成绩 课程设计说明书(论文)
题 目 箱体加工专用机床的PLC控制 课程名称 机电传动控制课程设计 院（系、部、中心） 机械工程系 专 业 机电一体化 班 级 机电10 学生姓名 茅爱佳 学 号 28 设计地点 机械工程系 指导教师
目 录
一、 概述 ………………………………………………………2
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二、 设计任务和要求 …………………………………………3 三、 设计方案
（一）可编程控制器的选用……………………………………………………………3
（二）I/O地址………………………………………………………………………… 4
（三）控制系统分析 ………………………………………………………………… 4 （四）控制流程分析及功能图…………………………………………………………6 （五）梯形图及指令表…………………………………………………………………9
四、课程设计小结………………………………………………12 五、参考文献……………………………………………………13
箱体加工专用机床的PLC控制
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一、 概述
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。
PLC把计算机的完备功能以及灵活性，通用性好等优点和继电器控制器控制的简单易懂操作方便，价格便宜等 优点溶入新的控制系统中，且编程简单使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。可编程控制器的处理速度大大提高，增加了许多特殊功能。使得可编程控制器不仅可以进行逻辑控制，而且可以对模拟量进行控制。
PLC使用在专用机床控制上是最合适不过了，如下图所示为箱体加工专用机床的结构加工示意图。该机床是用来专门加工箱体两侧的，其加工方法是先将箱体通过夹紧装置夹紧，再由两侧左、右动力头对箱体进行加工。当加工完毕，动力头快速回原位，此时在松开加工件，又开始下一个循环。
二、设计任务和要求
图1中，左、右动力头主轴电动机为2.2kw，进给运动由液压驱动，液压泵电动机为3kw。动力和夹紧装置的动作由电磁阀控制，电磁阀通断情况如表1。
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表1 箱体加工机床电磁阀通断情况表
上、下料 夹紧 快进 工进 停留 快退 YV1 — — + + — — 左动力头 YV2 — — — — — + YV3 — — + — — — YV4 — — + + — — 右动力头 YV5 — — — — — + YV6 — — + — — — 夹紧装置 YV7 — + + + + + 专用机床的工作步骤如下：
1、按下启动按钮，夹紧装置将被加工工件夹紧，夹紧后发出信号。 2、左、右动力头同时快进，并同时启动主轴。 3、到达工件附件，动力头快进转为工进加工。
4、加工完毕后，左、右动力头暂停2s后分别快速退回原位。 5、夹紧装置松开被加工工件，同时主轴停止。
以上1~5步骤连续工作，实现半自动循环。在工件夹紧、动力头快进、动力头快退及电源接通均有信号显示。
三、 设计方案
（一）可编程控制器的选用
选择PLC的型号，日本三菱公司的FX2N系列PLC是一种性价比高的小型PLC，其功能强大，满足本系统的要求，从上面的控制要求可知，本系统共有输入设备11个：SB1-SB2、SQ1-SQ7、SP、SA1-SA2和输出设备16个：Y0-Y6、KM1-KM2、YV1-YV7。考虑10%-15%的裕量，共需输入输出点数32点，因此选择FX2N-48MR。该型号的PLC采用AC220V电源供电，有自带24V直流电源的24点继电器输出接口。电磁铁和接触器选择220V的小功率的交流电磁铁和交流接触器，由PLC直接控制。为了确保系统的安全,本系统还配备了过载保护和短路保护。
（二）I/O地址
输入 X0：启动按钮 3
X1：停止按钮 X2：夹紧开关信号 SP X3：松开开关信号 SQ7 X4：左动力头行程开关SQ1 X5：左动力头行程开关 SQ3 X6：左动力头行程开关SQ5 X7；右动力头行程开关SQ2 X10：右动力头行程开关 SQ4 X11：右动力头行程开关SQ6 X12：半自动/自动开关 输出 Y0：工作夹紧指示 Y1：左动力头快进指示 Y2：右动力头快进指示 Y3：左动力头快退指示 Y4：右动力头快退指示 Y5：左主轴电动机接触器 Y6：油泵电动机接触器 Y7：电磁阀YV1 Y10：电磁阀YV2 Y11：电磁阀YV3 Y12：电磁阀YV4 Y13：电磁阀YV5 Y14：电磁阀YV6 Y15：电磁阀YV7 Y16：右主轴电动机接触器 （三）控制系统分析
