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1、电气工程毕业设计学位论文范文模板参考资料-基于PLC的双面二工位铣钻组合机床控制系统的开发设计目 录第一章绪论- 2 -第一节设计要求- 2 -第二节设备介绍及设计依据- 3 -第二章组态控制- 7 -第一节MCGS简介- 7 -第二节双工位组态控制画面- 8 -第三节 双工位铣钻加工机数据库列表- 10 -第四节双工位铣钻加工组态控制脚本程序- 11 -第三章可编程控制- 19 -第一节PLC-200系列简介- 19 -第二节硬件电路- 21 -第三节I/O口地址分配表- 25 -第四节可编程控制程序- 26 -附录- 30 -总结- 30 -致谢- 31 -参考文献和资料- 32 -第一章
2、绪论第一节设计要求对于机械液压电气结合控制的组合机床，电气控制系统起着重要的神经中枢作用。我们在设计组合机床电气控制系统的时候，应根据组合机床的控制特点和工艺流程选择合适的控制方案，先设计出组合机床的功能表图，然后根据各工步的激活情况和主令转换情况，设计出满足机床控制要求的电气控制系统，随着PLC控制技术日益成熟并得到越来越广泛的应用，利用原有的继电器接触器控制电路设计PLC控制系统，或直接进行PLC控制系统的设计，都能很好地满足组合机床自动化控制的要求。本次设计的要求如下：1机床的主电路由7台Y系列三相交流异步电动机及控制元器件组成，由于各电动机均在7KW以下，允许采用直接起动控制。2液压工
3、作台和电动机之间的配合与联锁必须符合双面二工位铣钻组合机床的工艺要求。因为空操作的原因，铣削前要求工件快进，到规定位置工进铣削加工：铣削完成后第二次快进，到规定位置后第二次工进至死挡铁停留。此时钻头箱以快进转工进的工艺流程对工件钻削，钻削完成后必须在两钻头箱全部退回原位，钻头确实已离开工件后才允许工作台快速退回。3控制回路除了电气基本保护外，还应该设置“电隔离保护”，以提高安全性。4机床电气控制系统应能满足半自动循环加工工艺和手动调整工艺的需要。各电动机和工作台的运动在工艺上都应具备必要的配合和联锁。5本系统主电路供电电压为交流380V，控制电路电压110V；直流控制电路为桥式全波整流，电压2
4、4V；指示灯电路电压为交流6.3V。6进行PLC硬件系统设计时应考虑必要的硬件联锁及不同电压种类和等级的分组。7编写的PLC控制程序必须上机通过模拟调试，调试时可采用模拟调试开关板和灯泡进行，调试时应有必要的记录。8对系统进行组态，并设计出组态软件与PLC的通讯程序，画出组态画面。进行联机调试。第二节设备介绍及设计依据双面二工位铣钻组合机床是由双面钻床和双面铣床组合而成，具体加工对象是对较大型壳体零件的粗加工。组合机床为卧式，设置液压动力滑台为移动工作台，采用行程控制和液压传动，可作半自动循环加工和手动调整。工件的装夹采用具有油路失电夹紧功能的液压控制系统夹紧（放松）被加工零件，在一次半自动循
5、环中，工件经过两个工位进行铣、钻加工（每个工位都经过快速进给和工作进给两步），两个工位各完成一道加工工序。第一工位为双面铣床：左右两个铣头安装在工作台两边，铣刀作旋转运动，在工作台由快进转为工进时对夹紧在工作台上的工件铣削加工。第二工位为双面钻床，由左右两个钻头箱构成，钻孔过程分为两个工步。双铣头铣削后，工作台携夹紧的工件继续前进至死挡铁停止。此时工作台不动，左右钻头箱（各两台电动机）先由快速进给电动机进行空操作的快进，继而快进电动机断电并由电磁制动器制动，钻头电动机得电，对夹紧固定在工作台上的工件进行工进钻削，加工完毕后钻头电动机断电，快进电动机反相序得电，电磁制动器松开制动，电动机反转带动
6、钻头箱快速退回。只有当左右钻头箱全部退回到原位后，才允许液压工作台快速退回原位。液压工作台快速退回原位后，工人松开并卸下工件后，进行第二个壳体零件的加工，整个控制系统采用行程和压力控制。被加工零件的夹紧（放松）由具有油路失电夹紧功能的液压控制系统完成，手动调整的特点是按住某个调整按钮后，系统相关环节动作，松开后关断。组合机床工艺流程如图1.1所示。图1.1 组合机床工艺流程图双面二工位铣钻组合机床采用机械、液压、电气相结合的控制方式。其中机械设计是机床的基础，液压控制保证了工作台的进给和被加工工件的夹紧放松，电气控制设计起着神经中枢的作用。使机液电的结合成为可能。液压控制回路电磁阀及压力继电器
7、动作表如表1-1所示。元件工步1YV2YV3YV4YV5YV6YV7YV8YV1SP2SP3SP原位-工件夹紧-+-+-+滑台快进+-+-+-+滑台工进+-+-+-+滑台快进+-+-+-+滑台工进+-+-+-+死挡铁+-+-+-+滑台快退-+-+-+-+工件松开-+-+-+-表1-1 液压控制回路电磁阀及压力继电器动作表设计技术数据：1液压泵电动机M1：Y112M-4 4kw 1440r/min 8.8A 380V 联结2左、右铣削头电动机M2、M3：Y132S-4 5.5kw 1440r/min 15.4A 380V联结3左、右钻头箱快速进给电动机M4、M6：Y90S-4 1.1kw 140
