组合机床

设

计

说

明

书

课题名称：组合机床PLC电器控制系统班级：数控技术309-1班

姓名：李春

指导教师：邓健平

湖南铁路科技职业技术学院机械工程系

目录

1.前言 (3)

2.PLC的概述 (4)

3.课程设计任务 (6)

4.组合机床控制设计 (7)

5.总结 (16)

前言

随着科学技术的不断进步，整个社会自动化水平和信息化水平的不断提高，社会对电气类人才的需求也日益迫切，要求愈加严格，因此在把握理论基础的同时还要更好的掌握相关器件和编程语句的使用对掌握PLC设计编程有很大的帮助，故实训变得十分迫切和重要。

本次实训重点掌握了编程软件的使用和操作，联系课本，结合实际将理论知识转变为实际的编程设计，从而加深了知识的印象。

可编程序控制器（PLC）是应用十分广泛的微机控制装置，自动控制系统的关键设备。

可编程序控制器是一种数字运算的操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计，他可以采用可编程序的存储器，用来在其内部存储进行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和运算等操作指令，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，可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计，从上述定义可以看出，PLC是一种用程序改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种控制功能外，还有与其他计算机通信互联网的功能。

可编程序控制器的应用面广、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。

PLC的概述

可编程序控制器（ProgrammabieLogicController,缩写为PLC）是以微处理器为基础，综合计算机,通信,联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种.小批量生产的需要，生产，发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC 从1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具备通用灵活的控制性能。简单方便的使用性能，可以适用各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化个领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术.CAD/CAM技术工业机械技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已广泛应用于国名经济的各个领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。

在发达工业国家，PLC已经广泛的应用在所有的工业部门。1995年全球PLC 及其软件的市场经济规模约50亿美金。随着电子技术和计算机技术的发展PLC 的功能得到大大的增强，具有以下特点；

1>可靠性。PLC的高可靠性得益于软.硬件上一系列的抗干扰措施和它特殊的周期循环扫描工作方式。

2>具有丰富的I/O接口模块。PLC针对不同的工业现场信号，有相应的I\O模块与工业现场的器件或设备直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联络的接口模块。

3>采用模块化结构。为了适用各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU.电源.I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可

根据用户的需要自行组合。

4>编程简单易学。PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

5>安装简单，维修方便。PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。由于PLC在配料系统中的应用主要有配料监控系统.自动控制系统.配料网信息管理系统等。其只要功能是进行工艺参数的采集.生产过程控制.信息处理.设备运行状态监测以监测等。

课程设计任务

1.设计目的要求及任务

3.1设计目的

课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计方法。通过设计也有助于复习，巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途，结构，和操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的总体观念。课程设计应强调能力培养为主，在独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；在阅读图书资料.产品手册和各种工具书的能力；工程绘图能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。

3.2 设计要求

1.利用PCL进行控制。

2.采用单步、单周期、手动，连续等方式控制和实施。

3.能对加工进行急停操作。

4.利用s7-200仿真软件和s7-200 microwin 3.2进行仿真和编程。

3.3设计任务

1.分析加工工作原理与过程，制定控制方案；

2.绘制顺序功能图；

3.绘制PLC的硬件接线图；

4.相关元件的计算与选型，制定I/Q分配表；

5.编写程序梯形图即指令表；

6.编写设计说明书；

组合机床控制设计

1.机床简介

该组合机床主要运用机床的各位运动对零件进行自动，手动切削加工。机床运动全部由气缸驱动，气缸又由相应的电池阀控制。在起点装上工件，然后由顶升油缸1将工件顶起，由夹紧油缸2将工件夹紧，由油缸3对工件进行切削加工，加工完后工件回到原点卸下。组合机床循环过程为：顶起—夹紧—快进—工进—快退—松下—落下。

2.控制要求分析

（1）手动操作。通过对启动和停止按钮的操作实现对机床的每一步运动的

单独进行控制。

（2）单步操作。即每按一次启动按钮，机床完成一步动作后自动停止。

（3）单周期操作。即每按一次启动按钮，机床从原点开始，完成一个周期的动作后回到原点并自动停止。

（4）连续操作。即机床从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地、连续不断地周期性循环。在工作过程中若按下复位按钮，则机床将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。

3.输入/输出设备及I/Q点数

（1）操作方式转换开关应有手动、单步、单周期、连续4个位置可供选择，所以有4个输入点。

（2）手动时的运动选择开关该开关应有上/下、左/右、夹紧/放松、工进4个位置可供选择,所以有3个输入点。

（3）启动、停止、复位按钮每个按钮对应一个输入点，所以三个输入点。（4）位置检测元件，机床动作是按行程原则、有行程开关进行控制的，位置检测元件包括上限为开关、下限为开关，左快进限位开关、右快进限位开关、工进限位开关各一个，所以有5个输入点。

（5）输出设备上升电池阀、下降电池阀、左快进电池阀、右快进电池阀、夹紧\松开电池阀、工进电池阀各一个，原点指示灯需要一个，所以有6个输出点。（图在下页）

4.选择机型

S7-200CPU226，其主机输入/输出点数为24/16点。

5.PLC的程序设计

一.总程序设计

1.当操作方式选择“手动”

