机加工自动线控制系统(DOC)

目录第1章工程实践训练的目的与任务 (1)1.1 目的 (1)1.2 任务 (1)第 2 章机加工自动线的用途、基本组成和工作原理 (3)2.1 机加工自动线的用途 (3)2.2 机加工自动线的基本组成和工作原理 (3)2.2.1 机械部分的基本组成和工作原理 (3)2.2.2 液压部分的基本组成和工作原理 (4)2.2.2.1 机加工自动线输送带液压部分工作原理 (9)2.2.2.2 定位、夹紧机构液压部分工作原理 (9)2.2.2.3 铣端面动力头液压传动部分工作原理 (10)第3章自动线控制系统的组成及其各电器元件的作用 (12)第 4 章机加工自动线控制系统的操作训练 (15)4.1 操作前的准备 (15)4.2 全线全自动方式下的操作 (15)4.3 全线半自动方式下的操作 (16)4.4 手动方式下的操作 (17)4.5 停止运行的操作 (17)第5章机加工自动线控制系统的编程及其调试训练 (18)5.1 编程训练 (18)5.2 程序的调试训练 (23)5.2.1 将程序写入PLC的内存中 (23)5.2.2 程序的调试 (23)第6章机加工自动线控制系统的故障诊断训练 (24)第7章工艺图纸的设计 (26)心得体会 (27)第1章工程实践训练的目的与任务1.1 目的生产自动化是科学技术不断进步和生产高度发展的产物，是一种理想的生产形式。

在大批量生产条件下，由于产品品种单一，产品结构稳定，而且产量大，一般都具备有工步、工序自动化和流水作业的基础，建立自动线使产品零件加工工艺过程自动化是少品种大批量生产实现自动化的一种良好方式。

因此，在机械行业，机械加工生产自动线已成为一种常见的自动化生产形式。

自动线由基本工艺设备及工件传送系统、控制系统组成。

其中，控制系统的设计、安装、调试和维护是电气化技术人员的岗位职责。

自从1969年DEC公司研制出PLC。

并首次用于美国通用汽车公司的汽车自动装配线以来，PLC得到了迅速的发展，在工业控制方面得到了广泛的应用。

PLC控制已基本取代了过时的继电～接触器控制。

PLC应用技术也成为电气化专业学生必需掌握的技术之一。

本系统旨在为学生进行机加工自动线电气控制系统的运行、调试和维护提供一个实训环境。

通过操作、调试、排障等工程实训，使学生熟悉机加工生产自动化的运行，掌握自动线PLC控制系统的布线工艺、调试和维护方法，增强PLC的工程应用能力，为将来从事PLC应用方面的技术工作打下基础。

1.2 任务本项目的训练内容分为设计训练、操作训练和故障排除训练三个方面。

本项目的设计训练内容包括机加工自动线控制台电气工艺图的设计训练，机加工自动线PLC控制程序的设计调试训练两个方面。

机加工自动线PLC控制程序的设计调试训练内容包括：（1）PLC控制系统程序的总体结构图的设计。

（2）PLC控制系统公用程序（只含一个工位）的设计调试。

（3）PLC控制系统手动程序（只含一个工位）的设计调试。

（4）PLC控制系统单机半自动程序（只含一个工位）的设计调试。

（5）PLC控制系统全线单周/连续循环（只含一个工位）的设计调试。

（6）PLC控制系统信号显示和故障报警程序（只含一个工位）的设计调试。

一般来说，调试运行应完成以下几项任务：①通过调试运行，检查和纠正PLC用户程序中的错误，使之满足生产机械提出的各项工艺要求。

②通过调试运行，检查和纠正PLC I/O接线及其它接线中的错误。

③通过调试运行，调整定时器、计数器和压力继电器等的设定值，使之更加符合工艺要求。

④通过调试运行，调整各行程开关的安装位置，各行程开关究竟应调整到什么位置合适，应以保证各机械运动部件在工作过程中不发生碰撞，刀具对工件的加工位置准确，对工件的加工精度符合设计要求为准。

第2章机加工自动线的用途、基本组成和工作原理2.1 机加工自动线的用途机加工自动线可对工件进行铣端面、钻孔、检查、扩孔、镗孔、攻丝、转位、钻深孔等工序进行加工。

由于机加工自动线各动力头具有“在线/离线”选择功能，故可对加工工件进行其中一种或几种甚至全部工序的加工，因此，机加工自动线适用的加工范围广泛。

另外，机加工自动线拥有全线单周/连续循环、单机半自动/手动和全线自动回原点五种工作方式，用户可根据需要选择其中工作方式运行机加工自动线，这样就大大增加了对机加工自动线操作的灵活性。

