“机电传动与控制”课程设计
三面铣组合机床机电控制系统的设计
目录
3.2.5、单循环循环图、顺序功能表图、梯形图及指令表. 12
3.2.6、左铣头循环图、顺序功能表图、梯形图及指令表. 16
3.2.7、右2铣循环图、顺序功能表图、梯形图及指令表. 18
1、课程设计目的
1.进一步巩固所学机电传动、控制的知识；
2.掌握机电控制中使用PLC的设计方法；
3.掌握一般生产机械中电气线路的设计；
4.培养查阅图书资料、工具书的能力；
5.培养工程绘图、书写技术报告的能力。
2、课程设计内容概述
2.1 三面铣组合机床概述
三面铣组合机床是用来对Z512W型台式钻床主轴箱的Ф80、Ф90孔端面及定位面进行铣销加工的一种自动加工设备。加工工件的示意图如图2-1所示。
图2-1 加工工件的示意图
2.1.1、基本结构
三面铣组合机床主要由底座、床身、铣削动力头、机械动力滑台、工件松紧油缸等组成。机床底座上安放有床身，床身上一头安装有动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上。床身的两边各安装有一台铣销头，上方有立铣头。
2.1.2、加工过程
三面铣组合机床的加工过程如图2-1所示。操作者将要加工的零件放在工作台的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令。定时5s工件夹紧后，滑台（工作台）开始快进，到位转工进，同时起动左和右1铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右1铣头停止，右2铣头开始加工，加工到终点三台电机同时停止。定时5s后，滑台快退回原位同时工件松开，5s后工件松开完毕，一个自动工作循环结束。操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述工作过程。
图2-2 工件的加工过程
2.1.3、液压系统
三面铣组合机床中工件松紧是由液压系统实现的。当YV1得电时，工件夹紧；当YV2得电时，工件松开。
图2-3 液压系统的原理图
2.2 三面铣组合机床的控制要求
1）有单循环自动工作、单铣头自动循环工作、点动三种工作方式。
2）单循环自动工作过程如图2-2所示，油泵电机在自动加工一个循环后不停机。
3）单铣头自动循环工作包括：左铣头单循环工作、右1铣头单循环工作、右2铣头单循环工作、立铣头单循环工作。单铣头自动循环工作时，要考虑各铣头的加工区间。
4）点动工作包括：四台主轴电机均能点动对刀、滑台快速（快进、快退）点动调整、松紧液压缸的调整（手动松开与手动夹紧）。
5）主轴电机均为单向旋转，快进电机能够正反转
6）要求有电源、工件夹紧、加工等信号指示。
7）要求有照明电路和必要的联锁环节与保护环节。
2.3 设计的任务及要求
1）确定输入/输出设备，选择PLC；分析确定系统方案，设计合理PLC控制系统；
2）绘制PLC外部接线图(含主电路、外部控制电路、I/O接线图等)；
3）根据三面铣组合机床的控制要求，画出系统的功能表图；
4）编制PLC梯形图程序并调试；
5）正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表；
6）绘制电气接线图，接线并调试；
7）整理技术资料，编写使用说明书。
3、具体设计
3.1 硬件设计
3.1.1输入/输出设备确定
表3-1 三面铣组合机床电气设备清单
|
电器代号 |
名称和用途 |
技术数据 |
数量 |
|
M3、M4 |
JO2-32-4，立、右1铣削头电动机 |
3.0kw，1430转/分，380V，6.5A |
2 |
|
M2、M5 |
