多工步机床的PLC控制课程设计说明书

唐山学院课程设计唐山学院机电传动控制课程设计题目多工步机床的PLC控制系(部)机电工程系班级姓名学号指导教师2016年12月26日至1月5日共2周2017年1月5日唐山学院课程设计0目录1概述....................................................................12总体方案分析............................................................22．1方案的论证和分析..................................................22．2实现途径..........................................................22．3实现方法..........................................................22．4技术经济比较......................................................23总体方案的设计..........................................................33．1PLC选型设计......................................................43．2PLC的I/〇编址设计...............................................53．2.1PLC的I/0具体分配表........................................53．2.2PLC的I/O地址分配图........................................53．3系统的主电路设计..................................................63．4多工步机床电器系统的流程图设计....................................73．5多工步机床电器系统的梯形图图设计..................................83．5.1工步一：钻孔梯形图..........................................83．5.2工步二：车平面梯形图........................................83．5.3工步三：钻深孔梯形图........................................93．5.4工步四：车外圆及钻孔梯形图..................................93．5.5工步五：粗绞双节孔及倒角梯形图.............................103．5.6工步六：精绞双绞孔梯形图...................................103．5.7工步七：绞锥孔梯形图.......................................113．6电气控制梯形图...................................................114软件调试...............................................................134课程设计总结...........................................................14参考文献.................................................................15唐山学院课程设计11概述在机床行业中，多工步机床由于其工步及动作多，控制较复杂，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此，故障多，维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响了设备的工效。采用PLC控制,可使线大为简化,不但安装十分方便,而且保证了可靠性,減少了维修费,提高了工效。早在可编程序控制器问世之前，继电器接触器在工业领域中占主导地位。继电器接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑。如果生产工艺或生产任务发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统用继电器和接触器控制，使用的继电器数目越多，控制的体积越大，耗电多，且继电器触电为机械触点，工作频率较低，在频繁动作的情况下寿命较短，造成系统故障，系统可靠性差。为了解决这一问题，早在1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司，为了适应汽车型号不断翻新，以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势，提出要用一种新型控制装置来取代继电器接触器控制装置，并且对未来的新型控制装置做了具体的设想，药把计算机的完备功能以及灵活性、通用性号等优点溶于新的控制装置中，且要求新的控制装置编程简单，使得步熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便、的有点而设计制造和发展的，这就使得PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点：可靠性高，抗干扰能力强；通用性强，使用方便；采用模块化结构，使系统组合灵活方便；编程语言简单、易学，便于掌握；系统设计周期短；对生产工艺改变适应性强；采用PLc技术改造的多工步机床和自动控制系统完全符合多工步机床自动的生产特点,能够満足多工步机床自动控制的各种要求,从而提高了面纺锭子锭脚的加工水平。该多工步机床是采用采用PLC控制,液压机械传动的机床设各。PLc系统设计任务分为硬件和软件设计两部分a一般的PLC控制系统有信号输入组件,输出执行器件,显示器件和PLc构成。