PLC课程设计-采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路

电气控制与可编程序控制器应用技术

课程设计报告

设计课题：采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路

专业班级：自动化0812

小组成员：张巍（08118085）

指导教师：冯浩源

设计时间：2013年3月30日

采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路

一、设计任务与要求

1、任务：根据实验指导书中实验五所提供的有关专用钻床的技术要求，应用PLC

技术设计出PLC电气控制图。

2、课程设计要求

型PLC专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔，

(1) 应用三菱FX

2N

通过设计和调试复杂系统的控制程序，控制程序的设计和调试方法；

(2) 画出I/O分配图，及硬件接线图；

(3) 画出梯形图和程序指令表；

(4) 上机调试程序；

(5) 写课程设计报告。

3、控制要求

1)当用户按下启动按钮后，相应的钻床开始自动工作，直至工件一次加工（钻

头规定为两个，即一次钻一对孔）完成后，钻头自动恢复初始位置，继续执

行下一次加工；

2)当一件工件加工全部完成（即钻孔全部钻好，本设计以6个钻孔为任务）后，

钻床可自动返回至初始状态，为下一次启动加工做好准备。

二、方案设计与论证

钻床是用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。即工件固定不动，刀具做旋转运动，但是，在本设计中是工件做旋转运动。因此，设计的程序主要是控制刀具（即钻头）的运动，而且钻头应能根据钻孔的程度作出相应的响应，按照给定的顺序一步一步往下进行，使用步进顺序控制进行设计简单可行。根据对两个钻头的控制方式的不同，本课程小组产生如下两个方案：

方案一、钻头异步工作

当钻床启动后，钻床工作台把工件夹紧，两个钻头同时工作钻孔，但是由于摩擦等因素，两钻头不可能同时钻孔完成。于是，钻孔先完成的钻头先回到初始位置，然后该钻头向某一方向先旋转120°，继续执行钻孔操作；当另一钻孔完成一次钻孔后，也同方向旋转120°，继续执行钻孔任务。当任意一个钻头钻够三个钻孔时，就停止工作，

先回到初始状态。待另一个钻头完成任务，返回到初始状态后，再次按下启动按钮钻床才会再次工作生效。

方案二、钻头同步工作

当对钻床系统初始化后，按下启动按钮，钻床工作台把工件夹紧，两个钻头同时开始工作，对工件钻孔。当两个钻孔都完成后，钻头回到初始位置，两个钻头同方向旋转120°，旋转到位后，两钻头再次同时工作钻孔，当钻好六个孔时，钻床各部件将全部回到初始状态，等待下一次启动按钮的按下。

比较两种方案，方案一要省时高效，但不易编写程序达到目的，而且摩擦等的影响不会使两钻头工作时间有太大的差距。综合以上考虑，本设计将采用方案二对专用钻床控制系统进行设计。

三、专用钻床顺序功能图设计与功能说明

专用钻床的顺序功能图如上图所示。

本设计对应的专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔。操作人员放好工件后，按下起动按钮X0，Y0为ON，工件被夹紧，夹紧扣压力传感器X1为ON，Y1和Y3使两只钻头同时开始工作，钻到由限位开关X2和X4设定的深度时，Y2和Y4使两只钻头上行，升到由限位开关X3和X5设定的起始位置时停止上行。两个都到位后Y5使工件旋转120°，旋转到位时X6为ON，同时设定值为3的计数器C0的当前值加1，旋转结束后又开始钻第二对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，Y6使工件

松开，松开到位时，限位开关X7为ON，系统返回初始状态。

四、软件编程（梯形图和程序指令表）

专用钻床梯形图

其对应的指令表如下：

L D M8002 S E T S0

S T L S0

R S T C0

L D X0

S E T S1

S T L S1

O U T Y0

L D X1

S E T S2

S E T S5S T L S2 O U T Y1 L D X2 S E T S3 S T L S3 O U T Y2 L D X3 S E T S4 S T L S5 O U T Y3 L D X4

S E T S6 S T L S6 O U T Y4 L D X5 S E T S7 S T L S4 S T L S7 S E T S8 S T L S8 O U T Y5 O U T C0

K3 L D X6A N I C0 O U T S2 O U T S5 L D X6 A N D C0 S E T S9 S T L S9 O U T Y6 L D X7 O U T S0 R E T

E N D

五、硬件调试(I/O分配图和PLC接线图)

根据对实际机床的控制需要，采用适当的电气控制器件与PLC连接可得，实际情况下的专用钻床的PLC I/O电气接口图。

1）I/O地址表

专用钻床的输入信号共有9个，输出有7个，均为开关量，其输入/输出地址编排表如下所示。

2）I/O电气接口图

根据I/O地址编排表，PLC外部输入有1个按钮开关（SB1），2个检测开关（YJ1~YJ2）；PLC外部输出有4个电磁阀，3个接触器。其I/O接口电路如下图所示。

专用钻床I/O电气接口图

3）I/O地址接线表

由于条件有限，只能在实验室模拟专用钻床的工作状态和过程，因此，使用按钮开关代替所有实际使用的信号输入按钮，通过LED灯的亮灭代表信号输出继电器是否工作。根据软件编程所用到的软开关符号进行实际功能分配，即编制出实验I/O地址接线图表如下表所示。

4）I/O电气接线图

专用钻床的PLC电气接口图如下所示，通过按下对应输入按钮，观察相应的LED显示灯的亮灭，来反映被替代的执行元件是否执行工作。

专用钻床的PLC电气接线图