冲床电气控制系统设计.doc
机床电气控制系统设计
02
机床电气控制系统设计基础
电气元件与电路设计
电气元件选择
根据机床的功能需求，选择合适的电气元件，如电机、传感器、开关等。
电路设计
根据机床的工作流程和元件特性，设计合理的电路图，确保各元件能够正常工 作并实现所需功能。
控制系统架构与原理
控制系统架构
确定控制系统的整体架构，包括硬件和软件部分，明确各部 分之间的连接和通信方式。
传感器与执行器配置
传感器配置
传感器是检测机床状态和工件参数的重要元件。需要根据机床的工艺要求和检测需求， 选择合适的传感器类型和规格，并合理布置传感器的位置。需要考虑传感器的测量精度
、稳定性和可靠性等参数。
执行器配置
执行器是控制机床运动和动作的重要元件。需要根据机床的运动特性和控制要求，选择 合适的执行器类型和规格。需要考虑执行器的动作精度、响应速度和可靠性等参数。
优化目标
提高机床电气控制系统的性能和稳定性，降低能 耗和生产成本。
实践案例
介绍实际中应用的系统优化案例，如某型数控机 床的电气控制系统优化实践等。
ABCD
优化方法
包括硬件优化和软件优化两个方面，如改进电路 设计、选用高性能元件、优化算法等。
效果评估
对系统优化后的效果进行评估，包括性能提升、 能耗降低等方面的数据对比和分析。
发展历程与趋势
发展历程
机床电气控制系统经历了从传统继电器控制到可编程逻辑控制器（PLC）、单片 机控制，再到计算机数控（CNC）的发展历程。
发展趋势
随着信息技术和智能制造技术的不断发展，机床电气控制系统正朝着智能化、网 络化、高精度和高效率的方向发展，未来将更加注重人机交互、自适应控制、远 程监控等方面的技术应用和创新。
冲床控制系统设计
冲床控制系统设计一、冲床控制系统的结构设计上位机控制系统主要完成冲床工艺参数的设定和监控、工艺图形显示、故障诊断和报警等功能。
它通常由工控机或者工控终端组成，需要配置相应的人机界面软件和控制算法。
下位机控制系统主要负责冲床本体的运动控制和工艺参数的实时反馈。
它通常由PLC、伺服电机、传感器等组成，需要配置相应的输入输出模块和运动控制模块。
二、冲床控制系统的硬件设计1.选用适当的PLC和伺服电机：根据冲床的规格和工艺要求，选择合适的PLC和伺服电机。
PLC要具备足够的输入输出点数和高速响应能力，伺服电机要具备较大的输出功率和良好的控制性能。
2.设计电气控制柜：按照冲床的电气原理图和控制系统的需求，设计合理的电气控制柜。
电气控制柜的设计要求包括合理的布置空间、稳定可靠的电源供应和充分的散热措施等。
3.安装传感器和执行器：根据冲床的要求，选择合适的传感器和执行器进行安装。
传感器主要用于冲床的位置反馈和工艺参数监测，执行器主要用于冲床的运动控制。
三、冲床控制系统的软件设计1.编写PLC程序：根据冲床的工艺要求，编写合理的PLC程序。
PLC程序主要包括工艺参数的设定和监控、冲床运动的控制和安全保护等功能。
2.开发人机界面软件：根据冲床控制系统的要求，开发用户友好的人机界面软件。
人机界面软件主要用于工艺参数的设定和监控、工艺图形的显示和故障报警等功能。
3.配置运动控制模块：根据伺服电机的要求，配置合适的运动控制模块。
运动控制模块主要用于伺服电机的速度和位置控制，以实现冲床的精准运动。
四、冲床控制系统的性能评估在完成冲床控制系统的设计后，需要对其进行性能评估，以确保其可以满足工艺要求和安全要求。
性能评估主要包括以下几个方面：1.冲床的运动速度和精度：通过测量冲床的运动速度和精度，评估控制系统的性能。
2.工艺参数的设定和监控：通过设定不同的工艺参数并监控其实时值，评估上位机控制系统的性能。
3.故障诊断和报警功能：通过模拟不同的故障场景，评估上位机控制系统的故障诊断和报警功能。
PLC冲床电气控制系统设计
PLC冲床电气控制系统设计摘要：PLC（可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于工业自动化领域的数字电子设备。
本文以冲床电气控制系统为例，详细介绍了PLC控制系统的设计流程和相关技术要点。
通过PLC控制系统的设计，可以实现对冲床的自动化控制，提高工作效率和生产质量。
关键词：PLC；冲床；电气控制系统；设计流程1引言冲床是一种常用的金属加工机械设备，广泛应用于金属制造行业。
为了提高冲床的生产效率和稳定性，需要引入PLC控制系统进行自动化控制。
本文将介绍PLC冲床电气控制系统的设计流程和关键技术要点。
2PLC冲床电气控制系统设计流程2.1系统需求分析通过与用户沟通，了解冲床的功能要求和性能指标，包括冲床的加工能力、工作环境、工作压力等。
同时，分析用户对PLC冲床电气控制系统的期望，以确定设计目标。
2.2设计方案确定根据系统需求分析的结果，制定PLC冲床电气控制系统的设计方案。
包括PLC型号的选择、输入输出模块的配置、控制逻辑的设计等。
2.3设计电气原理图根据设计方案，绘制电气原理图。
电气原理图包括PLC与其他设备的连接方式、传感器的连接方式、驱动器的连接方式等。
电气原理图应清晰明了，便于工程师进行后续的电气布置和接线工作。
2.4编写PLC程序根据设计方案和电气原理图，编写PLC程序。
