plc課程設(shè)計-機床電機控制說明書

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　課程名稱 電氣控制技術(shù) </p><p>　　題 目 機床電機控制 </p><p>　　學(xué) 院 車輛與動力工程學(xué)院＿＿＿ </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 ＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿ </p><p>　　指導(dǎo)教師 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿ </p><p>　　日 期 2012年6月29日＿＿＿＿ </p><p>　　《電氣控制技術(shù)》課程設(shè)計 </p><p&g

3、t;<b>　　摘要</b></p><p>　　機床是工業(yè)之母，它的技術(shù)含量的高低直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量的高低。隨著產(chǎn)品質(zhì)量的精密化、個性化，產(chǎn)品品種的多樣化，這對機床設(shè)備的要求越來越高，當(dāng)前我國正在大力發(fā)展先進制造和振興裝備制造業(yè)，我們看到當(dāng)前在越來越多的企業(yè)采用數(shù)控設(shè)備，在此可見此課程設(shè)計的時代意義！同時它涉及多門學(xué)科，可以說此次設(shè)計是對過去所學(xué)有關(guān)課程知識的檢驗和提高！通過此次設(shè)計能夠提

4、高個人的專業(yè)素質(zhì)和培養(yǎng)同學(xué)合作精神！此部分設(shè)計在整個系統(tǒng)中有著重要作用，它的精確性、可靠性直接決定著數(shù)控車床的精確性、可靠性；同時此部分在設(shè)計過程中要求作者有著良好的專業(yè)功底和求實精神；總之此題具有一定實際可操作性和實際意義！</p><p>　　數(shù)控（英文名字：Numerical Control 簡稱:NC）技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設(shè)備動作控制的技術(shù)。數(shù)控車床是目前使用最廣泛

5、的數(shù)控機床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等工作。</p><p>　　數(shù)控車床種類較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。NC編程就是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正

6、反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。</p><p>　　大致思路確定之后，就開始按要求選擇各種器件和編制程序，此過程會用到以前學(xué)到器件選擇的計算公式，會用到OUTCAD軟件、編程軟件（SETP—7）、仿真軟件等。在繪圖的過程中我們用的是電氣專業(yè)版的，編完程序后就要編譯和仿真，在仿真過程中可能會遇到不可預(yù)知的故障，所以編程時需要我們仔細，認真

7、對待。所以此次設(shè)計使我們增強了責(zé)任心，</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控，車床，編程，加工 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章、序言..................................1</p><p>　　第二章、PLC 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢................

8、....1</p><p>　　§2.1、PLC 定義.............................1</p><p>　　§2.2 PLC的發(fā)展歷程..........................1</p><p>　　§2.3 PLC的特點............................2</p>

9、;<p>　　§2.4、PLC 發(fā)展重點..........................3</p><p>　　第三章、總體設(shè)計...............................7</p><p>　　§3.1、主電路. ..............................7</p><p>　　§

10、3.2、控制電路梯形圖及語句表....................8</p><p>　　§3.3、I/O地址分布表...........................8</p><p>　　§3.4、PLC接線圖..............................12</p><p>　　§3.5、器件選擇.......

11、........................12</p><p>　　§3.6、電動機及電器元件明細表....................15</p><p>　　第四章、心得體會...............................16</p><p>　　參考文獻.....................................

12、..17</p><p><b>　　-1</b></p><p><b>　　第一章、序言</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它是綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、電氣傳動、自動檢測、精密機械制造和管理信息等技術(shù)而發(fā)展起來的高新科技。作為數(shù)控加工的主體設(shè)備，數(shù)控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機床代表一

13、個民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動化水平的高低已成為衡量一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。本文主要討論數(shù)控車床的零件加工工藝以及程序編制，主要以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為例，結(jié)合典型零件對數(shù)控車零件進行講解。主要內(nèi)容有關(guān)于數(shù)控車床的編程方法、編程的注意事項、加工工藝分析、刀具的選用、刀位 軌跡計算</p><p>　　第二章、PLC 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><

14、;p>　　§2.1 PLC的定義</p><p>　　Programmable Logic Controller 簡稱為PLC，即可編程控制器，是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。</p><p>　　§2.2 PLC的發(fā)展歷程</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系

15、進行聯(lián)鎖保護動作的控制，及大量離散的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM公司提出現(xiàn)代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程控制器，稱Programmable Controller(PC)</p><p>　　PC發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編