8、0r/min 2.7A 380VY联结4左、右钻头电动机M5、M7:Y100L-4 3kw 1420r/min 6.8A 380V 联结5所有电磁阀线圈电压为DC 24V额定电流0.78A根据大型壳体零件加工要求，双面二工位铣钻组合机床需要配置床身、左右铣削头、移动工作台及夹具、左右钻头箱、中间底座8个部分。根据生产工艺要求组合机床采用行程控制和液压传动，可作半自动循环加工和手动调整。设置液压动力滑台为移动工作台，采用具有油路失电夹紧功能的液压控制系统夹紧（放松）被加工零件，总计设置7台电动机。1液压泵电动机M1液压泵采用连续运转工作方式，电动机M1的控制方式为单向连续工作制。液压泵电动机轻载
9、起动，且只有4kw，可直接全压起动。用一只交流接触器来控制液压泵电动机M1，设为KM1。2左右铣削头电动机M2、M3由于左、右铣削头电动机起动时，铣削头尚未铣削，属空载，故可直接全压起动，各用一只交流接触器对左右铣削头电动机M2、M3进行单向连续运行控制，设为KM2、KM3。3左、右钻头电动机M5、M7当M5、M7起动时，钻削头尚未钻削，属空载起动，设置起动方式为直接全压起动，各用一只交流接触器控制。设为KM6、KM9。4左、右钻头箱快速进给电动机M4、M6左、右钻头箱快速进给电动机M4、M6的功率只有1.1kw，但必须满足钻头箱的快进、快退要求，电动机须设置正反向控制，每台电动机设置两个交流
10、接触器。左钻头箱快速电动机的正、反转接触器设为KM4、KM5；右钻头箱快速电动机的正、反转接触器设为KM7、KM8。由于M4、M6电动机都有制动要求，故分别设置两只电磁制动器1YB、2YB。电磁制动器为断电制动型，钻头箱快进时得电松开，快进转工进时断电制动，快退时得电松开，回到原位时制动。双面二工位铣钻组合机床配置的电动机均在7Kw 以下，满足电动机直接起动的要求，可采用直接起动，除钻头箱快速进给电动机有正反向控制的要求外，其余电动机均为单方向起停控制。在设计主电路时要求考虑到短路保护、零电压和欠电压等电气控制电路的基本保护。第二章组态控制第一节MCGS简介计算机技术和网络技术的飞速发展，为工
11、业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。MCGS全中文工业自动化控制组态软件（以下简称MCGS工控组态软件或MCGS）为用户建立全新的过程测控系统提供了一整套解决方案。MCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件，可稳定运行于Windows95/98/NT操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，广泛应用于石油、电力、化工
12、、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。 MCGSWW服务器版本，集工业现场的集散控制和各类历史、实时数据及相关曲线的WWW发布于一体，可以解决整个企业的Internet/Intranet方案，也可以非常方便的与您已有的企业网络相衔接，让您从具体的技术环节和繁杂的数据堆中脱身，随时随地掌握工业现场与企业运营状态，了解所需的各项信息，大幅度提高工作效率，实现成功决策。第二节双工位组态控制画面1机床画面图2.1 机床画面2暂停状态图2.2暂停状态3工件快进图2.3工件快进4左钻工进图2.4 左钻工进第三节
13、 双工位铣钻加工机数据库列表 表2-1双工位铣钻加工机数据库列表第四节双工位铣钻加工组态控制脚本程序IF 启动按钮 = 1 THEN 液压电动机 = 1 右运行按钮 = 1ENDIFIF 水平移动量1 = 71 OR 水平移动量1 0 THEN 液压电动机 = 0ENDIFIF 水平移动量1 10 AND 水平移动量1 =24 AND 水平移动量1 = 61 AND 右运行按钮 = 1 AND (快进2点动 = 1 OR 暂停按钮 = 0 ) THEN 电动机1 = 0 电动机2 = 0 IF 水平移动量1 = 24 THEN 快进2指示 = 1 水平移动量1 = 水平移动量1 + 0.4 水
14、平移动量2 = 水平移动量2 + 4 ENDIFELSE 快进2指示 = 0ENDIFIF 水平移动量1 = 61 AND 右运行按钮 = 1 AND ( 工进2点动 = 1 OR 暂停按钮 = 0 ) THEN 工进2指示 = 1 水平移动量1 = 水平移动量1 + 0.2 水平移动量2 = 水平移动量2 + 2 ELSE 工进2指示 = 0ENDIF IF 水平移动量1 9 AND 水平移动量1 23 AND 水平移动量1 59 AND 水平移动量1 = 71 THEN 右限位开关 = 1 右运行按钮 = 0 右运行指示 = 0ELSE 右限位开关 = 0ENDIFIF 右限位开关 = 1
15、 THEN 右钻头箱电动机 = 1 右钻头 = 1ENDIFIF 右钻头箱电动机 = 1 AND 右钻头箱垂直移动量 = 8 AND 上下按钮 = 1 AND (右钻头箱工进点动 = 1 OR 暂停按钮 = 0 )THEN 右钻头箱垂直移动量 = 右钻头箱垂直移动量 + 0.1 右钻头箱垂直移动 = 右钻头箱垂直移动 + 1 ENDIFIF 右钻头箱垂直移动量 = 12 THEN 上上按钮 = 1 上下按钮 = 0 ENDIFIF 上上按钮 = 1 AND 右钻头箱垂直移动量 =0 AND (右钻头箱快退点动 = 1 OR 暂停按钮 = 0 )THEN 右钻头 = 0 右钻头箱垂直移动量 =