PLC程序是控制逻辑的实现方式，通过编写PLC程序，可以实现对冲床各个部分的控制，包括气动系统、电动系统、传感器系统等。
编写PLC程序需要考虑程序的可读性、可扩展性和稳定性。
2.5调试和测试完成PLC程序编写后，需要进行调试和测试。
通过与冲床的连接，进行各个部分的联调测试，确保PLC控制系统的各个部分正常工作，控制逻辑正确。
2.6完善和优化在调试和测试的过程中，可能会发现一些问题或改进的空间。
根据实际情况，对PLC控制系统进行完善和优化，提升冲床的性能和稳定性。
3PLC冲床电气控制系统的关键技术要点3.1输入输出模块的配置输入输出模块是PLC控制系统与外部设备之间的接口，用于接收外部信号和发送控制信号。
金丰300T级进冲床电气控制原理图1
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小型冲床控制电路plc改造设计
小型冲床控制电路PLC改造设计1. 项目背景冲床是一种用于对金属材料进行冲压加工的设备。
传统的冲床通常采用机械驱动，其控制模式相对简单，往往需要人工干预。
为了提高冲床的自动化程度和生产效率，可以采用PLC(可编程逻辑控制器)进行改造。
本项目旨在对小型冲床进行PLC改造设计，使其具备自动化加工功能，并能通过PLC控制电路实现稳定可靠的运行。
2. PLC简介PLC是一种专用于工业自动化控制的电子设备。
它具备高可靠性、强鲁棒性和可编程性的特点，可以通过编写逻辑程序来实现对工业设备的控制。
PLC由输入/输出(I/O)模块、中央处理器(CPU)、存储器、通信模块等组成。
通过连接传感器和执行器，PLC能够对外部信号进行采集和处理，并输出控制信号，实现对设备的自动化控制。
3. 改造设计流程3.1 需求分析在进行PLC改造设计之前，需要对小型冲床的功能和性能进行详细分析，确保明确改造的目标和需求。
•功能需求：自动上料、自动冲压、自动下料、故障报警等。
•性能需求：稳定可靠、高精度、高效率、易维护。
3.2 系统结构设计基于需求分析的结果，设计小型冲床的PLC控制系统的结构。
通常可以分为下列几个模块：•输入模块：用于连接传感器，采集外部信号，包括冲压力、上料状态、下料状态等。
•逻辑控制模块：通过编程实现逻辑控制功能，如自动上料、自动冲压、自动下料等。
•输出模块：用于连接执行器，输出控制信号，包括马达、气缸等。
•人机界面模块：用于与操作员进行交互，包括输入指令、显示状态、报警信息等。
•通信模块：用于与上位系统进行数据交换，如上料物料的信息、冲压产品的统计等。
3.3 编程实现在PLC中，编程是实现逻辑控制的关键。
根据需求分析和系统结构设计的结果，使用PLC的编程软件进行程序编写。
编写的程序应包括自动上料、自动冲压、自动下料等功能的实现，同时还需要考虑异常情况的处理和故障报警。
3.4 硬件连接在PLC改造设计中，正确的硬件连接至关重要。
PLC冲床电气控制系统设计
湖南工程学院课程设计课程名称电气控制与PLC课题名称冲床电气控制系统设计专业班级姓名学号指导教师赖指南、刘星平、唐勇奇、谭梅2012年6月15日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气控制与PLC 课题名称冲床电气控制系统设计专业班级姓名学号指导教师赖指南、刘星平、唐勇奇、谭梅审批黄峰、汪超、刘星平任务书下达日期2012年6月4日课程设计完成日期2012年6月15日前言目前，我国机械制造业存在大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时，可以应用微电子技术改造这些已有通用设备，比如用数显、数控装置改造通用设备,提高单机自动化程度；用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及自动设备与半自动设备组成的生产线,这样可以把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来，这是一条低成本、高效益，符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。
现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应,生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。
为了满足这一需求,生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生.随着可编程控制器技术的发展，传统机械设备的控制柜逐渐被新一代的智能化仪表所代替，对于日益复杂的控制功能，传统控制柜显得无能为力，而可编程控制器具有可编程序的特点,运行时可以根据要求，自动选择控制算法、适应性强、可编程控制器采用软件代替硬件的方法，可以简化线路，使控制设备的性能价格比不断提高,本设计的研究目的，在于探索在板材加工中，应用可编程控制技术,实现板材加工的自动控制。
