四工位卧式镗铣组合机床控制系统设计说明书

大学课程设计专用纸 No课程设计（论文）题目： 四工位卧式镗铣组合 机床控制系统课设 设计名称：机电传动控制班级学号：学生姓名：指导教师： 成 绩 评 定 表学生姓名专 业机械设计制造及其自动化课程设计题目四工位卧式镗铣组合机床控制系统设计评语组长签字：成绩日期 年 月 日 课程设计任务书学 院机械工程学院专 业学生姓名班级学号课程设计题目四工位卧式镗铣组合机床控制系统设计实践教学要求与任务: 1.设计内容： 1）完成课程设计指导书所要求的控制循环。 2）按停止按钮，立即停。3）按复位按钮，所有滑台回原位，动力头电动机停止。 4）要求可以实现手动、单周期和连续。2.设计要求：1）画出端子分配图和顺序功能图2）设计并调试PLC控制梯形图3）设计说明书工作计划与进度安排:1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天2）PLC梯形图设计与调试 4天3）说明书撰写 1天4）答辩 1天指导教师： 专业负责人：学院教学副院长： 目录0. 前言11. 课程设计的任务与要求21.1 课程设计的任务21.2 课程设计的基本要求23. 总体设计33.1 PLC选型33.2 PLC端子接图44. PLC 程序设计64.1 设计思想64.2 顺序功能图74.3 PLC梯形图84. 程序调试说明185. 结束语196. 参考文献20 0. 前言可编程控制器，简称PLC (Programmable Logic Controller)，是一种电气自动化控制装置，国际电工委员会（IEC）将PLC定义为：是在工业环境中使用的数字操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它使用可编程存储器内部储存用户设计的指令，这些指令用来实现特殊的功能，诸如逻辑运算、顺序操作、定时、计数以及算术运算和通过数字或模拟输入/输出来控制各种类型的机械或过程。可编程序控制器及其有关的设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。世界上第一台可编程序控制器产生于1969年，是由当时美国数字设备公司（DEC）为美国通用汽车公司（GM）研制开发并成功应用于汽车生产线上，被人们称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。在70年代，随着电子及计算机技术的发展，出现了微处理器和微计算机，并被应用于PLC中，使其具备了逻辑控制、运算、数据分析、处理以及传输等功能。电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufacturers Association）于1980年正式命名其为可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC。为与个人计算机（Personal Computer）相区别，。以后PLC开始向小型化、高速度、高性能、高可靠性方面发展，并形成多种系列产品。可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动控制技术为一体的工业控制产品，是在硬接线逻辑控制技术和计算机技术的基础上发展起来的。通常把PLC认为是由等效的继电器、定时器、计数器等元件组成的装置。PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，PLC由中央处理单元（CPU）、存储器单元、电源单元、输入输出单元、接口单元和外部设备组成，具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。用户程序是用户根据现场控制要求，用PLC的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。1. 课程设计的任务与要求 1.1 课程设计的任务 题目：四工位卧式镗铣组合机床控制系统设计 1.2 课程设计的基本要求课程设计该机床有四个工位，三个动力头。第一工位是装卸工位，第二到第四工位的三个动力头可以同时对相应工位夹具上的工件进行加工。工作台每次转位90度，转过360度完成一个工件的所有加工。机床的动作包括：工作台的抬起、回转、落下夹紧；夹具的夹紧、松开；三个滑台各自的向前切削、向后退回。流程图如图1所示。图1四工位卧式镗铣组合机床控制系统设计流程图3. 总体设计 3.1 PLC选型PLC主机：选择西门子S7200系列PLC作为系统的工作主机. 采用S7200 CPU 226 AC/DC/继电器型工作主机.其基本参数如下： 本机数字输入：24路数字量输入. 本机数字输出：16路数字量输出. 内部储存器位：256位. 定时器总数：256定时器. 计数器总数：256计数器. 电源电压允许范围：AC85264V 输入电流仅CPU/最大负载40/160 mA，AC240V. 