时，输入点I0.7接通，执行

手动操作程序。

2.当操作方式置于“连续

”和单步时，内部继电器分

接通，程序执行自动循环，

单步必须每按一次，执行一

次。

3.当操作开关置于“单周

期”位置或运行过程中按下

复位按钮时，内部继电器复

位，程序执行一个周期后自

动停止。总程序结构框图

组合机床IQ接线图

二．手动操作程序

手动操作梯形图

在手动操作方式下，机床的上升、下降、快进、工进、快退、夹紧、松开动作是是由操作方式选择开关，运行方式选择开关和启动/停止按钮的不同组合来实现控制的。见上图。

三．自动操作程序

（1）上图为自动操作程序的顺序功能图，用来表示动作的顺序和条件。（2）自动操作程序的控制原理及工作过程分析如下：

a.连续操作将操作选择旋钮旋到连续位置，单步输入点I1.0断开。当机床处于原点，下限位行程和左快进行程开关被压下，输入继电器I0.5和I0.4接通，其常开触点闭合，输出继电器Q0.6线圈接通，原指示灯亮。

按下启动按钮，输入启动按钮I0.0接通，内部继电器Q0.7接通自保，其常开触点闭合，计数器接通一次，记一次数，输出继电器Q0.0接通，上升电池阀通电，机床上升，离开原点，下限开关复位，输出继电器Q0.6断开，原点指示灯灭。

机床上升到位，压下上限位行程开关，输入继电器I0.1接通，其常闭触点断开，机床停止上升。同时常开触点闭合，计数器第二次接通，又记一次数，输出继电器Q0.1接通，夹紧电池阀通电，机床夹紧工件并保持，同时T37接通计时。3s后，其常开触点闭合，计数器通电，产生计数，使输入继电器Q0.2接通，右快进电池阀通电，机床向右快进。

机床快进到位，压下右快进限位行程开关，，其常闭触点断开，机床停止向右快进，同时计数器再次接通一次，计数一次，输出继电器Q0.3接通，工进电池阀通电，机床执行工进动作。

机床工进完成后，压下工进行限位程开关，输入继电器I0.3通电，其常闭开关断开，机床停止工进，同时计数器第五次计数，输入继电器I0.4接通，输出继电器Q0.4通电，左快进电池阀通电，机床执行左快退的动作。

机床左快退到位后，压下左快进行程开关，输入继电器I0.4的常闭开关断开，机床停止左快进动作，同时其常开触点闭合，计数器第六次计数，松开电池阀通电，机床松开工件，同时计时器T38开始计时。

T38计时2s后，其触点产生动作，计数器第七次计数，输入继电器Q0.5接通，机床再次下降。

机床下降到原点位置时，压下下限行程开关I0.5，其常闭触点断开，机床停止下降，同时计数器第八次通电，计数器内部继电器接通，计数器复位端产生复位信号，计数器复零。由于机床回到了原点，I0.4和I0.5接通，计数器接通，并重新计数，此时又可以开始第二周期的循环动作。

运动中，如果按下复位，则输入继电器I2.0通电，其常开触点闭合，是内部继电器复位，所以机床执行一周期后，回到原点就自动停止。如果运行中按下停止按钮，则输入继电器I1.0接通，机床立即停止动作，重新启动时，需要回原点。

b单周期操作在连续方式的第二个周期的循环动作开始时，由于输入点I1.1接通,内部继电器处于复位状态。计数器复位端不能产生复位信号，不能重新计数，机床完成一个工作循环后停止。

C单步操作输入点I1.0接通，其常闭触点断开，计数器断开，不能计数，只有按下启动按钮，才能接通，故机床完成一次动作后停止。（自动操作梯形图见下图）

可编程自动操作语句如下：

1. 2. 3.

接上图

自动操作梯形图

总结

时间飞逝，短短一周的PLC课程设计已经结束。时间虽短，但却足够让我们学到很多的知识，课程设计的目的，一方面让我们对所学的理论知识进行巩固，另一方面也是让我们通过这次课程设计能够对PLC有自己的理解和看法，并且学会将理论和实际相结合，设计出最合理的程序。

这次课程设计，让我对PLC的基础知识以及编程方面有了更深的体会，让我对PLC梯形图,指令表.外部接线图有了更好的理解，让我更清楚的理解关于PLC设计原理。而在对有关PLC编程及仿真器件的运用过程中，让我对应的操作也有了更深刻的掌握；最后，在把理论与实践结合的过程中，对于具体问题寻求解决方法，这这都要求自己能够具体问题具体分析。特别是在解决一个现实控制为题的时候才能吧书上所学的知识真正的运用到现实中，从而锻炼自己遇到为题，思考为题，解决问题的能力。而且通过查阅很多资料，让我了解许多汇编程序的思想，扩展了自己的视野，不仅仅局限于书中几条简短的程序，而且更重要的是明白写程序的态度：仔细谨慎，精益求精。

在课程设计的过程中通过各方面的查阅，让我对PLC的概括以及它的发展前景，特点，应用领域也有了进一步的了解。目前，PLC在国内外已广泛用于钢铁、石油、石化、电力、建材、机械制造、汽车、汽纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为：开关量的逻辑控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信及联网。而这，也督促我们更应该好好学习PLC。

课程设计虽然结束了，在这个过程中我还遇到了很多的困难，但是集体的力量是强大的，通过和同学交流和讨论，以及老师的帮助，我克服了这些问题，这是值得欣慰的。

当然，在设计的过程中，自己还有很多的不足和缺陷，我想，在以后的学习过程中，我一定能够很好的克服，为以后的成功打下很好的基础。在这里，也要谢谢老是和同学的帮助和指导。