可编程序控制器简称为PLC,它的应用面广、功能强大、使用方便、已经成为当代工业自动化的主要支柱之一,PLC广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中,PLC在其他领域，例如在民用和家庭自动化中的应用也得到了迅速的发展.现代社会要求制造业对市场做出迅速的反应,生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。
冲床自动计数控制系统设计
冲床自动计数控制系统设计1.传感器选择：传感器是冲床自动计数控制系统中最关键的部件之一、通常使用光电传感器或接近开关传感器来检测工件的进出，这些传感器可以精确地检测到工件的数量。
2.控制器设计：控制器是冲床自动计数控制系统的核心部件。
它负责接收传感器的信号，并进行计数和控制操作。
控制器通常使用单片机或PLC进行设计，可以实现数字信号处理和高速计数功能。
3.信号处理：传感器输出的信号通常是模拟信号，需要进行模数转换和数字信号处理。
在冲床自动计数控制系统中，可以通过使用模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号，然后传输给控制器进行处理。
4.软件开发：冲床自动计数控制系统的软件开发包括传感器信号处理、计数逻辑设计、控制策略设计等。
在软件开发过程中，需要考虑到系统的实时性、稳定性和可靠性。
5.运动控制：冲床自动计数控制系统需要根据计数结果进行运动控制操作。
当计数达到设定值时，控制器可以发送运动控制指令，触发冲床机床进行下一步操作。
6.人机界面：为了方便操作和监控，冲床自动计数控制系统通常还需要设计相应的人机界面。
人机界面可以是触摸屏显示器或键盘显示器，可以实现计数设定、参数调整和故障诊断等功能。
冲床自动计数控制系统的设计需要根据实际冲床机床的需求和应用场景进行调整和优化。
在设计过程中，还需要考虑到工作环境的特殊要求，如工作温度、湿度和电磁干扰等。
同时，还需要进行充分的测试和验证，以确保系统的稳定性和可靠性。
总之，冲床自动计数控制系统的设计是一个复杂而关键的任务。
通过合理选择传感器、设计控制器、进行信号处理和软件开发，以及考虑到运动控制和人机界面的需求，可以实现一个高效稳定的冲床自动计数控制系统。
PLC冲床电气控制系统设计
湖南工程学院课程设计课程名称 _________ 电气控制与PLC课题名称冲床电气控制系统设计专业班级 _________________姓名 _______________________________ 学号 _____________________扌指导教师赖指南、刘星平、唐勇奇、谭梅湖南工程学院课程设计任务书课程名称__________ 电气控制与PLC课题名称冲床电气控制系统设计专业班级_______________姓名_________________________学号__________________指导教师赖指南、刘星平、唐勇奇、谭梅审批黄峰、汪超、刘星平任务书下达日期2012年6月4日课程设计完成日期2012年6月15日设计内容与要求主要设计条件1.PLC实验设备若干2.参考文献若干。
设计说明书装订顺序1.课程设计说明书封面。
2.课程设计任务书。
3.说明书目录。
4.正文（按设计内容逐项书写）5.参考文献。
6.附录。
7.课程设计评分表。
设计进度安排第1周：1.星期一上午：课题内容介绍。
2.星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。
3.星期二〜星期五：确定控制方案。
绘制冲床电气控制系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。
设计控制系统的工艺图纸。
选择电器元件，列出电器元件明细表。
第2周：4.星期一：上机调试程序。
5.星期二〜星期五：编写设计说明书，答辩。
参考文献[1]廖常初•可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆：重庆大学出版社[2]万太福.可编程序控制器及其应用[M].重庆：重庆大学出版社[3]刘祖润.毕业设计指导•北京：机械工业出版社[4]谢桂林.电力拖动与控制.北京：中国矿业大学出版社[5]工厂常用电气设备手册编写组•工厂常用电气设备手册•北京：水利电力出版社、八、，刖言目前,我国机械制造业存在大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时,可以应用微电子技术改造这些已有通用设备，比如用数显、数控装置改造通用设备，提高单机自动化程度；用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及自动设备与半自动设备组成的生产线，这样可以把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来，这是一条低成本、高效益，符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。
PLC冲床课程设计