电压范围： DC20.428.8V 电流限制：约1.5A 展模块增加输入输出点数，CPU总I/O点数为64点，系统要求的I/O总点为 49点，CPU总I/O点数=（1.11.3） 系统要求的I/O总点数，所以满足要求设计.电动机：因 为需要机械手和滑台等做反复等连续动作，所以电动机电路应该为 正反转控制电路，部分如图2图2 电动机正反转控制电路 3.2 PLC端子接图图3 I/O端子分配图图4 I/O端子接线图 4. PLC 程序设计 4.1 设计思想 根据任务书可知该机床有四个工位，三个动力头。第一工位是装卸工位，可以理解为首先由机械手将工件放入工作台夹紧工件后，工作台抬起，碰到限位开关，进行工作台回转，转过90度后，工作台落下夹紧，落到位碰到限位开关进行第二工位到第四工位的三个动力头可以同时对相应工位夹具上的工件进行加工。工作台每次转位90度，转过360度完成一个工件的所有加工。同时设计还分为连续与手动。本次实训最重要的涉及到六个限位器，首先先进行了顺序功能图的设计，之后又是设计PLC控制梯形图的编写，最后才写出指令。当我知道了所设计的题目时，我们首先对题意进行了分析，根据题意画出了冲压机工作过程的示意图，以便于我们设计程序。然后我们进行PLC应用系统功能进行了分析，通过分析系统功能，初步确定了PLC控制系统的结构形式，PLC的选型，输入输出点数以及系统的大致规模、布局。按照这个思想路线，具体设计步骤如下：1熟悉被控对象，制定控制方案，分析被控对象的工艺过程及工作特点。2选择PLC的机型，选择时主要包括PLC机型、容量、IO模块、电源的 选择。3根据所选的PLC的型号列出输入输出设备与PLC输入输出端子的对照表，绘制PLC外部IO接线图。4根据生产工艺要求，设计出顺序功能图。5根据PLC顺序功能图，画出梯形图。6将程序进行联机调试，直至程序无误。7设计说明书。 4.2 顺序功能图图5 顺序功能图4.3 PLC梯形图图6 梯形图4. 程序调试说明本次设计程序调试通过模拟的方式进行，模拟的软件为S7-200 仿真软件，由于本次设计有32个输入，18个输出.为此无需调用 EM223 D08 x DC24V 输入拓展模块.需要特别说明的是，因为S7-200仿真软件没有感应器，也就是限位开关，所以需要自己手动进行调置。在调试过程中出现了多次错误，主要是一下三个错误：1. 在设计PLC程序时会遇到怎么在机器连续周期运行的时候进行C1,C2计数器归零，也就是复位，其中有两种设计方法，一种是分别在其前面加上初始条件，使其在机器准备的过程中就可以对其复位，但这种设计繁琐，而且没有参照，第二种就是在初始部M0.0的前面加上两个计数器的复位按钮，这样的设计简单明了，所以最后选择了后者，而且设计出来并且调试通过。2. 在机器运行的过程中，三个滑台刀头的前进和后退的过程中必须保持刀头的转动，这是必要的。 解决方法：在每个滑块的前进和后退的时候，在其刀头的前进和后退过程中都并联一个刀头转动的信号就可以了。3.如何在使其在连续环境下运行的过程中，当达第一循环结束的时候使其可以到初始部下端进行连续运行。解决方法：在连续后面的指令加上C2计数器长闭触点，使其在没有到达C2计数极限的情况下可以继续进行，而不影响其他工作步骤，当到达C2计数时，常开断开，连续停止。5. 结束语在这为期两周多的PLC课程设计中我收获了很多的知识，而这些知识是书本上学不到的，通过实践操作促进了动手意识和团队协作的重要性，而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识。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。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，学问还是要做精细，当我们把设计好的电路输入PLC调试时，发现了很多错误。有些自己能解决还有不懂的只能去请教老师和书籍，能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。 虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题.经过这次设计我学到很多很多的的东西，既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。使我进一步提高了自己的实际动手能力和独立思考的能力。为我以后的学习和工作打下了坚实的基础，使我受益匪浅，收获多多，感谢多多！ 最后感谢老师和相互帮助的同学们！6. 参考文献1 陈白宁，段智敏，刘文波. 机床电气与PLC实训基础. 沈阳：东北大学出版社，2008.2 夏田，陈婵娟，祁广利. PLC电气控制技术. 北京：化学工业出版社，2009.3 周万珍，高鸿斌. PLC分析与设计应用. 北京：电子工业出版社，2004.4 殷华文 可编程序控制器及工业控制网络 西安 西安地图出版社，20015 庞启怀 小功率电动机选择与应用技术 北京：人民邮电出版社，19986 夏田，陈婵娟，祁广利. PLC电气控制技术. 北京：化学工业出版社，200919