JO2-41-4，左、右2铣削头电动机 |
4.0kw，1440转/分，380V，8.4A |
2 |
|
M1 |
JO2-22-4，液压泵电动机 |
1.5kw,, 1440转/分,380V，3.49A |
1 |
|
M6、M7 |
JO2-22-4，工进、快速电动机 |
1.5kw，1410转/分，380V，3.49A |
2 |
|
SB1 |
启动按钮 |
LAY37，绿 |
1 |
|
SB2 |
停止按钮 |
LAY37，红 |
1 |
|
SB3～SB10 |
点动按钮 |
LAY37-D2，黑 |
7 |
|
SB11 |
液压泵启动按钮 |
LAY37，绿 |
1 |
|
SB12 |
回原位按钮 |
LAY37-D2，黑 |
1 |
|
SB13 |
电源按钮 |
LAY37，绿 |
1 |
|
SB14 |
急停按钮，蘑菇头 |
LAY3-01ZS/1,红,自锁式 |
1 |
|
SA1 |
双档位转换开关 |
2《a》 2《b》 |
1 |
|
SA2 |
五档位转换开关 |
5《a》 5《b》 |
1 |
|
SQ1～SQ5 |
行程开关，KW1-1 |
1《a》 1《b》 |
5 |
|
KM1～KM8 |
交流接触器，CJ0-10 |
线圈1～50Hz，110V |
8 |
|
YV1、YV2 |
二位二通阀，Z22 DO-25 |
直流24V，0.6A，14.4W |
2 |
|
HL1～HL5 |
指示灯 |
10mA，DC24V |
5 |
3.1.2、PLC输入/输出分配表
表3-2 I/O分配表
|
I/O编号 |
功能 |
器件符号 |
I/O编号 |
功能 |
器件符号 |
|
X00 |
启动 |
SB1 |
Y00 |
滑台快进 |
KM1 |
|
X01 |
停止 |
SB2 |
Y01 |
滑台快退 |
KM2 |
|
X02 |
自动 |
SA1-1 |
Y02 |
滑台工进 |
KM3 |
|
X03 |
手动 |
SA1-2 |
Y03 |
左铣 |
KM4 |
|
X04 |
单循环自动 |
SA2-1 |
Y04 |
右1铣 |
KM5 |
|
X05 |
左铣单循环 |
SA2-2 |
Y05 |
立铣 |
KM6 |
|
X06 |
右1铣单循环 |
SA2-3 |
Y06 |
右2铣 |
KM7 |
|
X07 |
立铣单循环 |
SA2-4 |
Y07 |
工件夹紧 |
YV1 |
|
X10 |
右2铣单循环 |
SA2-5 |
Y10 |
工件松开 |
YV2 |
|
X11 |
滑台快进 |
SB3 |
Y11 |
液压泵工作 |
KM8 |
|
X12 |
滑台快退 |
SB4 |
Y12 |
原位指示灯 |
HL1 |
|
X13 |
左铣头点动 |
SB5 |
Y13 |
终点指示灯 |
HL2 |
|
X14 |
右1铣头点动 |
SB6 |
Y14 |
工件夹紧指示灯 |
HL3 |
|
X15 |
立铣头点动 |
SB7 |
Y15 |
加工工件指示灯 |
HL4 |
|
X16 |
右2铣头点动 |
SB8 |
Y16 |
液压泵工作指示灯 |
HL5 |
|
X17 |
工件夹紧 |
SB9 |
|
|
|
|
X20 |
工件松开 |
SB10 |
|
|
|
|
X21 |
滑台工进,左铣，右1铣 |
SQ1 |
|
|
|
|
X22 |
终点 |
SQ2 |
|
|
|
|
X23 |
原位 |
SQ3 |
|
|
|
|
X24 |
立铣 |
SQ4 |
|
|
|
|
X25 |
右1铣停，右2铣起 |
SQ5 |
|
|
|
|
X26 |
液压泵启动 |
SB11 |
|
|
|
|
X27 |
回原位 |
SB12 |
