“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。