四工位臥式鏜銑組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計【3張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書】

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程序調(diào)試說明 24 5． 結(jié)束語 25 6．參考文獻(xiàn) 25 0． 前言 本次課程設(shè)計的目的是掌握機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的基本原理、PLC控制電路的設(shè)計方法以及繼電器—接觸器控制電路的PLC改造方法。掌握機(jī)電傳動控制系統(tǒng)中繼電器—接觸器控制和PLC控制的基本原理、設(shè)計方法及兩者的關(guān)系。掌握常用電器元件的選擇方法。具備一定的控制電路的分析能力與設(shè)計能力。 德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。 SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。 1． 課程設(shè)計的任務(wù)和要求 1.1 課程設(shè)計的任務(wù) 該機(jī)床有四個工位，三個動力頭。第一工位是裝卸工位，第二到第四工位的三個動力頭可以同時對相應(yīng)工位夾具上的工件進(jìn)行加工。工作臺每次轉(zhuǎn)位90度，轉(zhuǎn)過360度完成一個工件的所有加工。機(jī)床的動作包括：工作臺的抬起、回轉(zhuǎn)、落下夾緊；夾具的夾緊、松開；三個滑臺各自的向前切削、向后退回。流程圖如圖1所示。 圖1 機(jī)床總控流程圖 1.2 課程設(shè)計的基本要求 （1）要求有三種工作方式：手動、單周期、連續(xù)。 （2）連續(xù)時，循環(huán)3次結(jié)束，聲光間斷報警5秒。 （3）畫出端子分配圖和順序功能圖。 （4）設(shè)計并試調(diào)PLC控制梯形圖。 （5）設(shè)計說明書 2． 總體設(shè)計 2.1 PLC選型 ＰＬＣ主機(jī)：選擇西門子Ｓ７－２００系列ＰＬＣ作為系統(tǒng)的工作主機(jī)。 根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)來確定PLC型號，為滿足控制要求該系統(tǒng)需要有33輸入點(diǎn)，16個輸出點(diǎn)。因此采用S7-200 CPU 226 AC/DC/繼電器型（圖2）工作主機(jī)。 其基本參數(shù)如下： 本機(jī)數(shù)字輸入：24路數(shù)字量輸入 本機(jī)數(shù)字輸出：16路數(shù)字量輸出 內(nèi)部存儲器位：256位 定時器總數(shù)：256定時器 計數(shù)器總數(shù)：256計數(shù)器 電源電壓允許范圍：AC85~264V 輸入電流僅CPU/最大負(fù)載：40/160 mA,AC240V 電壓范圍：DC20.4~28.8V 電流限制：約1.5A 由于該系統(tǒng)要求33個輸入點(diǎn)16個輸出點(diǎn)S7-200 CPU226不能滿足點(diǎn)數(shù)要求，因此采用EM223DI8/DO8×DC24/繼電器型和EM221DI8×DC24/繼電器型擴(kuò)展模塊增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)。CPU總I/O點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)，系統(tǒng)要求的I/O總點(diǎn)為49點(diǎn)。CPU總I/O點(diǎn)數(shù)=（1.1~1.3）系統(tǒng)要求的I/O總點(diǎn)數(shù)。所以滿足設(shè)計要求。 圖2 CPU 226 AC/DC/繼電器端子連接器 按照工作要求及工作條件選用三相異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y132M-6型，額定功率4KW，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速為960r/min，額定電流9.4A。接觸器型號CJX2-32,額定電流32A。熱繼電器型號JR20-63,32-47A熱繼電器。熔斷器型號RT14-32,適用與交流50HZ，額定電壓交流380V，額定電流至32A的配電線路中，作過載和短路保護(hù)。 