PLC报告书正文2.docx
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PLC报告书正文2
第1章方案确定
1.1车镗专机简介
(1)车镗专机概述
车镗专机是用来对台式钻床的立柱进行镗孔加工,同时对孔的右端面进行车削加工的一种自动加工设备。
图1工件示意图
(2)车镗专机基本组成
左、右机械动力头各有三台电动机(快速电动机、工速电动机、主轴电动机)如图2
液压站由一台电动机拖动
图2车镗专机基本组成
(3)车镗专机的自动加工过程
如下图3所示
图3车镗专机自动加工过程
(4)车镗专机液压系统元件
见下表1。
表1液压系统元件表
YV1+
卸荷
SP1+
油压到信号
YV2+(-)
工件松开(夹紧)
SP2+
工件紧信号
YV3+
向Ⅰ工位
YV5+
横进
YV4+
向Ⅱ工位
YV6+
横退
1.2车镗专机控制要求
(1)本系统有七台电机
分别如下:
油泵电机、右主轴电机右快速电机右工速电机、左主轴电机左快速电机左工速电机
(2)工作台
有两个工位:
由液压系统实现两工位的转换和加工工件的夹紧与松开
(3)有自动和点动两种工作方式
自动工作方式又有三种形式:
全自动循环、Ⅰ工位循环、Ⅱ工位循环工作
全自动循环过程:
从Ⅰ工位→Ⅱ工位→Ⅰ工位
Ⅰ工位循环、Ⅱ工位循环:
只在Ⅰ或Ⅱ工位时的加工循环
点动工作方式:
左、右主轴的点动对刀
左、右动力头的快进与快退点动
手动松开工件、手动移位等
(4)左、右床身导轨应具有自动润滑功能(YV7、YV8)
(5)左、右快速电动机均采用电磁铁抱闸制动(YB1、YB2)
(6)油泵起动后,液压系统要有一定的压力缓冲,才允许开始工作,工作结束要卸荷。
(7)有电源、油泵工作、原位、工作指令等信号指示
(8)有照明和必要的联锁环节和保护环节。
1.3方案确定
根据上述车镗专机的控制要求再加上对车镗专机的工作情况的析后,我们确立了如下的设计方案:
首先我们对整个机床设备需要过流、过载保护。
因此需要对这些元器件进行选择。
对于急停功能我们采用断电源的方法,因此对于急停功能的处理就不进PLC。
这样也可以省下PLC的一个输入点。
还有照明电路、抱闸制动、润滑和一些指示电路是为了工作的方便而设计的电路,也不进入PLC。
其他控制电路则通过PLC编程器来完成。
由于机床有两种工作方式:
手动和自动。
手动控制采用经验设计法而自动控制以顺序控制法为主。
自动工作方式的形式:
全自动循环、I工位循环、II工位循环。
全自动循环过程:
从Ⅰ工位→Ⅱ工位→Ⅰ工位。
全自动循环和单I、单II都有共同的加工过程,因此可在工件夹紧要进行自动循环时通过工位选择转换开关SA2或者都不选择来选择是进行I工位循环、II工位循环还是全自动循环。
它们的区别主要在于如下方面:
I工位循环、II工位循环与全自动循环的比较只是单独在一个工位工作而已,其他一样。
第2章PLC控制系统硬件设计
2.1主电路
主电路由七台电机控制。
M1为油泵电机,M2控制右主轴的转动,M3控制右工进,M4控制右快进,M5控制左主轴的转动,M6控制左工进,M7控制左快进。
接触器KM1~KM9的主触点控制电机的转动。
其中KM2触点闭合,右主轴电机转动;KM3触点闭合,右工进电机转动;KM4~KM5触点闭合,右快进和右快退电机转动;KM6触点闭合,左主轴的转动;KM7触点闭合,左工进电机转动;KM8~KM9触点闭合,左快进、左快退电机转动;KM1触点闭合,油泵电机起动;熔断器在电路中起短路保护作用,其中FU1对七台电机起保护作用;FU2保护M1油泵电机;FU7对控制电路进行过流保护。
热继电器FR1~FR7分别对七台电动机负载的过载保护。
最终设计如图4所示。
图4车镗专机主控制电路图
2.2不进PLC的控制电路和信号电路
控制电路包括以下环节:
指示灯—电源指示,油泵指示,工作指示,照明指示。
主轴控制—左主轴和右主轴.
车刀控制—横进和横退.