湖南工程学院课程设计课程名称电气技术课题名称冲床电气控制系统设计专业班级XXXX班姓名 X X 学号 123456789012 指导教师赖老师、刘老师2011年11月25日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气技术课题名称冲床电气控制系统设计专业班级XXXX X 姓名 X X 学号 123456789012 指导教师赖老师、刘老师审批老师、老师、老师任务书下达日期2011年11月14日课程设计完成日期2011年11月25日课题：冲床电气控制系统设计一. 冲床概况及控制要求冲床运动过程示意图如图1所示。
初始状态时机械手在最左边，左限位开关SQ4接通，冲头在最上面，上限位开关SQ3接通；机械手松开(YV1断开)。
其运动过程如下：图1 冲床运动过程示意图1.按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。
2.1S后YV2接通，机械手右行。
3.机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行(YV4接通)，加工工件。
4.工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行(YV5接通)。
上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。
5.机械手左行(YV2接通)。
6.机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开 (YV1断开)，机械手回到初始状态。
冲床要求设置单周期和自动连续循环两种工作方式。
二.设计任务1.设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。
2.选择电气元件，编制电气元件明细表。
3.设计操作面板电器元件布置图。
4.上机调试程序。
5.编写设计说明书。
前言可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。
但由于PC 容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。
它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。
冲床电气控制系统设计教程文件
目录第1章概述 (1)1.1 冲床概况及控制要求 (1)1.2 设计任务 (2)第2章控制方案论证 (3)2.1 继电器方案 (3)2.2 单片机方案 (3)2.3 PLC方案 (3)2.4 结论 (3)第3章系统硬件设计 (4)3.1 控制线路设计 (4)3.11 冲床运动原理图 (4)3.12 元件选择 (4)第4章系统软件设计 (6)4.1 顺序功能图 (6)4.2 公用程序设计 (7)4.3 手动程序设计 (7)4.4 自动程序设计 (8)结束语 (10)致谢 (11)参考文献 (12)附录1 梯形图 (13)附录2 程序清单 (16)第1章概述1.1 冲床概况及控制要求冲床运动过程示意图如图1所示。
初始状态时机械手在最左边，左限位开关SQ4接通，冲头在最上面，上限位开关SQ3接通；机械手松开(YV1断开)。
其运动过程如下：图1-1 冲床运动过程示意图1. 按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。
2. 1s后YV2接通，机械手右行。
3. 机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行(YV4接通)，加工工件。
4. 工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行(YV5接通)。
上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。
5. 机械手左行(YV2接通)。
6. 机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开 (YV1断开)，机械手回到初始状态。
冲床要求设置单周期和自动连续循环两种工作方式。
1.2 设计任务1. 设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。
2. 选择电气元件，编制电气元件明细表。
3. 设计并绘制工艺图纸(可在下列项目中任选一项)：(1) 电气板元件布置图和电气底板零件加工图。
(2) 电气板接线图。
(3) 控制面板元件布置图、接线图和面板加工图。
4. 编写设计说明书和使用说明书。
第2章控制方案论证2.1 继电器方案采用继电器方案，将要用到较多的继电器，会造成设备的体积变大，重量增加。
基于FX系列冲床控制系统设计说明书(DOC)