16、程控制器定名為Programmable Logic Controller?，F(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。</p><p>　　PLC的定義有許多種。國際電工委員會對PLC的定義是:可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其

17、功能的原則設(shè)計。</p><p>　　上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。</p><p>　　§2.3 PLC的特點</p><p>　　1）

18、高可靠性、抗干擾能力強</p><p>　?。?）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。</p><p>　?。?）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms。</p><p>　?。?）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。</p><p>　?。?）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源

19、。</p><p>　?。?）對采用的器件進行嚴格的篩選。</p><p>　　（6）良好的自診斷能力，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常的情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障的擴大。</p><p>　　（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可靠性更進一步提高。</p><p>　　2）豐富的I/O接口

20、模塊</p><p>　　PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如:按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。</p><p>　　另外為了提高操作性能，它還有多種人—機對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。</p&g

21、t;<p>　　3)配套齊全、功能完善、適用性強</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以為，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人體界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容

22、易。</p><p>　　4）系統(tǒng)的設(shè)計、工作量小、維護方便、容易改造</p><p>　　PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。</p><p>　　5）體積小、重量輕、能耗低</p>

23、<p>　　以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，耗能僅數(shù)瓦。由于體積小容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想設(shè)備。</p><p>　　§2.4 PLC 發(fā)展重點 </p><p>　　PLC 制造商紛紛通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)，或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提升了其軟件水平，多數(shù) PLC 品牌擁有及的相應(yīng)研發(fā)平臺與組態(tài)軟件，軟件與硬件組

24、成，提升了系統(tǒng)性能，同時，為用戶研發(fā)與維護減少了成本，使更易形成人機友好控制系統(tǒng)，目前，PLC＋網(wǎng)絡(luò)＋IPC＋CRT 模式被廣泛使用。 </p><p>　　PLC 廠家在原來 CPU 模板上供應(yīng)物理層 RS232/422/485 接口基礎(chǔ)上，逐漸增加了各種通訊接口，而且供應(yīng)完整通訊網(wǎng)絡(luò)。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)信息發(fā)展很快，用戶對開放性條件很強烈，現(xiàn)場總線技術(shù)信息及對太網(wǎng)技術(shù)信息也同步發(fā)展。如羅克韋爾 a－b公司主

25、推三層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造體系，即 ETHERNET，CONTROLNET，DEVICENET，西門子公司在PROFIBUS-DP 及 PROFIBUS-FMS 網(wǎng)絡(luò)等。 </p><p>　　PLC 在發(fā)展過程中，各 PLC 制造商為了壟斷與擴大各自市場，處于群雄割據(jù)局面，各自發(fā)展自己基準，兼容性很差，這給用戶運用帶來不便，并增加了維護成本。開放是發(fā)展趨勢，這已被各廠商所認識，形成了長時期妥協(xié)及競爭過程，并且這一過程還在繼

26、續(xù)。開放前進，能從對下方面反映： </p><p>　　對以太網(wǎng)使用非常廣泛，及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，其成本非常低，為此，人們致力于將對以太網(wǎng)引進控制領(lǐng)域。目前挑戰(zhàn)在于：1 硬件上如何適應(yīng)工業(yè)惡劣環(huán)境；2 通訊機制怎么提升其可靠。對以太網(wǎng)能否順利進入工控領(lǐng)域，還存在爭論。但對太網(wǎng)在工控系統(tǒng)使用卻日益增多，適應(yīng)這一過程，各 PLC 廠商紛紛發(fā)布適應(yīng)對以太網(wǎng)產(chǎn)品或中間產(chǎn)品。</p><p><b

27、>　　第三章、總體設(shè)計</b></p><p><b>　　§3.1、主電路</b></p><p>　　該車床共有三臺電機：M1為液壓站電機，驅(qū)動液壓站電機對零件加工部位進行供液，電氣控制要求是加工時起動供液，并能長期運轉(zhuǎn)。M2電動機是主軸電機；主軸電機功能單一，主要用來夾持零件；M3是工作臺電機，主要用來夾持刀具，拖動刀具具有進給和后退

28、功能，并且可以自動和點動。</p><p>　　電源引入與故障保護：</p><p>　　三相交流電源L1，L2，L3經(jīng)熔斷器FU，由QS隔離開關(guān)引入到各電機,FU1，F(xiàn)U2熔斷器為短路保護環(huán)節(jié)，F(xiàn)R1，F(xiàn)R2是熱繼電器加熱元件，對電動機M1，M2起過載保護作用。</p><p>　　工作臺電機自動、點動和正反轉(zhuǎn)及自動循環(huán)</p><p>　