2.2 机加工自动线的基本组成和工作原理本系统由计算机仿真子系统、接口子系统、PLC控制系统、操作台及模拟显示屏几部分构成。

为了叙述方便，今后就称机加工自动线控制系统为PLC控制系统。

由于PLC控制是自动化专业学生训练的重点。

因此，PLC控制、操作台、模拟显示屏与生产实际基本一致，自动线的机械和液压部分则由计算机仿真，保证学生能达到工程实训的目的。

2.2.1 机械部分的基本组成和工作原理机加工自动线的机械部分主要由铣端面、钻孔、检查、扩孔、镗孔、攻丝、转位、钻深孔和上、下料等十个工位和输送带、定位机构、夹紧机构组成，单面加工，随行夹具传送工件，其平面布置图如图1所示。

各工位动力头主轴的旋转运动由电动机拖动，而输送带步进装置的向前与向后，定位机构的定位与拔销，夹紧机构的夹紧与松开，各工位动力头滑台的快进→工进→快退，检查机构的慢进与快退，转位机构的右转与左转、抬起与放下等运动则由液压系统拖动。

液压系统的液压泵由一台电动机拖动。

此外，机加工自动线还配有一台冷却泵，用来在加工时对各动力头的刀具和工件的加工面进行冷却。

冷却泵由一台电动机拖动。

铣端面钻孔检查扩孔镗孔攻丝转位钻深孔图 1 机加工自动线平面2.2.2 液压部分的基本组成和工作原理机加工自动线的液压泵电机和冷却泵电机直接由接触器控制，其余电动机由PLC（经接触器）控制。

机加工自动线各电动机的主电路、液压泵电机和冷却泵电机的控制电路和PLC负载的电源控制电路如图2所示，机加工自动线控制系统的PLC I/O接线图分别如图3和图4所示，机加工自动线的液压系统图如图5所示。