本科毕业设计说明书（论文）第I 页共I 页目录1 绪论 (1)1.1 属成形机及冲压机床简介 (1)1.2 金属成型机发展 (2)1.3 金属成形机控制系统 (3)1.4 论文主要研究内容 (4)1.5 论文组织结构 (4)2 可编程逻辑控制器 (6)2.1 PLC结构 (6)2.2 PLC原理 (7)2.3 PLC的分类 (7)2.4 PLC发展过程 (8)3 系统需求分析 (10)3.1 系统控制功能分析 (10)3.2 基于FX系列冲床控制系统结构设计 (13)3.3 系统功能需求描述 (15)4 总体设计方案 (16)4.1 总体控制系统方案选型 (16)4.2 PLC控制系统选型 (18)4.3 PLC型号的确定 (19)4.4 软件的选择 (20)5 详细设计 (21)5.1 冲床的电气控制电路原理图 (21)5.2 PLC的I/0地址分配 (24)5.3 控制流程图设计 (25)5.4 PLC控制软件编程实现 (29)结束语 (35)致谢 (36)参考文献 (37)本科毕业设计说明书（论文）第35 页共37 页1绪论在工业生产中，成形生产——以模具为基本工具使制件获得所需的尺寸和形状——已成为工业生产的重要基础和关键环节，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信产品中，有64%～70%的零部件都要依靠模具成形。
所以冲压机床及所属的金属成形压力机在上述各个领域得到广泛的应用。
1.1 属成形机及冲压机床简介所谓金属成形，实际上有两种含义：一是成形，即毛胚（一般指固态金属）在外界压力的作用下，借助于模具通过材料的塑性变形来获得模具所给予的形状、尺寸和性能的制品；二是成型，它是指液态或半固态的原材料在外界的压力下，通过流动填充模型的型腔来获得与型腔的形状和尺寸相一致的制品。
金属成形机是为各类成形工艺服务的，通过它为模具和被加工材料提供运动、能量、外力、控制等来完成成形生产。
随着成形生产和成形技术的发展，各类成形机也得以取得相应的发展。
PLC冲床课程设计
湖南工程学院课程设计课程名称电气技术课题名称冲床电气控制系统设计专业班级XXXX班姓名X X学号************指导教师赖老师、刘老师2011年11月25日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气技术课题名称冲床电气控制系统设计专业班级XXXX X姓名X X学号************指导教师赖老师、刘老师审批老师、老师、老师任务书下达日期2011年11月14日课程设计完成日期2011年11月25日课题：冲床电气控制系统设计一. 冲床概况及控制要求冲床运动过程示意图如图1所示。
初始状态时机械手在最左边，左限位开关SQ4接通，冲头在最上面，上限位开关SQ3接通；机械手松开(YV1断开)。
其运动过程如下：图1 冲床运动过程示意图1.按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。
2.1S后YV2接通，机械手右行。
3.机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行(YV4接通)，加工工件。
4.工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行(YV5接通)。
上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。
5.机械手左行(YV2接通)。
6.机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开 (YV1断开)，机械手回到初始状态。
冲床要求设置单周期和自动连续循环两种工作方式。
二.设计任务1.设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。
2.选择电气元件，编制电气元件明细表。
3.设计操作面板电器元件布置图。
4.上机调试程序。
5.编写设计说明书。
前言可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。
但由于PC 容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。
它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。
数控机床的电气控制系统设计
数控机床的电气控制系统设计一、本文概述《数控机床的电气控制系统设计》这篇文章主要探讨了数控机床电气控制系统的基本设计原理、实现方法及其在实际应用中的优化策略。
数控机床作为现代制造业的核心设备，其电气控制系统的设计直接关系到机床的性能、稳定性和加工精度。
因此，对数控机床电气控制系统的深入研究与设计优化，对于提升机床的整体性能、提高生产效率以及降低运行成本具有重要意义。
本文将首先介绍数控机床电气控制系统的基本组成和工作原理，包括数控系统、伺服驱动系统、传感器与检测装置等关键组成部分的功能与特点。
随后，文章将重点分析电气控制系统的设计要点，包括硬件设计、软件设计、控制算法选择等方面，以及如何根据机床的具体需求和加工要求来进行合理的系统设计。
本文还将探讨电气控制系统设计中的关键技术问题，如抗干扰设计、故障诊断与处理、系统可靠性保障等，并介绍相应的解决方案和策略。