|
|
|
3.1.3、PLC外部接线图及主电路
图3-1 PLC外部接线图
3.2 程序设计
3.2.1、程序的总体结构
图3-3 程序总体结构图
3.2.2、公用程序
图3-4 公用程序梯形图
3.2.3、回原位程序
图3-5 回原位梯形图
3.2.4、手动程序
图3-6 手动梯形图
图3-7 手动梯形图
3.2.5、单循环循环图、顺序功能表图、梯形图及指令表
图3-8 单循环循环图
图3-9 单循环功能表图
图3-10 单循环梯形图
图3-11 单循环指令表
3.2.6、左铣头循环图、顺序功能表图、梯形图及指令表
图3-12 左铣头循环图
图3-13 左铣头循环功能表图
图3-14 左铣头循环指令表
3.2.7、右2铣循环图、顺序功能表图、梯形图及指令表
图3-15 右2铣循环图
图3-16 右2铣循环功能图
图3-17 右2铣循环梯形图
图3-18 右2铣循环指令表
4、控制面板及使用说明
图4-1 三面铣组合机床操作面板示意图
使用说明:
三面铣组合机床的操作面板分布情况如图4-1所示，三面铣组合机床具有手动和自动两种工作方式，用开关SA1进行选择。滑台在原位时，按下启动按钮SB1，液压泵启动按钮SB11，选择手动工作方式时，用各操作按钮（SB3、SB4、SB5、SB6、SB7、SB8、SB9、SB10）来点动执行相应的各动作；选择自动工作方式时，可用开关SA2来选择单周期循环和四个铣头的单循环，它们会自动的执行一个工作周期的动作，最后回到原位（如果在动作过程中按下停止按钮SB2，三面铣组合机床会停在该工序上，再按下启动按钮SB1，则又从该工序继续工作，最后停止原位）；在自动工作方式时，按下“回原位”按钮SB12，工作台会自动回到原位状态。
5、机电传动与控制课程设计实验调试与体会：
实验调试过程：
1、根据PLC外部接线图在面板上连好线。
2、在电脑中使用FX-WIN工具软件编写左铣头循环梯形图。
3、在编好的梯形图无错误的情况下，单击菜单栏中的“工具”选项，在下拉菜单中选择“转换”选项。
4、打开面板上的电源开关，单击菜单栏中的“PLC”选项，在下拉菜单中选择“端口设置”，然后在弹出的对话框中选择COM3端口。
5、单击菜单栏中的“PLC”选项，在下拉菜单中选择“遥控运行/停止”选项， 然后在弹出的对话框中选择“中止”。
6、单击菜单栏中的“PLC”选项，在下拉菜单中选择“传送”选项，再选择“写出”，然后在弹出的对话框中设置程序步范围。
7、单击菜单栏中的“PLC”选项，在下拉菜单中选择“遥控运行/停止”选项， 然后在弹出的对话框中选择“运行”。
8、单击菜单栏中的“监控/测试”选项，在下拉菜单中选择“开始监控”选项。
9、按下面板上的启动按钮，观察负载运行情况是否符合设计要求。
10、实验完成后，先单击菜单栏中的“监控/测试”选项，在下拉菜单中选择“停止监控”选项，然后关闭面板上的电源，再拔下面板上的线并整理好。
6、课程设计小结：
这次三面铣组合机床机电控制系统的应用设计牵涉到了许多知识点，一步一步做下来之后，我感觉收获颇多。
以前对书本上的一些知识只是知其然不知其所以然，通过这次课程设计之后，我对这些知识完全理解透了，不但知其然也知其所以然了。
这次课程设计需要通过实验来验证理论知识，我的动手能力得到了培养，有了一定的提升。
对于我来说，这次课程设计工作量最大的还是编写报告书，因为这次报告书里的大部分内容是图，这些图画出来还是要花一定时间的，为了画这些图又让我对AutoCAD这个软件熟悉了一下；报告书是在Word里编写的，在编写过程中我又了解了Word的许多功能。
总之，对于这次课程设计我还是蛮感兴趣的，因为他与实践联系的比较紧密，现在把这些知识弄懂了，有可能对我们以后的工作有非常大的帮助。