自动钻床PLC控制系统的设计毕业设计

毕业设计成果

（产品、作品、方案）

设计题目: 自动钻床PLC控制系统的设计

二级学院航空电子设备维修学院

专业电气自动化

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指导教师

诚信声明

本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在老师的指导下，独立完成所取得的成果。尽我所知，设计中除特别加以标注的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。本声明的法律结果由本人承担。

学生签名：指导教师签名：

2016年12 月25 日2016 年 12 月 25 日

目录

1 概述 (5)

1.1自动钻床概述 (5)

1.2 PLC的特点 (5)

1.3自动钻床的结构 (2)

1.4 PLC的工作原理 (7)

2 自动钻床PLC控制系统的总体设计思路 (4)

2.1 自动钻床PLC设计要求 (4)

2.2 自动钻床PLC整体设计 (11)

3 自动钻床PLC控制硬件设计 (13)

3.1 自动钻床PLC的I/O分配表 (13)

3.2 自动钻床PLC接线图 (15)

4 自动钻床PLC控制程序设计 (16)

4.1 自动钻床PLC SFC程序图 (16)

5 自动钻床PLC控制系统软硬件仿真及调试 (19)

5.1 自动钻床PLC SFC程序仿真调试 (19)

5.2 自动钻床系统接线与调试 (22)

6 总结 (25)

7 参考文献 (26)

1 概述

1.1自动钻床概述

自动钻床是一种自动化钻孔平台，是指利用比目标物更坚硬、更锐利的工具通过旋转切削或旋转挤压的方式，在目标物上留下圆柱形孔或洞的机械和设备统称。也有称为打孔机、钻孔机、打眼机、通孔机等。通过对精密部件进行钻孔，来达到预期的效果，自动钻床有自动钻床和手动钻床，随着人力资源成本的增加；大多数企业均考虑自动钻床作为发展方向。随着时代的发展，自动钻床的钻孔技术的提升，采用自动钻床对各种五金模具表带钻孔表带钻孔首饰进行钻孔优势明显。

1.2 PLC的特点

采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，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。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。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。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。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。本题采用了以工业顺序控制过程中广泛使用的可编程控制器PLC对自动钻床进行控制，通过对自动钻床的工作原理的分析，提出总体设想，初步设计了电气传动部分的设计方案和PLC控制的程序流程图。

1.3自动钻床的运动形式

自动钻床的主运动包括主轴带动刀具的旋转运动和主轴带动刀具的轴向进给运动。自动钻床的辅助运动包括外箱安装在摇臂的水平导转轨上通过手轮操作可以使其沿导

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轨做径向移动，主轴电机的上升和下降，主轴箱夹紧动作等。

1.4 PLC的工作原理

（1）PLC采用循环扫描工作方式，在PLC中，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符，又返回第一条，如此周而复始的不断循环。

（2）这个工作过程分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。全过程扫描一次所需的时间成为扫描周期。内部处理阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。

（3）通信操作服务阶段，PLC与一些职能模块通信，相应程序器键入的名利，更新编辑器的显示内容。

（4）当PLC处于停止状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、到程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。其PLC的工作原理流程图如图1-1所示。

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一月二月三月四月

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图1-1 PLC工作原理流程图

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2 自动钻床PLC控制系统的总体设计思路

2.1 自动钻床PLC设计要求

（1）按下启动按钮，系统进入启动状态。

（2）当光电传感器检测到有工件时，工作台开始旋转，此时由计数器控制其旋转角度（计数器计满2个数）。

（3）工作台旋转到位后，夹紧装置开始夹工件，一直到夹紧限位开关闭合为止。

（4）工件夹紧后，主轴电机开始向下运动，一直运动到工作位置（由下限位开关控制）。

（5）主轴电机到位后，开始进行加工，此时用定时5秒来描述。

（6）5秒后，主轴电机回退，夹紧电机后退（分别由后限位开关和上限位开关来控制）。

（7）接着工作台继续旋转由计数器控制其旋转角度（计数器计满2个）。

（8）旋转电机到位后，开始卸工件，由计数器控制（计数器计满5个）。

（9）卸工件装置回到初始位置。

（10）如再有工件到来，实现上述过程。

（11）按下停车按钮，系统立即停车。其流程图如图2-1所示。

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图2-1 流程图

2.2 自动钻床PLC整体设计

电压：3/PE/380,有下列电机:M1---主轴电机,M2---夹紧电机，M3---旋转电机，三相交流电源由开关 Q引入。M1为主轴电动机。由接触器 KM1控制其单方向起停，热继电器 FR1做过载保护。M2为夹紧电动机，由接触器 KM4和 KM5控制其正反转，由热继电器 FR2做过载保护。M4为旋转电动机。熔断器 FU1作为 M1的短路保护，熔断器 FU2作为 M2、M3及控制电路的短路保护。所有电动机外壳均采取接地保护。 M1，主轴电机；M2，夹紧电机；M3，旋转电机。其自动钻床PLC主线路图，如图3-4所示。

图2-2 主线路图

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