文章将总结数控机床电气控制系统设计的发展趋势和未来挑战，为相关领域的研究与实践提供参考和借鉴。
通过本文的阅读，读者可以全面了解数控机床电气控制系统的设计原理与实践方法，掌握关键技术的实现与应用，为数控机床的设计、制造和维护提供有力支持。
二、数控机床电气控制系统概述数控机床的电气控制系统是数控机床的重要组成部分，负责实现机床的运动控制、加工过程监控、故障诊断与保护等功能。
电气控制系统的设计直接关系到数控机床的性能、稳定性和加工精度。
随着科技的发展，数控机床电气控制系统也在不断进化，从早期的简单电路控制，发展到现在的基于微处理器、PLC（可编程逻辑控制器）以及CNC（计算机数控）系统的复杂控制。
数控机床电气控制系统主要由电源电路、输入/输出电路、控制核心、驱动电路、传感器电路以及安全保护电路等部分组成。
其中，控制核心通常使用CNC装置，它能够解析编程好的加工指令，转化为对机床运动的精确控制信号。
驱动电路则负责将控制信号放大，以驱动电动机等执行机构实现所需的运动。
机床电气控制系统设计
03
机床电气控制系统的设计原则
保证产品质量和产量
精度控制
机床电气控制系统应具备 高精度的控制能力，以保 证加工零件的尺寸精度和 形状精度。
恒定切削力
符合环保要求
低噪声设计
采用低噪声电机和减速机等元件 ，降低机床运行时的噪声。
节能设计
优化电气控制系统设计，降低机 床的能耗，达到节能减排的目的
。
减少废弃物排放
合理设计机床的冷却系统，减少 冷却液的使用量，降低环境污染 。同时，应合理利用废弃物，如 废切削液等，减少对环境的污染
。
04
机床电气控制系统的设计步骤
降低劳动强度
通过机床电气控制系统， 可以实现自动化和智能化 控制，从而降低工人的劳 动强度，提高生产效益。
保障生产安全
机床电气控制系统具有较 高的安全性和稳定性，能 够有效地避免事故的发生 ，保障生产安全。
机床电气控制系统的历史与发展
历史
机床电气控制系统的发展可以追溯到20世纪初，当时人们开 始使用继电器来实现对机床的控制，随着技术的发展，逐渐 演变为使用PLC、单片机等现代控制器。
在设计控制部分时，需要考虑控制元件的选择、组合和优化，以及控制程序的编写和调试。此外，还 需要考虑控制部分的防干扰措施，以避免因电磁干扰而引起的电气故障。
保护部分
保护部分是机床电气控制系统的重要组成部分，它由各种 保护装置（如热继电器、熔断器等）组成。保护部分的主 要功能是保护电机和整个控制系统免受电气故障的影响。
对编写的程序进行调试和测试，确保控制功能正常实现。
冲床控制系统课程设计
冲床控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解冲床控制系统的基础知识，掌握其工作原理和主要部件功能；2. 学习并掌握PLC编程方法，能运用PLC对冲床进行简单控制；3. 了解并掌握传感器在冲床控制系统中的应用，能实现系统的自动化控制。
技能目标：1. 能运用所学知识，设计简单的冲床控制系统，并进行调试；2. 能运用PLC对冲床进行编程控制，实现基本功能；3. 能通过传感器收集数据，对冲床控制系统进行优化和调整。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化控制技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 增强学生的团队合作意识，培养其在团队中沟通、协作的能力；3. 提高学生对安全生产的认识，培养其安全操作意识和责任感。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，旨在培养学生具备冲床控制系统设计、编程和调试的能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握冲床控制系统的基本原理，运用所学知识解决实际问题，同时培养其安全意识、团队合作精神和创新能力。
课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估，有助于提高学生的综合素质。
二、教学内容1. 冲床控制系统概述：介绍冲床的基本结构、工作原理及控制系统的作用；- 教材章节：第1章 冲压设备概述- 内容：冲床结构、工作原理、控制系统组成。
2. PLC编程与应用：讲解PLC的基本原理、编程方法及其在冲床控制中的应用；- 教材章节：第2章 PLC原理与应用- 内容：PLC工作原理、编程语言、冲床控制程序编写。
3. 传感器及其应用：介绍常用传感器类型、原理以及在冲床控制系统中的应用；- 教材章节：第3章 传感器与检测技术- 内容：传感器分类、原理、选型及应用。
4. 冲床控制系统设计：结合实际案例，讲解冲床控制系统的设计方法和步骤；- 教材章节：第4章 冲床控制系统设计- 内容：控制系统设计要求、方法、步骤及案例分析。
5. 冲床控制系统调试与优化：介绍系统调试方法、技巧及优化策略；- 教材章节：第5章 系统调试与优化- 内容：调试方法、故障排查、优化策略。
冲床控制系统
