基于PLC的金属切削机械控制系统的设计

下载后可任意编辑 PLC控制技术课程设计说明书 题 目： 基于PLC的动力头控制系统设计 系 部： 信息与控制工程学院 专 业： 自动化 班 级： 三 学生姓名: 夏阳 学 号: 09032130138 指导老师: 张海燕 2024年 6 月 2 日 下载后可任意编辑 目 录 1绪论1 1.1 控制系统在动力头机床中的作用与地位1 1.2 控制系统的类型、特点及应用场合1 1.2.1 继电器控制系统1 1.2.2 计算机控制系统2 1.2.3 可编程序控制器控制系统2 2 控制系统方案论证与选择4 2.1电动机拖动部分5 2.2液压拖动部分5 3 控制系统硬件设计6 3.1电动机电器控制线路的设计6 3.1.1电动机和电器元件的配置6 3.1.2电动机型号的选择7 3.1.3电器元件型号的选择8 3.1.4主电路和控制电路电源的确定10 3.1.5主电路设计10 3.1.6控制电路设计11 3.1.7其他电路的设计12 3.2攻丝电机及液压拖动部分的PLC控制系统硬件设计13 3.2.1系统输入元件和输出元件型号的确定。13 3.2.2 PLC机型的选择13 3.2.3 PLCI/O元件的分配14 3.2.4 PLC的I/O接线图17 4 控制系统软件设计与调试17 4.1 PLC程序的总体结构17 4.2各部分程序的作用及设计过程18 4.2.1公用程序18 4.2.2全机半自动程序20 4.2.3单机单步程序29 4.2.4全机自动回原点程序33 5 总结与展望36 6 参考文献37 下载后可任意编辑 1 绪论 可编程控制器(Programmable logic Control-ler,简称PLC)是以微处理机为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而进展起来的一种新型工业自动控制装置, 其具有逻辑控制、计时、计数、数据处理、联网与通信等强大功能,用来替代传统的继电—接触控制系统。同时,由于PLC具有很高的可靠性和极大的应用灵活性,在各行各业的控制领域都得到了广泛的应用,并与CAD/CAM和机器人技术一起被誉为现代工业自动化的三大支柱之一。大量采纳传统继电—接触控制系统 的设备通过改造更新,成为PLC控制的自动化系统,而且具有改造成本低、周期短和可靠性高等特点。本文介绍基于PLC的动力头控制系统的设计与应用。 1.1 控制系统在动力头机床中的作用与地位 控制系统是动力头机床的指挥控制中心。 动力头机床对产品所有零件的加工只有在控制系统的指挥下才能进行。因此,控制系统性能的好坏、自动化水平的高低直接影响到机床的整体性能及加工质量。 此外，控制系统性能的好坏对于提高劳动产品的产量和质量也有着极大地影响。当然也会影响到该企业的市场竞争力。所以对动力头机床控制系统的设计与制作要引起足够的重视。要提高机床的性能，除了要提高该机床机械部分的性能外，还要提高该机床的控制系统的性能。 1.2 控制系统的类型、特点及应用场合 目前就控制系统来说,有三种可供选择：继电器控制系统；计算机控制系统；可编程序控制器控制系统。PLC程序控制器以其可靠性高、适应性强、设计调试方便等优点，在很多工业部门已经取代前两种控制系统。 1.2.1 继电器控制系统 继电器是一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关[3]。继电器控制系统的控制功能是用硬件继电器（或称物理继电器）实现的。多年来，人们用电磁继电器控制顺序型的设备和生产过程。 就单台继电器控制系统而言，其工作可靠性是比较高的。而且继电器本身也不贵。所以对于小型的、要求不复杂的控制对象来说，采纳继电器控制系统是可行的。 但是对于复杂的控制系统来说，所需的继电器很多。任何一个继电器的故障都会影响到整个系统的正常运行，查找和排除故障往往是非常困难的；由于该控制系统靠硬件接线，所以程序的更改比较困难，所以它的适应性比较差，不适应常常要求变更程序的产品的设计。当要求生产小批量、多品种的产品时，继电器控制系统是不能够满足要求的。 1.2.2 计算机控制系统 计算机控制系统的程序采纳指令编程，程序可以替代一部分硬件，而且程序便于维修。与继电器控制系统相比较，其控制电路的故障点相应减少；其适应性、通用性与灵活性都有提高；而且因为它是由电子器件组成，所以比继电器控制系统体积小、重量轻而且耗能少。 但是计算机控制系统对环境的要求比较高，其抗干扰能力不强；在制作中还需要印刷电路板，其外部I/O接线需要用插座从一双电路板上引出，既不方便也不可靠；在编程的时候用的是汇编语言或C语言，比较麻烦，不易被工厂的电气人员掌握。因此计算机控制系统的应用范围还是很受限制。 1.2.3 可编程序控制器控制系统 可编程序控制器的特点： (1) 可靠性高，抗干扰能力强 PLC是专为工业控制而设计的，在硬件方面采纳了电磁屏蔽、光电隔离、模拟量和数字量滤波、优化电源电路等措施，并对元件进行了严格的筛选；在软件方面则实行了警戒时钟、故障诊断、自动恢复等措施，利用后备电池对程序和动态数据进行保护。因此，PLC是有其他工业控制设备无可比拟的高可靠性。 (2) 编程方法简单易学 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，梯形图语言形象直观，易学易懂。梯形图语言实际上是一种面对用户的高级语言，可编程序控制器在执行梯形图程序时，用结实程序将它“翻译”成汇编语言再去执行。由于可编程序控制器运算速度的不断提高，对于一般的控制设备来说，执行速度完全满足要求。 PLC使用简单，一般情况下，不需要考虑接口问题，只需要用螺丝刀就可以完成全部接线工作。PLC可以采纳一种面对控制过程的梯形图语言，它与继电器原理图非常接近，电气工人可以在短时间内学会。因此，世界上许多国家的可编程序控制器生产公司都将梯形图语言作为第一用户语言。 (3)功能完善，应用灵活 PLC的基本功能包括数字和模拟量输入/输出、算术和逻辑运算、定时、计数、移位、比较、代码转换等，其扩展功能有批数据传送、排序查表、中断控制、函数运算、通信联网、PID闭环控制、监控报警等，可以组成功能完善的控制系统。 (4) 系统的设计、安装、调试工作量少 可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 可编程序控制器的梯形图程序一般采纳顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图所花的时间比设计继电器系统电路花的时间要少得多。 可编程序控制器的用户程序可以在实验室模拟实验，调试好后再将可编程