機電控制與可編程序控制器課程設(shè)計.doc

1、課程設(shè)計專 季：2011秋機械專業(yè)本科 課程設(shè)計題目：機電控制與可編程序控制器學(xué)生姓名：范立學(xué) 號：電大：合肥電大 指導(dǎo)教師:1前言在保證質(zhì)量的前提下考慮如何提高生產(chǎn)效率，是企業(yè)提高競爭生存能力的條件之一。在 機械加工企業(yè)中，有許多老式普通機床，為了能使這些老式機床適應(yīng)目前復(fù)雜零件批量、多品種 的加工，充分挖掘利用普通機床潛力，就需要對普通機床進行機電一體化改造。數(shù)控技術(shù)是先 進制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它綜合應(yīng)用了計算機、控制技術(shù)、電氣傳動、傳感檢測、液壓氣動、網(wǎng)絡(luò)通 信、光電技術(shù)、自動化、柔性化、集成化為基礎(chǔ)的精密機械制造和管理信息等發(fā)展起來的高新 技術(shù)。作為數(shù)控加工的主體設(shè)備，數(shù)控機床是典型的機電

2、一體化產(chǎn)品，數(shù)控機床的 高精度、 高效率及高柔性決定了大力推廣使用數(shù)控機床是提高制造能力和水平，適應(yīng)市場需求和提高競 爭能力的主要物質(zhì)基礎(chǔ)條件之一。近幾年隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、集成技術(shù)以及自動控制 技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能越 來越強大，功能模塊越來越多，可以在小型PLC機上實現(xiàn)大型機 的功能。本文提出了利用PLC控制步進電動機和機床主軸來實現(xiàn)機床的數(shù)控化改造。2車床改造前后的對比金屬切削加工是改變零件形狀的方法之一，從毛坯到成品，使零件加工成符合生產(chǎn)需要的形 狀和尺寸。數(shù)控機床是以編程控制器（PLC ）微處理器為核心的一種新型工業(yè)控制裝置，具 有 體積小、功能強、編程簡單、可靠性強等優(yōu)點

3、，將加工信號傳遞到機床的數(shù)控系統(tǒng)，通過伺服 系統(tǒng)按程序自動進行加工，檢測設(shè)置是由傳感器和傳動電機組成，根據(jù)閉鎖系統(tǒng)反饋的信號 來控制、修正運動部件的偏移量，保證了零件加工的精確度。由于數(shù)控機床是根據(jù)控制器輸 出的信號自動按工藝完成所需的加工工作，減少了由操作人員接在普通機床加工時為保 證零件 按圖標(biāo)定的諸如直徑的上下偏差、長度公差、形位公差、吃刀距、超出距所造成的重 復(fù)開停 機、調(diào)整、測試等一系列浪費時間的工作，并且保證產(chǎn)品質(zhì)量。以普通車床為例，將一根直徑40、長500毫米的坯料加工至直徑=36 ,精度要求不柱度為0. 05毫米的軸。普通車床車削時所需的機動時間T應(yīng)該為：由n二1000X v/

4、 jt XD=1000X100 / 3. 14 X40=796轉(zhuǎn)/式中：v 車床主軸速度D 一工件坯料直徑 因：L=l+y+ =500+2+2=504 毫米 式中：L車刀所移動的距離 y吃刀距（毫米）1工件待加工長度 超出距（毫米）T=L x h/s x n X t=504 X 2/0. 8 X 796 X 2=0. 79 分鐘式中：T-機動時間h切削厚度s-走刀量n工件每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)t切削深度除以上能以軸、轉(zhuǎn)速及走刀量等有據(jù)可依能算岀的走刀時間外，其余的如為保證尺寸精度必 須小心謹慎地給定進給量前的刀尖與工件表面的對刀，然后以拖板的刻度為參考小心進刀，試 車一定長度后，停機檢測（最多為兩次），確

5、信與圖紙的要求相符后才進行車削，其中所需的 時間只能按實際操作加上人為制定給岀該項工作所耗費的工時，設(shè)定此所需的時間為0.5分鐘時，則普通車床的實際用時應(yīng)為：T =T+ 0. 5=0. 79+ 0. 5=1. 29 （分鐘）改裝（PLC ）后的車床，轉(zhuǎn)由編程控制器（PLC ）發(fā)出的信號完成所須的加工工序，由于車 床的橫向進給實現(xiàn)了自動化，程序應(yīng)為：以車刀刀尖為基準(zhǔn)點，控制車刀刀尖按指令給定的 以主軸中心軸線為基準(zhǔn)進到所需加工的軸的半徑距離時，橫向進給自鎖，依照信號進行縱向 切削工作，省去了由人工操作加工中所需的反復(fù)開停車及檢測用時，因此，從以上的加工一 根簡單的4）40X500 （毫米）的軸可

6、以得出：如果改裝后數(shù)控車床的轉(zhuǎn)速、切削用量等和普 通車床相同，則數(shù)控機床所需的實際用時為T =0. 79 （分鐘）o普通車床與改裝（PLC ）可編程控制器后的車床的實際時間差為：T 一T =1.29- 0. 79=0. 5 （分鐘）由此可見改裝（PLC ）控制后車床的機動時比普通車床的用時省卻了 0.5分鐘，工效將近提 高了一倍，對于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，不僅節(jié)省了大量的時間，還提高了控制系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn) 確性，為企業(yè)提供了更可靠的自動化生產(chǎn)保障，提高了經(jīng)濟效益。3以CW6140型普通車床為例，把繼電控制改造為PLC控制3. 1改造分析1）根據(jù)機床電氣控制原理圖（圖1 ）的控制狀態(tài)，選擇合適的PLC