16、右钻头箱垂直移动量 - 0.3 右钻头箱垂直移动 = 右钻头箱垂直移动 - 3 ENDIFIF 右钻头箱垂直移动量 = -8 AND 下上按钮 = 1 AND ( 左钻头箱快进点动 = 1 OR 暂停按钮 = 0 ) THEN 左钻头箱垂直移动量 = 左钻头箱垂直移动量 - 0.3 左钻头箱垂直移动 = 左钻头箱垂直移动 - 3ENDIFIF 左钻头箱垂直移动量 = -8 AND 下上按钮 = 1 AND ( 左钻头箱工进点动 = 1 OR 暂停按钮 = 0 ) THEN 左钻头箱垂直移动量 = 左钻头箱垂直移动量 - 0.1 左钻头箱垂直移动 = 左钻头箱垂直移动 - 1 ENDIFIF 左
17、钻头箱垂直移动量 = -12 THEN 下上按钮 = 0 下下按钮 = 1 ENDIFIF 下下按钮 = 1 AND 左钻头箱垂直移动量 = 0 THEN 下限位开关 = 1 左钻头箱电动机 = 0 左钻头 = 0ELSE 下限位开关 = 0ENDIFIF 下限位开关 = 1 AND 下下按钮 = 1 AND 水平移动量1 = 0 AND ( 快退点动 = 1 OR 暂停按钮 = 0) THEN 液压电动机 = 1 左运行指示 = 1 右运行指示 = 0 水平移动量1 = 水平移动量1 - 0.5 水平移动量2 = 水平移动量2 - 5 ELSE 左运行指示 = 0 右运行指示 = 1ENDI
18、F第三章可编程控制第一节PLC-200系列简介一概述S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC,其许多功能达到大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC的一样，因此，它一经推出，即受到了广泛的关注。二S7-200系列PLCR的硬件系统西门子公司前几年刚刚投入市场的小型可编程序控制器，可以单机运行，也可以进行输入/输出和功能模块的扩展。它的价格低廉，结构小巧，可靠性高，运行速度快，继承和发挥可它在大、中型PLC领域的技术优势，有极丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实用性，其性能价格比非常高，所以它在各个行业中的应用得到迅速推广，在规模不太大的控制领域是较为理想的控制设备。硬件系统
19、的基本构成S7-200PLC硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的输入/输出点，同时还可以扩展I/O模块和各种功能模块。一个完整的系统组成如图所示图3.1 一个完整的系统组成图三模块的扩展在双面二工位铣钻加工机床控制中，我们需要24个输入点和21个输出点。后以我们要进行加入输入输出点的扩展。我们选用二个EM221对输入扩展和2个EM222对输出扩展。模块连接方式如图1基本单元基本单元有时又称做CPU模块，也有的称之为主机或本机。它包括CPU模块、存储器、基本输入/输出点和电源等，是PLC的主要部分。实际上它就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制任务。2扩展单元主机
20、I/O点数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种I/O模块，所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的I/O点数是由多种因素共同决定的。3特殊功能模块当需要妄称某些特殊功能的控制任务时，需要扩展功能模块。它们是完成某种特殊控制任务的一些装置。4相关设备相关设备是为充分和方便地利用系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备、人机操作界面和网络设备等。5工业软件工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序，它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机软件等几大类构成。图3.2 工业软件构成图第二节硬件电路一主接线图图3.3 主接线图二控制电路接线图图3.4 控制电路接线图
21、三CPU接口和扩展电路图3.5 CPU接口和扩展电路第三节I/O口地址分配表输入点名地址输出点名地址启动按钮I0.0左铣电动机Q0.0暂停按钮I1.4右铣电动机Q0.1原位置开关I0.3左钻电动机Q0.2工进1位置开关I0.4左钻箱电动机快进Q0.3快进2位置开关I0.5左钻箱电动机工进Q0.4工过2位置开关I0.6左钻箱电动机快退Q0.5死档板位置开关I0.7右钻电动机Q0.6左钻头箱原位置开关I1.0右钻箱电动机快进Q0.7左钻头箱工进位置开关I1.1右钻箱电动机工进Q1.0左钻头箱加工到位置开关I1.2右钻箱电动机快退Q1.1右钻头箱原位置开关I1.3IYVQ2.0右钻头箱工进位置开关I
