plc機電一體化課程設(shè)計---液壓控制機床滑臺運動的plc控制

1、<p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　設(shè)計題目：液壓控制機床滑臺運動的PLC控制</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門新技術(shù)。自1795年制成第一臺水壓機起，液壓技術(shù)就進入了工程領(lǐng)域，1906年開始應(yīng)用于國防戰(zhàn)備武器。第二次世界大戰(zhàn)期

2、間，由于軍事技術(shù)工業(yè)迫切需要反應(yīng)快和精度高的自動控制系統(tǒng)，因而出現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng)。</p><p>　　液壓傳動控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上收到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有流體為能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種機械和自動控制的科學(xué)。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干賄賂有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能

3、量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。</p><p>　　可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　本次課程設(shè)計主要采用PLC控制技術(shù)來控制液壓電機，進而控制液壓油泵，控制

4、機床滑臺的移動。這樣可以更加精確地控制機床滑臺移動，使得滑臺的移動更加人性化。</p><p>　　關(guān)鍵詞：液壓傳動、PLC、機床</p><p><b>　　PLC簡介</b></p><p>　　20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器，使可編程邏輯控制器增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的

5、工業(yè)控制裝置。此時的可編程邏輯控制器為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程邏輯控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。</p><p>　　可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時

6、、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。</p><p><b>　　PLC發(fā)展歷史</b></p><p>　　20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個

7、人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 </p><p>　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 </p&

8、gt;<p>　　20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 </p><p>　　20世紀(jì)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%。在這時期，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

9、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>　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。</p><p>　　可編程控制器（PLC）是以微處理機為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)

10、代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，其具有邏輯控制、計時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)與通信等強大功能，同時，由于PLC具有很高的可靠性和極大的應(yīng)用靈活性，用它來替代傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)巳成為必然。大量采用傳統(tǒng)繼電一接觸控制系統(tǒng)的設(shè)備通過改造更新，成為PLC控制的自動化系統(tǒng)，而且具有改造成本低、周期短和可靠性高等特點。</p><p>　　可編程邏輯控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型

11、計算機相同，其基本組成為：電源、中央處理單元(CPU)、存儲器（系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器）、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等6部分。</p><p>　　工作原理：當(dāng)可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段， 即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱為一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。</p>

12、<p><b>　　一、輸入采樣階段 </b></p><p>　　在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周

13、期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。</p><p>　　二、用戶程序執(zhí)行階段 </p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)

14、位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在

15、其上面的程序起作用。 </p><p>　　在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。</p><p><b>　　三、輸出刷新階段 </b></p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可

16、編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。</p><p>　　可編程邏輯控制器的特點：</p><p>　　系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合

17、自動化。</p><p>　　使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。</p><p>　　能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。</p><p><b>　　液壓機床</b></p&

18、gt;<p>　　液壓機床，顧名思義，即依靠液壓傳動來實現(xiàn)滑臺移動或者以之作為加工能量的機械系統(tǒng)。液壓動力元件是為液壓系統(tǒng)產(chǎn)生動力的部件，主要包括各種液壓泵。液壓執(zhí)行元件是用來執(zhí)行將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)變成機械能的裝置，主要包括液壓缸和液壓馬達。</p><p>　　液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門新技術(shù)。自1795年制成第一臺水壓機起，液壓技術(shù)就進入了工程領(lǐng)域，1906年開始應(yīng)用于國防戰(zhàn)備武器。

19、第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事技術(shù)工業(yè)迫切需要反應(yīng)快和精度高的自動控制系統(tǒng)，因而出現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng)。</p><p>　　液壓傳動控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上收到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有流體為能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種機械和自動控制的科學(xué)。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干賄賂有機組合成為完成一定控制功能的

20、傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。</p><p><b>　　本次課程設(shè)計的要求</b></p><p>　　要求滑臺完成一次啟動—快進—工進—快退—停止的工作循環(huán)。工進到快退這一環(huán)節(jié)要有適當(dāng)?shù)难訒r。</p><p>　　液壓控制機床滑臺運動的電氣線路圖：</p><p>　　如上電路圖，分析滑臺運動的工作原理如下

