基于PLC的车床电气控制系统设计

毕业论文（设计）题目：基于PLC的车床电气控制系统设计（英文）：BasedonPLCmachinetoolselectriccontrolsystemdesign系别：电力工程系专业：电气自动化姓名：学号：指导教师：答辩日期：II基于PLC的车床电气控制系统设计摘要文章以三面铣组合机床为研究对象,通过对主要结构和运动形式的探究以及对机床的工作过程和控制要求分析,给出了机床动作循环图、液压元件动作表;并采用PLC控制系统的设计方法,进行了软硬件设计,列出了PLC的I/O地址分配表,绘制了PLC的I/O分配图和单循环自动工作流程图，编写PLC控制程序的梯形图和指令表;由组态王设计的人机界面（HMI），使整个控制系统的操作变得简单，方便，大大提高了系统的自动化程度和实用性。关键词:可编程控制器(PLC)；三面铣组合机床；控制系统；组态王；人机界面（HMI）。IIIBasedonPLCmachinetoolselectriccontrolsystemdesignAbstracttakingthreesurfacemillingcombinationmachinetoolsforresearchobject,andthroughthemainstructureandformofmovementofexplorationandformachinetoolsworkprocessandcontrolrequirementsanalysisispresented,themachineoperatingcyclediagram,hydrauliccomponentsactionlist,AndPLCcontrolsystemdesignmethodofsoftwareandhardwaredesign,liststhePLCI/Oaddressallocationworksheets,paintedPLCI/Oassignmentgraphandsingleautomaticworkflowchart,writePLCcontrolprogramladderdiagramandinstructionslist,Bykingviewdesignhuman-machineinterface(HMI),makethewholecontrolsystemoperationsimple,convenient,greatlyimprovedthesystemautomationdegreeandpracticability.Keywords:programmablecontroller(PLC)；threesurfacemillingcombinationmachinetools；controlsystem；kingviewandhuman-computerinterface(HMI)。引言可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心的通用工业控制装置,它将传统的继电器接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合,集计算机、控制、通讯于一体,具有可靠性高、通用性强、应用灵活、易于使用维修方便、价格便宜等优点,为工业自动化提供了近乎完美的自动控制装置。根据我国当前的情况，继电器-接触器控制系统依然是机械设备最常用的电气控制方式，许多企业和高校实习工厂的机床和设备仍采用传统的继电器-接触器控制系统,由于采用物理电子器件和大量而又复杂的硬接线,使得系统的可靠性差,工作效率低,故障诊断和排除困难,严重影响了工厂的生产效率。随着科学技术发展，可编程控制器的出现，许多以继电器-接触器控制系统的机床组合电路通过改进，采用可编程控制系统，无论在性能上或者效率上都能得到很大提升。因此,采用PLC对机床电气控制系统进行技术改造,很有益处。本课题介绍了一种全新的自动化控制理念，以三菱电机公司的FX2N系列PLC作为组合机床的主控制器，同时连接PC端通过工业组态技术实现远程监控功能，实现一个全新的自动控制系统。基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态—目录i目录一、三面铣组合机床概述........................................-1-1.1、机床主要结构部件.........................................-1-1.2、机床加工工件示意图.......................................-1-1.3、机床工作过程.............................................-1-1.4、机床动作循环图与液压系统原理图...........................-2-1.5、三面铣组合机床的液压元件动作表...........................-2-1.6、电机、滑台、电磁阀参数...................................-3-1.7、三面铣组合机床的电气控制要求.............................-3-二、PLC控制系统硬件设计........................................-4-2.1、PLC的概述...............................................-4-2.2、PLC控制系统设计的基本原则和步骤.........................-6-2.2.1、PLC控制系统设计的基本原则............................-6-2.2.2、PLC控制系统设计的一般步骤............................-7-2.3、PLC的选型..............................................-9-2.4、PLC的I/O分配表.......................................-12-2.5、PLC的I/O分配图.......................................-13-2.6、变频调速器............................................-14-2.6.1、变频器的概述........................................-14-2.6.2、变频器原理..........................................-14-2.6.3、变频器的选型........................................-16-2.7、主电路设计图..........................................-18-三、PLC控制系统软件设计.......................................-19-3.1、PLC的编程语言与编程方法................................-19-3.1.1、PLC的编程语言.......................................-19-3.1.2、PLC的编程方法.......................................-20-3.3、PLC控制系统程序设计....................................-23-3.4、程序设计................................................-24-四、基于组态王的人机界面（HMI）设计............................-21-4.1、人机界面（HMI）设计.....................................-22-4.2、定义设备和连接变量......................................-23-4.3、数据变量定义............................................-24-4.4、动画连接与命令语言......................................-24-基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态—目录ii五、总结.......................................................-28-参考文献.......................................................-29-致谢..........................................................-30-附录A、梯形图.................................................-31-附录B、指令表.................................................-36-基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态—第一章-1-一、三面铣组合机床概述三面铣组合机床是用来对Z512W型台式钻床主轴箱的Ф80、Ф90孔端面及定位面进行铣销加工的一种自动加工设备。1.1、机床主要结构部件底座、床身、铣削动力头、液压动力滑台、液压站、工作台、工件松紧油缸等组成。机床底座上安放有床身，床身上一头安装有液压动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上。床身的两边各安装有一台铣销头，上方有立铣头，液压站在机床附近。1.2、机床加工工件示意图图1.1Ф80、Ф90孔端面及定位面1.3、机床工作过程操作者将要加工的零件放在工作台的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令。工件夹紧后压力继电器动作，液压动力滑台（工作台）开始快进，到位转工进，同时起动左和右1铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右1铣头停止，右2铣头开始加工，加工到终点三台电机同时停止。待电机完全停止后，滑台快退回原位，工件松开，一个自动工作循环结束。操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述工作过程。基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态—第一章-2-1.4、机床动作循环图与液压系统原理图图1.2-机床动作循环图图1.3-液压系统原理图1.5、三面铣组合机床的液压元件动作表元件工序YV1YV2YV3YV4YV5BP1BP2原位-（+）-----夹紧+-----+快进（+）-+---+工进（+）-+-+-+死挡铁停留（+）-+-+++快退（+）--+--+松开-+-----基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态—第一章-3-1.6、电机、滑台、电磁阀参数1、左铣，右铣2削头电动机JO2—41—44.0kw1440转/分380V8.4A2、右铣1，立铣削头电动机JO2—32—43.0kw1430转/分380V6.5A3、液压泵电动机JO2—22—41.5kw1410转/分380V3.49A4、液压滑台YT4523电磁阀型号二位二通阀Z22DO—25直流24V0.6A14.4W二位四通阀Z24DW—25直流24V0.6A14.4W二位二通阀Z22DO—25直流24V0.6A14.4W1.7、三面铣组合机床的电气控制要求三面铣组合机床有液压泵、左铣削头、右铣1削头、右铣2削头和立铣削头五台电机,均采用三相交流笼型异步电动机,设计要求如下:(1)五台电机均为单向旋转。(2)机床要求有单循环自动工作、单动力头自动循环工作、点动三种工作方式,油泵电机在自动加工一个循环后不停机。(3)单循环自动工作过程详见机床动作循环图。(4)单动力头自动循环工作包括:左铣头单循环工作、右1铣头单循环工作、右2铣头单循环工作、立铣头单循环工作。要求考虑各铣头单循环工作的加工区间。(5)点动工作包括:四台主轴电机均能点动对刀、滑台快速(快进、快退)点动调整、松紧油缸的调整(手动松开与手动夹紧)。(6)电源、油