因此,此PLc控制系统的硬件设计就是PLc和上述器件的选取和连可编程控制器不仅充分利用徽处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求,同时也照顾到現场电气维护人员的技能和习惯,演弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式,独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构,使用户程序的编制清晰直观、方便易学、调试和査错都很容易。用户买到所需要的PLC后,只需按说明书或提示,做少量的安装接线和用户程序的编制工作,就可以灵活而方便地将PLC应用于生产实践,而且用户程序的编制、修改和调试都不需要具有专门的计算机编程语言知识。唐山学院课程设计22总体方案分析2．1方案的论证和分析本次课题的设计的功能是实现对棉纺锭子锭脚加工过程的控制，加工棉纺锭子锭脚的是多工步机床，它对零件加工前的实习坯件利用七把刀具分为七步：钻孔，车平面钻深孔，车外圆及钻孔，粗绞双节孔及倒角，精绞双节孔和绞锥角。利用慢速电动机和快速电动机实现快慢速的进退，电子气阀实现快慢速电动机的转换。加工时，工件由主轴上的夹头夹紧，并由主轴电动机M1带动作旋转运动。大拖板载着六角回转工位台作横向进给运行，其进给速度由工进电动机（慢速电动机）M2、快进电动机（快速电动机）M3经电磁气阀（QV2）离合器带动丝杆控制。小拖板的纵向运动由电磁气阀（QV1）气压驱动。除第2把刀（完成第--32步，即车平面）是由小拖板纵向运动切削外，其余6把刀（完成其余6个工步）均由大拖板载着六角回转工作台横向运动切削，每进行完一个工步，六角回转工位台转动一个工位，进行下一工步的切削。2．2实现途径实现对加工棉纺锭子锭脚多工步机床控制有两种方法，一个是利用传统的继电器的途径实现；一个是利用可编程控制器编程途径实现。两者都有各自的优缺点。具体利用哪一种途径，需要对目的系统进行详细和全方位的分析。2．3实现方法两种途径在实现的方法上也不相同。在利用传统继电器实现时，主要利用经验法，设计时思维对象是具体的继电器，利用各种功能的继电器实现控制电路。在利用PLC实现时，有两种方法，一个是利用定时和基本指令组合实现。一个是利用步控指令实现。用基本逻辑指令实现较复杂的顺序控制，其梯形图比较复杂，而且不太直观。步控指令使复杂的顺序控制程序能够方便地实现。2．4技术经济比较采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此，故障多，维修困难，费工费时，不仅加大了修理成本，而且影响了设备的工效；采用PLC实现无需复杂的接线，而且实现起来方便，不费时。无需大量继电器，只需PLC芯片，基本无修理成本。唐山学院课程设计33总体方案的设计上面分析过了实现加工棉纺锭子锭脚多工步机床控制有两种途径，各有优缺点。而加工棉纺锭子锭脚多工步机床控制过程复杂，工步多，分为七步，每一步又可以再细分解成更多的操作。采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，实现起来很困难，而且可靠性不高。PLC正适合这种工序复杂的场合，编程方便，也方便维护。考虑到此系统是按顺序工作的，适合利用顺步控制指令来实现，每个操作可以看成是一个特定的状态。经过分析，我们选择PLC利用步控指令来实现系统控制。整个机械加工过程由七把刀具分别按照七个工步要求依次进行切削，其加工步如图3-1所示：图3-1各个工步的动作分解图要求中的工步表中不同的工步中的一些行程开关是一样的，分析一下就可以知道，在实际的加工过程中不同工步的一些行程开关的位置一定是不一样的。比如第一工步的工进过程中遇到的行程开关和第二工步的工进过程中遇到的行程开关的位置应该是不一样的，第二工步钻孔深度比第一工步钻孔深度要深。所以这两个地方应该使用不同的行程开关。但可以看出，在对这两个工步利用步控指令编程时，它们的过程和内容都一样。所以为了简化课程设计的工作量，我把一些相同操作的工步，只取其中的一个，其它的都删去。唐山学院课程设计4在第二三工步里，有一个纵进纵退的过程，在此过程中小拖板有电磁气阀(YVl)气压驱动，虽然在实际加工的过程中纵进纵退和横向前进后退动作不一样，但在编程时，和第一工步是一样的。因此我把它也省去了。在做了长时间的分析后，为了减少重复工作，我们只设计第一工步和第四工步。其他的工步都省去了。3．1PLC选型设计PLc技术是工业自动化的重要手段,它可以实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数、算数透算、数据运算、数据通信等功能,并且具有处分支、中断、自诊断能力。PLc技术的逻辑控制功能通过软件编程来实现,柔性强,控制功能多,控制线路大大简化aPLc的输入输出回路均带有光电隔高等抗干扰和过裁保护措施。程序运行为周期性顺序扫描和集中批处理的工作方式,具有故障检测及诊断程序,可靠性极高。PLc控制系统为模块结构,维护更换方便,并可显示故障类型a因此本文決定来用PLc进行,并且保持原有的操作方式、按組、开关的作用不变,以方便用户,缩短适应期。根据PLc的技术特点又可增加一些新的功能。s7-200系列西l、']子PLc家族中的成员之一,在西门子工控领域中占有重要的地位。s7-200系列PLc体积小,价格低廉,软硬件功能强大,系统配置方便,它一推向市场就在各行各业得到了广泛的应用。而S7_200系列的产品可以满足设计要求,因此设计以西门子公司的s7_200系列入手。s7_200主机单元发展至今,经历了两代产品。第一代产品为cPu21x型,包括cPU212、cPU214、cPU215和cPU2l6,其中每种主机单元可以进行扩展a第二代产品为CPU22X型,包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU224X、CPU226和CPU226XM,他们已经得到广泛的应用。l,cPU221型主机单元具有6输入/4输出共计10数字I/0点,无I/o扩展能力。2,cPU222型主机单元具有8输入/6输出共计14个数字I/0点,可以连接2个I/0扩展单元,最大扩展至78个数字量I/0点或10路模拟量I/0。3,cPU224型主机单元具有14输入/l0輸出共计24个数字量I/0点,可以连接7个扩展单元,最大扩展至l68个数字量I/0点或35路模拟量I/0。4,cPU224xP型主