21、：</p><p><b>　?。?）快進：</b></p><p>　　原位SQ1壓合，按啟動按鈕SB1→液壓泵電動機KM1得電，電磁閥KA1得電開始快進；</p><p><b>　?。?）工進：</b></p><p>　　快進至SQ2被壓合→電磁閥KA2得電開始工進；</p>

22、<p><b>　　（3）快退：</b></p><p>　　工進至終點SQ3被壓合→延時2秒→電磁閥KA3得電滑臺快退→快退至原位SQ1被壓合→電磁閥KA1得電再次快進（線路開始作循環(huán)）</p><p><b>　?。?）停止：</b></p><p>　　按停止按鈕SB2后→滑臺停止工作。</p>

23、<p>　　輸入/輸出端口配置表：</p><p><b>　　4、軟件設(shè)計</b></p><p>　?。?）、設(shè)定在快退前延時2s，其工作流程圖如下：</p><p>　　啟動的工作流程：按下啟動按鈕SB1后，接觸器KM1保持吸合狀態(tài)；按下停止按鈕SB2后，接觸器KM1斷開。</p><p>　?。?）

24、輸入/輸出端口配置表</p><p>　?。?）繪制梯形圖(如下)。 </p><p>　?。?）按題目要求繪制與流程圖一致的梯形圖，如下：</p><p>　?。?）與梯形圖對應(yīng)的軟件設(shè)計指令表為：</p><p><b>　　LD X0</b></p><p><b>　　OR

25、 Y0</b></p><p><b>　　ANI X1</b></p><p><b>　　OUT Y0</b></p><p><b>　　LD Y0</b></p><p><b>　　AND X2</b><

26、/p><p><b>　　OR Y1</b></p><p><b>　　ANI X3</b></p><p><b>　　ANI X1</b></p><p><b>　　OUT Y1</b></p><p><

27、;b>　　LD X3</b></p><p><b>　　OR Y2</b></p><p><b>　　ANI X4</b></p><p><b>　　ANI X1</b></p><p><b>　　OUT Y2<

28、/b></p><p><b>　　LD X4</b></p><p><b>　　OUT T0</b></p><p><b>　　K20</b></p><p><b>　　LD T0</b></p><p&g

29、t;<b>　　OR Y3</b></p><p><b>　　ANI X2</b></p><p><b>　　ANI X1</b></p><p><b>　　OUT Y3</b></p><p><b>　　END<

30、/b></p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　通過這一次的課程設(shè)計讓我學(xué)到了很多，認(rèn)識到了自己某些方面的不足。比如以前學(xué)過的有關(guān)PLC方面的知識明顯比較生疏了，通過這次設(shè)計，讓我把這方面的知識又進行了一次比較全面的復(fù)習(xí)和梳理，并對以前可能比較生疏的地方進行了深入的學(xué)習(xí)。</p><p>　　這次的課程設(shè)計可能在

31、日常生活生活中沒有經(jīng)常遇到，但是它還是在一定意義上培養(yǎng)了我一定的實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)，設(shè)計之后自己明顯在這些方面更加的細(xì)心了。這次設(shè)計是在假期獨自一個人完成的，因此它還鍛煉了自己遇到問題，思考、解決問題的能力，檢驗了自己對所學(xué)知識的應(yīng)用，積累了人生中的一筆財富。</p><p>　　由于所學(xué)知識限制還有自己經(jīng)驗閱歷不足，本次設(shè)計的產(chǎn)品應(yīng)該還存在一些這樣或那樣的問題。其中最嚴(yán)重的可能就是自己對于硬

32、件方面基本不了解，所以在硬件比如接線等涉及硬件的問題都做了不同程度的忽略。</p><p>　　最后，希望老師能夠指出我的不足以及錯誤，是自己對自身有一個更為清楚的認(rèn)知，并完善此設(shè)計，使之更加成熟。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　王建，張宏.三菱PLC入門與經(jīng)典運用.北京：中國電力出版社，2009</