箱体加工专用机床采用采用继电器控制方式与PLC程序控制方式相组合的形式构成控制系统。左右主轴电动机分别由接触器KM1和KM3控制，油泵电动机由接触器KM2控制。左右主轴电动机分别控制左右动力头的旋转运动。而左右动力头的快进、工进和快退由电磁阀和油泵电动机共同控制。下图即为箱体加工专用机床的控制系统电路图。
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图2 控制系统电路图
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（四）控制流程分析及功能图
箱体加工机床的控制流程如下所述
1、初始状态下，左、右动力头滑台分别压住行程开关SQ1和SQ2，由于此时工件尚未夹紧，SQ7亦被压住，处于闭合状态，按下启动按钮SB1，此时电磁阀YV7通电使夹紧装置将被加工工件夹紧，同时夹紧指示灯亮。
2、夹紧开关信号SP使左、右主轴电动机接触器KM1和KM3、油泵电动机接触器KM2、电磁阀YV1、电磁阀YV3、电磁阀YV4、电磁阀YV6通电和左、右动力头快近指示灯亮。电磁阀YV7和夹紧指示灯由于强行置位保持先前的状态。左、右动力头开始同时快进。
3、左、右动力头分别压住行程开关SQ3和SQ4，上一工步结束，电磁阀YV3和电磁阀YV6断电，左右动力头快近指示灯熄灭。左、右主轴电动机接触器KM1和KM3、油泵电动机接触器KM2、电磁阀YV1、电磁阀YV4、电磁阀YV7和夹紧指示保持先前的状态。此时左、右动力头开始工进，加工工件。
4、左、右动力头分别压住行程开关SQ5和SQ6，电磁阀YV1和电磁阀YV4断电。左右主轴电动机接触器KM1和KM3、油泵电动机接触器KM2、电磁阀YV7和夹紧指示灯继续保持通电的状态，工件加工完毕，触发定时器T0，T0通电，开始记时，左、右动力头暂停。
5、暂停2S后，电磁阀YV2和电磁阀YV5通电，左右主轴电动机接触器KM1和KM3、油泵电动机接触器KM2、电磁阀YV7和夹紧指示灯还保持通电的状态，左、右动力头开始同时快退，左右动力头快退指示灯亮。
6、左右动力头分别回到原位，压住行程开关SQ1和SQ2，左、右主轴电动机接触器KM1和KM3、油泵电动机接触器KM2、电磁阀YV2、电磁阀YV5、电磁阀YV7和夹紧指示灯断电。夹紧装置松开被加工工件。同时主轴停止转动。一次循环加工结束。
7、若选择开关SA接通，自动开始下一次循环；若选择开关SA未接通，需要手动接通SA开始下一次循环。
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选择开关启动按钮停止按钮开始S0夹紧S20工作夹紧提示左.右动力头快进S21左动力头快进提示右动力头快进提示7
左.右动力头工进S22左动力头快进提示右动力头快进提示 左.右动力头工进S22暂停2秒S23暂停2秒S23快退S24快退S24左动力头快退提示右动力头快退提示停止S25停止S25箱体加工专用机床8
控制功能图
箱体加工专用机床控制功能图
(五)梯形图及指令表
梯形图
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指令表10
我们选用的是三菱微型可编程控制器中的FX2N系列，它的有关信息如下：
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四、课程设计小结
通过本次PLC课程设计的学习，我对具体问题的PLC设计过程有了初步了解，特别是步进指令的设计编程，理解颇深。
在机床行业中，多工步机床由于其工步及动作多，控制较复杂，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此，故障多，维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响了设备的工效。
在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高
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了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。
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参考文献
1、海心，赵华主编 机电传动控制 北京：高等教育出版社，2007、11
2、刘守操主编 可编程序控制器技术与应用 北京：机械工业出版社，2006，8
3、郁汉琪主编 机床电器及可编程序控制器实验、课程设计指导书 北京：高等教育出版社，2001，7（2007重印）
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