22、0.22YVQ2.1右钻头箱加工到位置开关I1.53YVQ2.2快进1点动I2.04YVQ2.3工进1点动I2.15YVQ2.4快进2点动I2.26YVQ2.5工进2点动I2.37YVQ2.6左钻头箱快进点动I2.58YVQ2.7左钻头箱工进点动I2.6液压电动机Q3.0左钻头箱快退点动I2.7原点位置指示灯Q3.1右钻头箱快进点动I3.0死档板位置指示灯Q3.2右钻头箱工进点动I3.1右钻头箱快退点动I3.2快退点动按钮I2.4表3-1 I/O口地址分配表第四节可编程控制程序 附录总结参考文献和资料1王永华 主编现代电气控制及PLC应用；2陈立定 等编电气控制与可编程控制器广州 华南理工大学
23、出版社 2001年；3袁秀英 主编组态控制技术北京 电子工业出版社 2005年06月；4SIENMENS公司 SIMATIC S7-200可编程序控制系统手册2002年10月；5SIENMENS公司 SIMATIC S7-200应用示例1997年。摘要双面二工位铣钻组合机床对工件加工分为两个工序：第一工序是对工件进行双面铣操作。在运行的过程中，分为快进和工进。第二工序是对工件进行两方位的钻操作。在运行的过程中同样分为快进和工进两个步骤。整个过程是用西门子PLC-200进行编程控制，实现自动控制和手动控制。在自动过程中，机床自动完成对工件铣、钻两个工序，已减少人力，提高生产效率。手动控制主要用于
24、对工件位置进行调整。机床的整个加工过程为：启动快进双面铣加工快进工进二方位钻加工返回。在运行的过程中，我们用组态软件制作组态画面执行、运行、监控，这样使得机器出现故障之时，能够更好、更快、更准时的对故障进行处理。关键词：双面二工位铣钻机床 可编程控制 组态控制AbstractThe two-sided two locations mill drills the aggregate machine-tool to divide into two working procedures to the work piece processing The first working procedure
25、is carries on the two-sided mill operation to the work piece. In the movement process, divides into quickly enters enters with the labor. The second working procedure is carries on two positions to the work piece to drill the operation. Similarly divides into in the movement process quickly enters e
26、nters two steps with the labor. The entire process is carries on the programming control with Simens PLC-200, the realization automatic control and the hand control. In the automatic process, the engine bed automatically completes to the work piece mill, drills two working procedures, reduced the ma
27、npower, enhances the production efficiency. The hand control mainly uses in to the work piece position carries on the adjustment. The engine bed entire processing process is The start - quickly enters - the two-sided mill processing - quickly to enter - the labor to enter - two positions to drill th
28、e processing - to return. In the movement process, we use the configuration software manufacture configuration picture execution, the movement, the monitoring, like this causes the machine to appear when the breakdown, can better, quicker, be more punctual carries on processing to the breakdown.Key words: The two-sided two locations mill drills the engine bed. Programmable control. Configuration control.