工作位控制—Ⅰ工位和Ⅱ工位
卸荷控制
工件松紧控制
抱闸制动控制
润滑控制
油泵起动
而在控制电路中,由于主要大部分控制电路都由PLC完成,所以只需要设计出辅助控制电路图,可见图5。
图5车镗专机辅助控制电路图
2.3I/O接线图
在开始程序的设计时,要先知道有哪些输入量和哪些输出量的存在,并且利用合理的方法实现更少I/O点的使用。
经过自己所学和老师的指导,最后确定了I/O接线的最优方案,在其中使用到了I/O口的复用,减少了多点I/O口,符合合理使用单片机的要求。
然后列出如下表格1,可以清晰的看到各个口的使用情况和作用。
表2I/O分配情况表
输入口(I)
元件名称
输入点
作用
KP1
X0
油压到信号
KP2
X1
工件紧信号
SQ1
X2
右动力头初始位置
SQ3
X3
右动力头工进终点位置
SQ5
X4
工位位置
SQ6
X5
工位位置
SQ8
X6
左动力头初始位置
SQ10
X7
左动力头工进终点位置
SA1
X10
自动循环
手动
SB2
X11
手动左主轴点动对刀
SB3
X12
手动右主轴点动对刀
SB4
X13
手动左动力头点动快进
SA5
X14
手动松开工件
SB6
SQ2
X20
手动右动力头点动快进
右动力头快进转工进位置
SB7
SQ4
X21
手动右动力头点动快退
车刀原点
SB5
SQ7
X22
手动左动力头点动快退
车刀终点
SB9
SQ9
X23
手动移位
左动力头快进转工进位置
SB1
X24
自动循环启动按钮
SA2
X26
X27
I工位循环
II工位循环
输出口(O)
元件名称
输出点
作用
KM2
Y0
右主轴电动机
KM3
Y1
右工进电动机
KM4
Y2
右快进电动机
KM5
Y3
右快退电动机
KM6
Y4
左主轴电动机
KM7
Y5
左工进电动机
KM8
Y6
左快进电动机
KM9
Y7
左快退电动机
YV1
Y10
卸荷电磁阀
YV2
Y11
工件松开(夹紧)
YV3
Y12
向
工位
YV4
Y13
向
工位
YV5
Y14
车刀横进
YV6
Y15
车刀横退
YL1
Y16
原位指示灯
YL2
Y17
工作指示灯
根据以上列表可以画出I/O接线图,详细可见图6。
图6I/O接线图
第3章PLC控制系统程序设计
3.1自动控制程序
(1)单循环控制程序
对于Ⅰ工位自动循环,在原位时,等到油压达到一定程度时,工件夹紧随后发出工件夹紧信号,左右就开始做快进运行,当左边按下SQ9时,左快进就变成左工进,此时左主轴电机(Y4)和左工速电机(Y5)一起运行,到了左终点SQ10时,就做快退行驶直到快退到左原点SQ8才停止。
当右边按下SQ2时,就变成右工进运行,此时右主轴电机(Y0)和右工速电机(Y1)一起运行,运行一段时间后,按下右终点SQ3,就开始作横进(Y14)直到碰到横刀终点SQ7才作横退运行,横退完后,按下横刀原点SQ4,右动力头就作快速后退直到退回右原点SQ1才停止运行。
只有左右两边都回到了原位,Ⅰ工位自动循环才结束。
(2)单动力头控制程序
单动力头全循环,等到油压达到一定程度后,夹紧信号X1得电后,左动力头开始作快进运行直到碰到行程开关SQ2才转化为工进,工进完后按下左终点SQ10,马上就照原路返回快退运行直到遇到左原点才完成Ⅰ工位的加工,然后工位从Ⅰ工位移到Ⅱ工位,当切换到Ⅱ工位的时候,说明已经移到了Ⅱ工位,左动力头就作快进运行,快进完后,按下SQ2又转化为工进,工进完后按下左终点SQ10后,没有马上作快退运行,而是延时一段时间后快退返回左原点SQ8,回到左原点后,工件从Ⅱ工位移回Ⅰ工位,全循环才结束。
3.2手动控制程序
手动控制程序有上位机控制和下位机控制。
在设定PLC程序段里的按键程序处加入M100、M0用于上下位机的控制。
下位机控制时,是控制输入继电器来实现车镗专机组合机床的运行,由现场组态王画的模拟图监视下位机控制并体现工作状况。
其中手动快进和手动快退需要联动互锁,同一时间只能一个运行。
按下手动左快进SB4时,Y6得电,左快速电机就开始正转快速前进。
手动快退和主轴对刀时,主轴都要运转。
像快退快进和主轴对刀都是点动的,按下时才运行,放开后就不运行。
但手动移位就不一样了,当工件在Ⅰ工位时,要移到Ⅱ工位,只要按下手动移位SB5时,工件要移到Ⅱ工位后才停止。
当从手动切换到自动时,为了避免在移动过程中就被切换到自动,所以要切换到自动还要求工件在Ⅰ工位或Ⅱ工位才可能切换,手动移位时,在移动途中不被切换自动,直到移到工位上时才变成自动的。
上位机控制时,在组态王里先设定各个按钮左快进、右快进、左退、右退等,植入相应程序,再有组态王的模拟图控制由FX3U型号的PLC设备监控各按钮的工作状况并由输出查看是否操作成功,即实现手动控制工作状态。
3.3上、下位机配合控制程序
图7组态王变量定义界面
图8组态王开发系统界面
设定位有键按下时工件左快进1即向右方向行驶,放开则停止。
