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。

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
K10
K10
X17
X15
X16
X14
M0
M21 Y1
Y4
Y3
Y2
R T0
M20
T1
Y0 T0
Y0 S
M22 M23
M24
M25
T1*X1*M8
T1*（X1+M8）
X3*X16*X17
M8002
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。