天津广播电视大学（武清）机电一体化系统设计基础专题报告题目冲床控制系统班级机械本2015秋姓名王成学号*************目录一、冲床控制系统的PLC设计说明 (1)二、冲床的机械原理 (1)（一）冲床机械系统的主要特点 (1)（二）冲床的控制原理 (1)三、PLC控制系统软件设计 (3)（一）冲床输入地址分配 (3)（二）冲床输出地址分配 (4)（三）接线图（见附图3） (5)（四）冲床控制程序 (6)四、模拟运行与调试 (8)（一）主轴电机起停 (8)（二）主轴箱松开、夹紧 (9)（三）工件的移动控制 (9)（四）系统运行情况 (9)五、参考文献： (9)一、冲床控制系统的PLC设计说明冲床控制系统的PLC课程设计是我们学完了电大的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。
二、冲床的机械原理冲床适用于在重大型零件上冲孔工作。
（一）冲床机械系统的主要特点1.该冲床的工件移动系统采用电机控制2.冲床系统中，采用了进油和回油路的双重节流调速回路，并以回油节流调速为主，因此，工作台的运动平稳，且可减小工作台启动时的前冲现象。
3.具有卸荷回路，机床不工作时，可使系统卸荷，以减少功率损失和减少油液发热。
（二）冲床的控制原理1.控制线路特点（1）电路、控制线路、信号指示灯电路及机床照明均采用自动空气断路器作为电源引入开关。
自动空气断路器中的电磁脱扣装置作为短路保护电器而取代熔断器。
另外，此断路器也具有零压保护和欠压保护作用。
（2）由于各台电动机的容量不同，在起动时须区别对待。
主轴电动机容量较大，为降低起动电流，采用了Y—△起动控制线路。
其它五台电动机采用接触器直接起动控制线路或开关直接起动控制线路。
冲床电气控制系统设计
目录第1章概述 (1)1.1 冲床概况及控制要求 (1)1.2 设计任务 (2)第2章控制方案论证 (3)2.1 继电器方案 (3)2.2 单片机方案 (3)2.3 PLC方案 (3)2.4 结论 (3)第3章系统硬件设计 (4)3.1 控制线路设计 (4)3.11 冲床运动原理图 (4)3.12 元件选择 (4)第4章系统软件设计 (6)4.1 顺序功能图 (6)4.2 公用程序设计 (7)4.3 手动程序设计 (7)4.4 自动程序设计 (8)结束语 (10)致谢 (11)参考文献 (12)附录1 梯形图 (13)附录2 程序清单 (16)第1章概述1.1 冲床概况及控制要求冲床运动过程示意图如图1所示。
初始状态时机械手在最左边，左限位开关SQ4接通，冲头在最上面，上限位开关SQ3接通；机械手松开(YV1断开)。
其运动过程如下：图1-1 冲床运动过程示意图1. 按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。
2. 1s后YV2接通，机械手右行。
3. 机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行(YV4接通)，加工工件。
4. 工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行(YV5接通)。
上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。
5. 机械手左行(YV2接通)。
6. 机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开 (YV1断开)，机械手回到初始状态。
冲床要求设置单周期和自动连续循环两种工作方式。
1.2 设计任务1. 设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。
2. 选择电气元件，编制电气元件明细表。
3. 设计并绘制工艺图纸(可在下列项目中任选一项)：(1) 电气板元件布置图和电气底板零件加工图。
(2) 电气板接线图。
(3) 控制面板元件布置图、接线图和面板加工图。
4. 编写设计说明书和使用说明书。
第2章控制方案论证2.1 继电器方案采用继电器方案，将要用到较多的继电器，会造成设备的体积变大，重量增加。
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目录
第1章概述 (1)
1.1 冲床概况及控制要求 (1)
1.2 设计任务 (2)
第2章控制方案论证 (3)
2.1 继电器方案 (3)
2.2 单片机方案 (3)
2.3 PLC方案 (3)
2.4 结论 (3)
第3章系统硬件设计 (4)
3.1 控制线路设计 (4)
3.11 冲床运动原理图 (4)
3.12 元件选择 (4)
第4章系统软件设计 (6)
4.1 顺序功能图 (6)
4.2 公用程序设计 (7)
4.3 手动程序设计 (7)
4.4 自动程序设计 (8)
结束语 (10)
致谢 (11)
参考文献 (12)
附录1 梯形图 (13)
附录2 程序清单 (16)
第1章概述
1.1 冲床概况及控制要求
冲床运动过程示意图如图1所示。
初始状态时机械手在最左边，左限位开关SQ4接通，冲头在最上面，上限位开关SQ3接通；机械手松开(YV1断开)。
其运动过程如下：
图1-1 冲床运动过程示意图