7、機型;2）列出PLC輸入、輸岀I/O分配表（表1、表2）；3）畫出PLC控制電路接線圖（圖2）；3.2電氣控制線路分析CW6140型普通車床電氣控制線路原理圖如圖1所示。圖中分主電路、控制電路和照明、信號 電路。3. 2. 1電路分析主電路中有兩臺電機，Mi為主軸電機，帶動主軸旋轉(zhuǎn)和刀架作進給運動；M2為冷卻泵。三相交流電源通過轉(zhuǎn)換開關(guān)QSi引入，主軸電機Mi由接觸器控制啟動，熱繼電器 FRi 為主軸電機Mi的過載保護。冷卻泵電機M2由組合開關(guān)QS 2控制啟動和停止，熱繼電器FR 2為它的過載保護。3. 2. 2控制電路分析（1）主軸電機的控制。當(dāng)按SB2時，接觸器KMi的線圈獲得電動作，同時

8、KM 1的常開觸點閉合，KM 3和KT得電，KMi和KM 3主觸點閉合時電機Mi星形正轉(zhuǎn)降壓啟動，當(dāng)KT延時約 3、5S時，KT延時常閉觸點斷開使KM 3失電，其星形接法主觸點斷開；KT延時常開觸點閉 合使KM 2得電，其主觸點閉合，電機M 1從星形轉(zhuǎn)換為三角形運行。同理，按SBi時，電機Mi反轉(zhuǎn)（星形一三角形啟動）。（2）冷卻泵電機的控制。旋合組合開關(guān)QS2使冷卻泵電機M2啟動運行。（3 ）照明電路分析?？刂谱儔浩鱐C的二次側(cè)輸岀36V電壓，作為機床低壓照燈電源，EL為機床的低壓照明燈，由開關(guān)SA2控制。3. 3 PLC及其程序設(shè)計3.3. 1 PLC選型和I/O端口分配 根據(jù)以上機床主電路

9、繼電控制要求分析，系統(tǒng)共需開關(guān)量 輸入點5個，開關(guān)量輸出點4個，考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟性和技術(shù)指標(biāo)，擬選用三菱公司的微型機FX2n 16MR機型，該機基本單元有8點輸入，8點輸岀，完全能滿足控制要求。輸入/輸出信號地址分配如表1和表2 o表1輸入信號地址分配表名稱外接器件地址正轉(zhuǎn)（啟動）SB?Xooo反轉(zhuǎn)SBiXooi過載保護FRi002過程保護FR2x003停止SBX004表2輸出信號地址分配表名稱外接器件地址繼電器KM1Yooo繼電器KM2Yooi繼電器KMsY002繼電器KM40033. 3. 2 PLC控制電路接線圖為了保證安全，系統(tǒng)外部設(shè)置了急?？刂齐娐?，SB6為電源供給按鈕，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障

10、時，按下SBo, KM線圈失電，KM常開啟點斷開，PLC失去電源，機床停止工作。PLC控制電 路接線如圖2所示。KMi圖2 PLC控制電路接線圖3. 3. 3 PLC程序設(shè)計:當(dāng)按SB2時，Xooo的常開觸點閉合，Yooo、Yoo3和To得電，接觸器KM1的線圈獲得電動作, 同時KMi和KM 4主觸點閉合時電機M 1星形正轉(zhuǎn)降壓啟動，當(dāng)TO延時約3、5S時，TO延時常閉觸點斷開使KM4失電，其星形接法主觸點斷開；T o延時常開觸點閉合使KM 3得電， 其主觸點閉合，電機M 1從星形轉(zhuǎn)換為三角形運行。同理，按SBi時，Xooi的常開觸點閉合，接觸器KM2的線圈獲得電動作，電機Mi反轉(zhuǎn)（星形一三角

11、形啟動）。根據(jù)以上要求編制PLC控制梯形圖（圖3 ）及由梯形圖寫出PLC控制指令程序。圖3 PLC梯形圖編程如下：LD X000OR Y000ANI Y001AND X002AND X003AND X004OUT Y000LD X001OR Y001ANI Y000AND X002AND X003AND X004OUT Y001LD YOOOOR YOO1MPSANI Y002OUT TOK30MROLD TOOR Y002ANBANI Y003OUT Y002MPPANI TOANI Y002OUT Y003END采用簡易編程器或設(shè)置有三菱PLC開發(fā)軟件的電腦，把編制的程序輸入固化到可編程控制器 的存儲器內(nèi)，并進行調(diào)試運行，直到完全達到要求的控制功能為止。4結(jié)束語 課程設(shè)計通過自己實際設(shè)計修改，在老師的指導(dǎo)下學(xué)到不少東西，最主要的是通過 課程設(shè)計 提高了自我對成體設(shè)計過程的了解和掌握，鍛煉了我們思想上考慮問題