>　　在這次學(xué)習(xí)后，我對(duì)接觸器控制、PLC程序控制兩者不同之處有了深刻的體會(huì)。接觸器控制具有自動(dòng)控制方法簡單、工作可靠、成本低等特點(diǎn)。大多是用于有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)，適用于固定動(dòng)作要求的控制設(shè)備，一旦工作中發(fā)生程序變化、錯(cuò)誤，就

36、需要重新配線，比較麻煩，不適用與較復(fù)雜和控制要求經(jīng)常改變的場合。PLC程序控制是在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工業(yè)自動(dòng)控制，它編程簡單、動(dòng)作可靠且動(dòng)作順序變更容易，一旦工作中發(fā)生程序變化，只要改變程序結(jié)構(gòu)即可，因此被廣泛應(yīng)用與復(fù)雜控制系統(tǒng)。</p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)，我對(duì)電氣控制和可編程控制器PLC也有了一定的了解和掌握。在未上這門課之前，我連接觸器、繼電器這類最基本的電氣元件都不知道。后來通過老師的講

37、解及自己慢慢的學(xué)習(xí)，對(duì)這方面的知識(shí)，逐漸的也有了一定的了解?，F(xiàn)在已能看懂和設(shè)計(jì)一些簡單的電氣圖了。</p><p><b>　　十．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】范永勝，王岷.電氣控制與PLC應(yīng)用.北京：中國電力出版社，2007</p><p>　　【2】魯遠(yuǎn)東.PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù).北京：中國電力出版社，2010<