圖3 正反轉(zhuǎn)電機(jī) 2.2 PLC端子接線 表1 I/O端子分配 輸入 輸出 功能 地址 功能 地址 手動 I0.0 工件夾緊 Q0.0 單周期 I0.1 工件松開 Q0.1 連續(xù) I0.2 工作臺夾緊 Q0.2 啟動 I0.3 工作臺松開 Q0.3 停止 I0.4 工作臺上升 Q0.4 工件夾緊限位 I0.5 工作臺下降 Q0.5 工件松開限位 I0.6 工作臺旋轉(zhuǎn)90度 Q0.6 工作臺夾緊限位 I0.7 1滑臺向前切削 Q1.0 工作臺松開限位 I1.0 1滑臺退后 Q1.1 工作臺上升限位 I1.1 2滑臺向前切削 Q1.2 工作臺下降限位 I1.2 2滑臺后退 Q1.3 工作臺旋轉(zhuǎn)限位 I1.3 3滑臺向前切削 Q1.4 1滑臺前進(jìn)限位 I1.4 3滑臺后退 Q1.5 1滑臺后退限位 I1.5 3個動力頭轉(zhuǎn)動 Q1.6 2滑臺前進(jìn)限位 I1.6 放工件 Q1.7 2滑臺后退限位 I1.7 取工件 Q2.0 3滑臺前進(jìn)限位 I2.0 聲報警 Q2.1 3滑臺后退限位 I2.1 光報警 Q2.2 手動工件夾緊 I2.2 手動工件松開 I2.3 手動工作臺夾緊 I2.4 手動工作臺松開 I2.5 機(jī)械手下限位 I2.6 機(jī)械手上限位 I2.7 1滑臺手動前進(jìn) I3.0 1滑臺手動后退 I3.1 2滑臺手動前進(jìn) I3.2 2滑臺手動后退 I3.3 3滑臺手動前進(jìn) I3.4 3滑臺手動后退 I3.5 手動工作臺上升 I3.6 手動工作臺下降 I3.7 復(fù)位 I4.0 圖4 I/O端子分配圖 3． PLC程序設(shè)計 3.1 設(shè)計思想 由于本次課設(shè)的設(shè)計題目是：四工位臥式鏜銑組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計，可以由題意與機(jī)床總控制流程圖設(shè)計。根據(jù)題目可知，該控制系統(tǒng)的機(jī)床有四個工位，三個動力頭。第一個工位為裝卸工位，其余三個工位為加工工位。機(jī)床的操作流程為機(jī)械手將加工原件放入裝卸工位，工件夾緊到位后，工作臺松開，松開到位后，工作臺上升，直到碰到限位開關(guān)，然后工作臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)90度，延時2s后，工作臺下降并夾緊，加工原件就到第二個加工工位，同時第一個裝卸工位又放入加工原件，夾緊到位后，工作臺向前滑，同時三個動力頭同時旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加工，然后松開工作臺，上升旋轉(zhuǎn)，重復(fù)以上的步驟， 當(dāng)工作臺轉(zhuǎn)過360度時，工件就加工完畢。首先根據(jù)題意畫出順序流程圖，然后通過順序流程圖再進(jìn)行I/O端口的分配，選出合適的PLC型號和具體端口。然后編寫程序，模擬以及修改。 3.2 順序功能圖 圖5 順序流程圖 3.3 PLC梯形圖 圖6 梯形圖 4． 程序調(diào)試說明 圖7 操作版面示意圖 上圖為四工位臥式鏜銑組合機(jī)床控制系統(tǒng)的操作版面示意圖，操作改系統(tǒng)前，需選擇為手動，或者單周期或者連續(xù)。若調(diào)到手動擋，點(diǎn)擊啟動按鈕后便可依照下面的按鈕進(jìn)行單步運(yùn)行。如果調(diào)到單周期擋，該系統(tǒng)運(yùn)行加工完畢一個工件則停止。如果調(diào)到連續(xù)擋，點(diǎn)擊啟動按鈕后，該系統(tǒng)加工完三個周期后就結(jié)束并進(jìn)行聲光報警。 本次課設(shè)的程序通過模擬的方式進(jìn)行，有33個輸入端口，18個輸出，在仿真軟件S7-200中需添加ME233 16I/16Q 和ME221 8I兩個模塊。要注意的是S7-200仿真軟件的限位感應(yīng)器需要手動輸入。 5． 結(jié)束語 簡述課程設(shè)計的收獲、體會以及對本教學(xué)環(huán)節(jié)的意見和建議 這次課程設(shè)計結(jié)束了。我學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。而且通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正的學(xué)到知識。通過這次設(shè)計實踐，我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實踐與理論的差距。 經(jīng)過這次設(shè)計我學(xué)到很多很多的的東西，既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。使我進(jìn)一步提高了自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力。為我以后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實的基礎(chǔ)，使我受益匪淺！ 6．參考文獻(xiàn) [1] 陳白寧，段智敏，劉文波. 機(jī)床電氣與PLC實訓(xùn)基礎(chǔ). 沈陽：東北大學(xué)出版社，2008. [2] 夏田，陳嬋娟，祁廣利. PLC電氣控制技術(shù). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009. [3] 張鳳珊，祖龍起. 電氣控制及可編程程序控制器. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2003. [4] 周萬珍，高鴻斌. PLC分析與設(shè)計應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，2004. 24