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江西理工大学应用科学学院

西门子PLC课程设计

题目： PLC在车镗专机控制系统中的应用 姓名： ,,,,,,,,, 班级： ,,,,,,,,,,,,, 学号： 20 号

报告格式 设计说明 （20分） （20分） 设计图纸 （20分） 科技文献分析 （20分） 其它 平时 总评 （10分） （10分） （100分）

ＰＬＣ在车镗专机控制系统中的应用

目 录

第一章 设计方案的确定................................................................... 2

1.1 车镗专机概述................................................................................................ 2

1.1.1 车镗专机的基本组成.......................................................................... 2 1.1.2 加工过程.............................................................................................. 2 1.1.3 液压系统.............................................................................................. 3 1.2 课程设计任务与要求.................................................................................... 3

1.2.1 车镗专机的控制要求.......................................................................... 3 1.2.2 实践任务与要求.................................................................................. 4 1.3 设计方案的确定............................................................................................ 4 第二章 车镗控制系统电路设计 ............................................................... 5 2.1 电气主电路.................................................................................................... 5 2.2 部分硬件设备参数确定................................................................................ 6

2.2.1 指示灯的选择...................................................................................... 6 2.2.2 组合开关与万能转换开关的选择...................................................... 6 2.2.3 熔断器的选择...................................................................................... 7 2.2.4 热继电器的选择.................................................................................. 7 2.3 电气控制电路设计........................................................................................ 7

2.3.1 控制电路简介...................................................................................... 7 2.3.2 可编程序控制器（PC）主机选定..................................................... 8 2.3.3 车镗专机控制系统面板布局图.......................................................... 9 2.3.4 车镗专机控制系统外部端口接线图................................................ 10

第三章 软件设计 .................................................................................11 3.1 I/O的确定与分配 ....................................................................................... 11 3.2 设计方法...................................................................................................... 12

3.2.1 自动加工设计方式............................................................................ 12 3.2.2 手动加工设计方式............................................................................ 13 3.2.3 系统运行时电磁阀和接触器的工作状态........................................ 13 3.2.4 PLC在车镗专机控制系统中的程序流程图 ................................... 13

第四章 科技文献分析.......................................................................... 15 第五章 课程设计体会与参考文献及附录 ................................................ 17

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自动化082 班20号 刘嘉源

第一章 设计方案的确定

1.1 车镗专机概述

车镗专机是用来对台式钻床的立柱进行镗孔加工，同时对孔的右端面进行车销加工的一种自动加工设备，加工工件如图1-1所示。

图1-1 工件示意图

1.1.1 车镗专机的基本组成

车镗专机的基本组成如图1-2所示。左、右机械动力头各有三台电动机（快速电动机、工速电动机、主轴电动机），液压站由一台电动机拖动。

图1-2 车镗专机的基本组成示意图

控制柜 液压站 左动力头 工作台 （液压） 右动力头 1.1.2 加工过程

加工过程如图1-3所示。操作者将要加工的工件放在工作台上的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令（按下按钮）。工件自动夹紧，压力继电器动作，左、右协力头同时开始镗销加工。左动力头快进，工进至终点后，快退回原位：而右动力头快进、工进至终点后还应进行右端面的车削加工（车刀横进、横退）后才快退。当两动力头都退回原位，此时Ⅰ工位的粗加工结束，工作台移到Ⅱ工位，开始进行精镗加工。左、右动力头重新起动，快进，工进到终点延时后快退回原位，Ⅱ工位加工结束，工作台退到Ⅰ工位，松开工件，一个自动工作循环结束。

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ＰＬＣ在车镗专机控制系统中的应用

SQ8 SQ9 SQ10 SQ8 SQ9 SQ10 SQ 6

SQ2 Ⅱ工位 SQ1 SQ3 Ⅰ工位 SQ 5 SQ2 SQ3 SQ1 夹紧松开图1-3 车镗专机的加式过程

SP 2 SQ7(SQ4) 1.1.3 液压系统

车镗专机中工作位的转换和加工工件的夹紧与松开是由液压系统实现的，车镗专机液压系统元件如表1.1所示。

YV1 + YV2 + (—) YV3 + YV4 + 卸荷 工件松开 （夹紧） 向Ⅰ工位 向Ⅱ工位 SP1 + SP2 + YV5 + YV6 + 油压到信号 工件紧信号 横 进 横 退 表1.1 车镗专机液压系统元件表

（注：表中“＋”表示得电，“－”表示断电。）

1.2 课程设计任务与要求

1.2.1 车镗专机的控制要求

1）本系统有七台电机：油泵电机、右主轴电机、右快速电机、右工速电机、左主轴电机、左快速电机、左工速电机。

2）工作台有两个工位，由液压系统实现两工位的转换和加工工件的夹紧与松开。

3）有自动和点动两种工作方式，其中自动工作方式又有三种形式：全自动循环、Ⅰ工位循环、Ⅱ工位循环工作。全自动循环过程是从Ⅰ工位到Ⅱ工位再到Ⅰ工位，Ⅰ工位循环、Ⅱ工位循环工作是指工件只在Ⅰ工位或Ⅱ工位时的加工循环。

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4）手动工作方式包括左、右主动轴的点动对刀，左、右动力头的快进与快退点动，手动松开工件、手动移位等。

5）左、右床习导轨应具有自动润滑功能（YV7、YV8）。 6）左、右快速电动机均采用电磁铁抱闸制动（YB1、YB2）。

7）油泵起动后，液压系统要有一定的压力缓冲，才允许开始工作，工作结束要卸荷。

8) 具有电源、油泵工作、原位、工作指令等信号的指示。 9) 具有照明和必要的联锁环节和保护环节。 1.2.2 实践任务与要求

1）根据设备工艺要求，制定合理的改造方案； 2）确定输入/输出设备，正确选用PLC；

3）PLC I/O点分配，并绘制I/O接线图以及其它外部硬件图； 4）绘制系统功能表图； 5）设计梯形图并模拟调试；

6）正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表； 7）绘制电气接线图，接线并调试； 8）整理技术资料，编写使用说明书。

1.3 设计方案的确定

根据上述车镗专机的控制要求再加上对车镗专机的工作情况的分析后， 程序较为复杂，且应用的步骤较多，故放弃使用电气控制法，而采用PLC控制。

我确立了如下的设计方案：

1）首先我对整个机床设备需要有过流、过载保护。因此需要对这些元气件进行选择。

2）对于急停功能我们采用断电源的方法，因此对于急停功能的处理就不进PLC。这样也可以省下PLC的一个输入点。还有照明电路、抱闸制动、润滑和一些指示电路是为了工作的方便而设计的电路，也不进入PLC。

3）其他控制电路则通过PLC编程器来完成。由于机床有两种工作方式：手动和自动。手动控制采用经验设计法而自动控制以顺序控制法为主。本次设计中自动工作方式的形式主要全自动循环，全自动循环工作过程为：从Ⅰ工位→Ⅱ工位→Ⅰ工位。手动和自动工作方式可通过工作方式选择开关SA1选择或者不选择来确定是进行手动或自动控制。

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