1. 按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。
2. 1s后YV2接通，机械手右行。
3. 机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行(YV4接通)，加工工件。
4. 工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行(YV5接通)。
上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。
5. 机械手左行(YV2接通)。
6. 机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开 (YV1断开)，机械手回到初始状态。
冲床要求设置单周期和自动连续循环两种工作方式。
1.2 设计任务
1. 设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。
2. 选择电气元件，编制电气元件明细表。
3. 设计并绘制工艺图纸(可在下列项目中任选一项)：
(1) 电气板元件布置图和电气底板零件加工图。
(2) 电气板接线图。
(3) 控制面板元件布置图、接线图和面板加工图。
4. 编写设计说明书和使用说明书。
第2章控制方案论证
2.1 继电器方案
采用继电器方案，将要用到较多的继电器，会造成设备的体积变大，重量增加。
更重要的是采用继电器方案接线复杂，容易出故障的点多，维修不方便，工作不可靠。
2.2 单片机方案
采用单片机作为控制芯片来控制冲，还需要另外设计I/O电路印制电路板、人机界面等，而且程序编写较复杂，最终导致设计和周期过长。
2.3 PLC方案
PLC编程方法简单，功能强，硬件配套齐全，用户使用方便，系统的设计、安装、调试工作量少，大大缩短研发周期。
冲床采用PLC控制可控性高，抗干扰能力强，配套齐全,功能完善，体积小，能耗低，但是价格略高。
2.4 结论
冲床是一种大电器而且在工业生产中起着主导作用，要求在工作中稳定不容易出故障，而且易于控制和维修，用PLC方案设计，虽价格高了点但其控制性能和抗干扰性较强易于控制，体积小即使出现故障易于维修大大减小了因机器故障而降低生产。
用其它方案设计很难达到这些要求。
综上所述，冲床应该选用PLC控制方案。
第3章系统硬件设计
3.1 控制线路设计
3.11 冲床运动原理图
图3-1 冲床运动过程示意图
3.12 元件选择
序号名称符号型号主要技术参数数量
1 按钮SB LA
2 红、绿11
2 组合开关SA HZ3-13
3 20A380V 2
3 行程开关SQ LX2-131 自动复位 4
4 熔断器FU RL1-60 30A 1
5 可编程
控制器PLC FX2N-48MR 输入点数＞16
输出点数＞5 1
3.2 PLC的I/O接线图
图3-2 冲床的I/O接线图
第4章系统软件设计4.1 顺序功能图
图4-1 冲床的顺序功能图
4.2 公用程序设计
图4-2 冲床的公用程序设计
4.3 手动程序设计
手动程序用输入点X6-X13控制。
每步之间互锁了其他不活动步，因此这样更安全可靠。
具体程序如下:
图4-3 冲床的手动程序设计
4.4 自动程序设计
自动程序设置了单周和连续两种方式这样更容易工作和故障检查。
具体梯形图程序如下：
图4-4 冲床的自动程序设计
结束语
冲床的系统设计达到了设计要求，按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。
1s后YV2接通，机械手右行。
机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行(YV4接通)，加工工件。
工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行(YV5接通)。
上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。
机械手左行(YV3接通)。
机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开 (YV1断开)，机械手回到初始状态。
同时设计了单周期和连续两中工作方式，在设备使用过程中出现故障还可以急停和预停。
冲床采用PLC控制，接线简单，故障点少，程序简单易读，可维护性好。
PLC运行稳定，故障出差率低。
致谢
这次课题设计能够圆满完成，应该感谢赖老师、刘老师、唐老师的细心帮助。
参考文献
[1]赖指南.电气控制技术课程设计题选.湘潭：本院印刷厂
[2]廖常初. FX系列PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2005
[3]史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2003
[4]孙振强.可编程控制器原理及应用教程.北京：清华大学出版社
[5]阮友德.电气控制与PLC实训教程.北京：人民邮电出版社，2006
附录1 梯形图
附录2 程序清单。