L 1L 2L 3NQ F 1123K M 1456F R 1789M 13K M 210F R 2111213141516171824252627282930313233343536404142373839434445464748525354495051~M 63~M 83~K M 3F R 3F R 4F R 5F R 6K M 7F R 7K M 8F R 8K M 9555657液压泵电机冷却泵电机铣端面动力头主轴电机钻孔动力头主轴电机扩孔动力头主轴电机攻丝动力头主轴电机深钻孔动力头主轴电机镗孔动力头主轴电机Q S图2 机加工自动电动机电气控制线路原理图K M 4K M 6K M 5380／220V A CP AP VT A1920212223M 43~M 53~M 23~M 33~M 73~120121122123124125126127110111112113114115116117100101102103104105106107COMNL SQ51SQ52SQ53SQ61SQ62SQ63SQ64SQ71SQ72SQ73SQ74SQ81SQ82SQ83FR1FR2FR3FR4FR5FR6FR7FR8KP 已快进扩孔原位原位原位已工进已快进已攻丝已退丝已左转已抬起已右转已放下已快进已工进油泵冷却泵铣端面镗孔钻孔扩孔攻丝深孔钻液压系统动力动力头头攻丝转位机构油泵冷却泵、各动力头主轴电机过载深孔钻动力头70717273747576656667SQ13SQ21SQ22SQ23SQ31SQ32SQ33SQ41SQ42SQ43原位原位原位已快进合格已工进已工进不合格镗孔动力头钻孔动力头检查机构点动/停止点动点动点动点动音响试验信号灯试验油泵运行冷却泵运行L NCOM 0123456710111213141516172021222324252627303132333435363740414243444546475051525354555657606162RUNSA2..............SA1SA3SA4SA6SA7SA8SA9SA10SA11SA12回原点单机全线全线自动输送带铣端面镗孔钻孔检查扩孔攻丝转位钻深孔PC运行作式择单机选择输送带铣端面镗孔钻孔检查扩孔攻丝转位钻深孔输送带、其它在线动力头及机构选择123456789101234567891012345678SQ3SQ4KP3SQ5SQ6KP4KP1KP2SQ1SQ2SQ7SQ8模拟有料预开启动预停急停急退/回原点点动/启动单机点动、半自动已卸料已装料已夹紧已夹紧已松开已定位已定位已拔销原位原位已向前已向前输送带步进装置、定位机构夹紧机构SA13SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9SB10SB11SB12SB13KM1KM277N67原位已快进铣端面动力头6364SQ11SQ12220VAC电源,来自图B.2 电动机电器控制线路原理图图6 机加工自动线控制系统PLC输入接线图压力过大N67220VAC电源,来自图B.2 电动机电器控制线路原理图工方选012345SA5全线自动单机手动半自动半自动离线已快进已工进910.图 3 机加工自动线控制系统PLC 输入接线图COM1COM201234567COM31011121314151617COM4COM52021222324252627COM6COM73031323334353637COM8铣端面镗 孔钻 孔扩 孔攻 丝退 丝深孔钻各动力主轴电机运行向 前向 后输送带步进装置定 位拔 销定位机构夹 紧松 开夹紧机构向 前向 前向 前向 前向 后向 后向 后向 后快 速快 速快 速快 速铣端面动力头镗孔动力头钻孔动力头向 前向 后检查机构扩孔动力头快 进快 退攻丝动力头抬 起右 转放 下转位、升降机构COM94041424344454647COM10COM11COM125051525354555657COM136061626364656667COM14COM15COM167071727374757677深左 转向 前向 后快 速孔钻动力头COM COM 100101102103104105106107COM110111112113114115116117COM COM120121122123COM124125126127油压过大卸 荷电 铃蜂鸣器液压泵电机运行冷 却 泵电机运行回原点单机手动单 机 全 线全线自动自动工作方式各动力头原 位自动线原 位输送带步进装置原位定位机构原 位夹紧机构原 位原 位快 进工 进快 退原 位快 进工 进快 退原 位快 进工 进快 退铣端面动力头扩孔动力头镗孔动力头原 位检合 格不合格查机构原 位快 进工 进快 退钻孔动力头攻丝动力头丝锥原位滑台原位转位机构原 位升降机构原 位原 位快 进工 进快 退深孔钻动力头油 泵冷却泵铣端面镗 孔钻 孔扩 孔攻 丝深孔钻油泵、冷却泵、各动力头主轴电机过载夹紧力过小油压过大KM3KM4KM5KM6KM7KM8KM9FR3FR7FR8HL M3HL M4HL M5HL M6HL 62HL 63HL M8KM7KM8YV1YV2YV3YV4YV5YV6HL B2HL B3HL F2HL F3HL T2HL T3YV11YV12YV13YV21YV22YV23YV33YV41YV42YV31YV32HL32HL33YV51YV52YV53YV61YV62HL 61HL 64YV71YV72YV73HL 73HL 74HL 75HL 76YV74YV81YV82YV83YV BE BU HLM1HLM2HL1HL2HL3HL4HL5HLP HLAHLB1HLF1HLT1HL11HL12HL13HL21HL22HL14HL23HL24HL34HL42HL43HL44HL31HL32HL33HL51HL52HL53HL54HL61HL62HL71HL72HL81HL82HL83HL84HLFR1HLFR2HLFR3HLFR4HLFR5HLFR6HLFR7HLFR8HLTL HLTG图7 机加工自动线控制系统PLC输出接线图FR4FR5FR6半自动半自动全线自动74757475777824VDC,来自图Ｂ.2中稳压电源(ＤＧ)的输出端24VDC,来自图Ｂ.2中稳压电源(ＤＧ)的输出端24VDC,来自图Ｂ.2中稳压电源(ＤＧ)的输出端图 4 机加工自动线控制系统PLC 输入接线图位定拔销松开夹紧抬起放下向前向前向前向前向前后退后退后退后退后退后退向前输送带液压传动部分向前向后铣钻扩镗攻深铣钻扩 镗攻深定位机构液压传动部分夹紧机构液压传动部分转位机构右转左转钻深孔动力头液压传动部分及其检测机构检查机构液压传动部分液压传动部分液压传动部分液压传动部分液压传动部分液压传动部分铣削动力头镗孔动力头钻孔动力头扩孔动力头攻丝动力头12345M 1P M6789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172向前后退 Y VK PK P 1K P 2K P 3K P 4 Y V 1Y V 2S Q 4S Q 3Y V 3Y V 4S Q 5S Q 6Y V 5Y V 6Y V 74Y V 72S Q 71S Q 72S Q 73S Q 74Y V 81Y V 82Y V 83S Q 81S Q 82S Q 83b )c )d )e )S Q 81S Q 82S Q 83S Q 81S Q 82S Q 83S Q 81S Q 82S Q 83S Q 81S Q 82S Q 83S Q 41S Q 42S Q 43Y V 41Y V 42S Q 11S Q 12S Q 13Y V 11Y V 12Y V 13Y V 21Y V 22Y V 23S Q 21S Q 22S Q 23Y V 31Y V 32Y V 33S Q 31S Q 32S Q 33S Q 51S Q 52S Q 53Y V 51Y V 52Y V 53Y V 61Y V 62S Q 61S Q 62图3 机加工自动线液压传动系统原理图S Q 1S Q 2Y V 71Y V 73a )图 5 机加工自动线液压传动系统原理图2.2.2.1 机加工自动线输送带液压部分工作原理机加工自动线传送带步进装置液压传动部分如图6所示。