29、　KM3與KM4分別為交流接觸器KM3與KM4的主觸頭。根據(jù)電氣控制電氣基本知識分析可知，KM3主觸頭閉合、KM2主觸頭斷開時，三相交流電源將分別接入電動機的U1、V1、W1三相繞組中，M3主動機將正轉(zhuǎn)。反之，當(dāng)KM3主觸頭斷開、KM4主觸頭閉合時，三相交流電源將分別接入M3主電動機的W1、V1、U1三相繞組中，與正轉(zhuǎn)時相比，U1與W1進行了換接，導(dǎo)致M3主電動機反轉(zhuǎn)。當(dāng)操作臺正轉(zhuǎn)運動到限位開過關(guān)時，正轉(zhuǎn)自動停止，自動進行反轉(zhuǎn)運動。&l

30、t;/p><p>　　§3.2、I/0分配圖</p><p>　　通過分析控制任務(wù)，這個控制系統(tǒng)共需要12個數(shù)字量的輸入和4個數(shù)字量的輸出，CPU型號可以選擇PLC的型號為CPU224，本機上有14個數(shù)字量輸入和10個數(shù)字量輸出，因此，此PLC完全能夠滿足本設(shè)計要求。</p><p>　　根據(jù)輸入輸出和控制要求設(shè)計I/O分配如下圖</p><

31、;p>　　§3.3、控制電路梯形圖及語句表</p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)一:</b></p><p>　　LDN I0.0</p><p>　　AN M0.0 // 液壓站電機通電立即正轉(zhuǎn)全壓啟動 //</p><p>　　= Q0.0</p><

32、;p><b>　　網(wǎng)絡(luò)二:</b></p><p>　　LD I0.1</p><p>　　O Q0.1 // 自鎖功能 //</p><p>　　AN I0.2 </p><p>　　= Q0.1 //主軸電機正轉(zhuǎn)并具有自鎖功能//</p>&l

33、t;p><b>　　網(wǎng)路三:</b></p><p>　　LDN I0.3</p><p>　　LPS // 將I0.3壓入堆棧首地址 //</p><p>　　LD I0.4 // 正轉(zhuǎn)啟動 //</p><p>　　LDN I1.2 // 點動控制 /

34、/</p><p>　　A Q0.2 </p><p><b>　　OLD</b></p><p>　　O I0.7 // 限位開關(guān) // </p><p><b>　　ALD</b></p><p>　　AN I0.6

35、// 限位互鎖 // </p><p>　　AN I1.0 // 超限位保護 //</p><p>　　AN Q0.3 // 輸出互鎖 // </p><p>　　= Q0.2</p><p><b>　　LPP</b></p><p>　　L

36、D I0.5 // 反轉(zhuǎn)啟動 // </p><p>　　LDN I1.3 // 點動控制 // </p><p>　　A Q0.3 // 自鎖 // </p><p><b>　　OLD</b></p><p>　　O I0.6 //

37、左限位 //</p><p><b>　　ALD</b></p><p>　　AN I0.7 // 限位互鎖 // </p><p>　　AN I1.1 // 超限位保護 //</p><p>　　AN Q0.2 // 輸出互鎖 //</p><

38、p>　　= Q0.3</p><p>　　§3.4、PLC接線圖</p><p>　　§3.5、器件選擇：</p><p><b>　?。?） 熱繼電器</b></p><p>　　利用電流的熱效原理來工作的保護電器</p><p>　　主要用作：三相異步電動機

39、的過載保護</p><p>　　由按鈕、接觸器、熱繼電器等組成的異步電動機直接起動控制電路</p><p>　　熱繼電器的圖形和文字符號</p><p>　　（2） 交流接觸器KM</p><p>　　用來頻繁的接通和分斷交直流主回路和大容量控制電路。主要控制對象是電動機，能實現(xiàn)遠距離控制，并有欠（零）電壓保護功能。</p>&

40、lt;p>　　交流接觸器圖形符號和文字符號</p><p><b>　　（3） 熔斷器</b></p><p>　　作用：利用金屬的熔化來切斷電路，以保護電器，短路保護。</p><p>　　結(jié)構(gòu)：熔體（保險絲）和熔座（安裝熔體）</p><p>　　形狀：片狀、絲狀、和籠狀</p><p>

41、;　　型號：常用的熔斷器有瓷插式RCIA系列、封閉管式及螺旋式RL1系列等多種。</p><p>　　熔斷器圖形符號和文字符號</p><p>　　用于保護單臺長期工作電動機（即供電支線）的熔斷器，考慮電動機啟動時不應(yīng)熔斷，即 ： Ire>= (1.5~2.5)</p><p>　　輕載啟動或啟動時間比較短時，系數(shù)可取近似1.5。

42、帶重載啟動或啟動時間比較長時系數(shù)可近似2.5。</p><p>　?。ㄒ簤赫倦姍C：Y90L—2, 2.2KW額定電流4.8A;主軸電機：Y132S1—2， 5.5KW,額定電流11.1A;工作臺電機：Y100L1—4, 2.2KW,額定電流5A）</p><p>　　FU1：Ire＞＝1.5*4.8=7.2A;。</p><p>　　FU2:Ire＞＝1.5*11.

43、1=16.65A;</p><p>　　FU3: Ire＞＝1.5*5=7.5A; </p><p>　　所以可以選型號為RT0的熔斷器。</p><p>　　（RT0:熔管額定電流50A, 熔體額定電流5,10,15,20,30,40,50，極限分斷電流50KA，功率因數(shù)0.1~0.2。）</p><p><b>　?。?） 按

44、鈕</b></p><p>　　按鈕，是一種常用的控制電器元件，常用來接通或斷開‘控制電路’（其中電流很?。?，從而達到控制電動機或其他電氣設(shè)備運行目的的一種開關(guān)。</p><p><b>　　（5） 行程開關(guān)</b></p><p>　　行程開關(guān)，位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。</p>

45、<p>　　在電氣控制系統(tǒng)中，位置開關(guān)的作用是實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護。</p><p>　　(位置開關(guān)的圖形符號及文字符號)</p><p><b>　?。?）刀開關(guān)QS</b></p><p>　　刀開關(guān)主要用于接通和切斷長期工作設(shè)備的電源及不經(jīng)常啟動和制動、容量小與7.5KW的異步

46、電動機。刀開關(guān)在安裝時，手柄向上，不得倒裝或平裝，避免由于重力自由下落而引起誤動作和合閘。由于是三相電路，選擇三極刀開關(guān)。圖形如下：</p><p>　　§3.6、電動機及電器元件明細表</p><p><b>　　第四章、心得體會</b></p><p>　　我所做課程設(shè)計的題目是機床電機控制。題目雖然簡單，但我做到了認真對待。任務(wù)

47、書要求我完成三個異步電動機都能正向啟動，其中要求工作臺電機正向運轉(zhuǎn)到指定位置自動切換到反向運行，反向運轉(zhuǎn)到指定位置自動切換到正向運行。我做的這個題目是最基本的，基本上涵蓋了電動機運動時的主要功能（正、反轉(zhuǎn)，點動，自動）。還有一些，例如：制動，多地控制，計時、計數(shù)器等功能在幫同學(xué)分析他們的設(shè)計的時候也有接觸到，有所了解。通過做這次設(shè)計我對課本知識的掌握又加深了，與同學(xué)探討的也很深刻，一邊設(shè)計，一邊查閱資料，一邊探討，可以說是一種享受，也是

48、一次對知識的升華。</p><p>　　兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次

49、課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)．通過這次課程設(shè)計設(shè)計，我在多方面都有所提高。通過這次課程設(shè)計，綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次機床電機設(shè)計工作的實際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立工作能力，鞏固與擴充了PLC與電機所學(xué)的內(nèi)容，了解了機床電機的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關(guān)的課

50、程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設(shè)計的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　?。?）、王永華主編《現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)》，北京航空航天大學(xué)出版社，2003年9月。</p>

51、<p>　?。?）、吳建強、姜三勇編著《可編程控制器原理及其應(yīng)用》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1998年9月。</p><p>　?。?）、李方園主編《PLC電氣控制精解》，化學(xué)工業(yè)出版社，2010年6月。</p><p>　?。?）、張揚 蔡春偉 張明建.S7—200 PLC 原理與應(yīng)用設(shè)計，北京：機械工業(yè)出版社，2007.</p><p>　?。?）、王阿