并由FX3UPLC下位机设备查看到输出情况,即上位机控制成功。
而下位机控制上位机先载入PLC程序,并由下位机各点动按钮拨动控制下位机程序并由上位机事先设定好的组态图观察到下位机控制输出情况,即下位机控制成功。
3.4联锁、保护程序
由于同一台电机快进和快退不能同时发生,所以要进行互锁。
就是在快进的程序上加快退的常闭触点,在快退的程序上加快进的常闭触点,实现只允许先按的快进或快退运行。
还有就是横进和横退,在自动循环过程中,不能够同时发生。
也要在横进的程序上加横退的常闭触点,在横退的程序上加横进的常闭触点即可。
第4章监控软件的设计
4.1监控软件的功能
组态王开发监控系统软件是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统,它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。
其中监控层对下连接控制层,对上连接管理层,它不但实现对现场的实时监测与控制,且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用尤其考虑三方面问题:
画面、数据、动画。
通过对监控系统要求及实现功能的分析,采用组态王对监控系统进行设计。
组态软件也为试验者提供了可视化监控画面,有利于试验者实时现场监控。
而且,它能充分利用Windows的图形编辑功能,方便地构成监控画面,并以动画方式显示控制设备的状态,具有报警窗口、实时趋势曲线等,可便利的生成各种报表。
它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
图9组态王工程浏览器界面
4.2欢迎界面
下图10为组态王的欢迎界面,为画模拟图时的界面。
首先新建一个画面,在这个画面上添加镗车的各个工件,从文件中加载需要的图片,进而就通过拉伸成全画面。
直接从图库中取得。
其次,可在这个画面里设定各个工件的变量值,作为按键,当按下时,要跳到另一个画面,即是监控界面。
图10组态王欢迎界面
4.3监控界面
下图11为组态王监控界面,就是切换到View后出现的界面。
可监视并控制上下位机的工作情况,当为上位机控制,直接由面板操作监控现场运行情况。
下位机控制时则由相应的工件及指示灯反应工作状况。
图11组态王监控界面
第一,先进行设备的连接,设置串口为COM1,选择好合适的波特率,数据位和停止位,奇偶校验选择偶校验。
再新建一个设备配置向导,选择三菱的型号,命名为PLC。
第二,点击数据词典,定义变量。
在这个车镗专机组合机床需要用到的变量类型只有三种类型,就是I/O离散,内存实数和内存离散。
I/O离散就是对输入继电器X变量的定义和对输出继电器Y变量的定义还有就是对辅助继电器M变量的定义。
内存实数就是可加可减的变量,如组态图中左右器件分别设定位左快进1、右快仿真快速电机的运行,当满足某个条件时,快速电机就加上设定的某个数值。
第三,定义完需要的变量后,就得设计一下车镗专机的硬件组成。
有些东西都是通过组合图素来实现一个整体的。
马马虎虎设计完上面的那个画面,虽然丑了点,但是大致的都可以表示车镗专机组合机床的运行情况。
其中有油压信号和电源信号这两个。
第四,就是在画面上进行变量名的选择,选择正确的变量名,像启动启动电源就要选择定义变量的启动,为I/O离散,连接设备是新IO设备。
再设置好按键的切换情况,比如按下键时,这个变量名为1还是为0.对于要让其移动或旋转的,都要进行动画连接向导,就是要移动的距离。
第五,右击鼠标,选择画面属性,在画面命令语言中写程序。
程序都是识别输出
继电器的动作来控制组态王上的车镗专机组合机床运转还有指示灯的亮暗。
4.4组态程序
if(\\本站点\x1==1)\\本站点\电源灯=1;
if(\\本站点\x7==1){\\本站点\电源灯=0;\\本站点\油泵灯=0;}
if(\\本站点\x0==1)\\本站点\油泵灯=1;
if(\\本站点\左快进==1)\\本站点\左快进1=\\本站点\左快进1+1;
if(\\本站点\左快退==1)\\本站点\左快进1=\\本站点\左快进1-1;
if(\\本站点\右快进==1)\\本站点\右快=\\本站点\右快+1;
if(\\本站点\右快退==1)\\本站点\右快=\\本站点\右快-1;
if(\\本站点\x5==1&&\\本站点\x3==0)\\本站点\y1=\\本站点\y1-8;
if(\\本站点\向II工位==1)\\本站点\移位=\\本站点\移位+1;
if(\\本站点\向I工位==1)\\\\本站点\移位=\\本站点\移位-1;
if(\\本站点\横刀进==1)\\本站点\横刀=\\本站点\横刀+1;
if(\\本站点\横刀退==1)\\本站点\横刀=\\本站点\横刀-1;
第5章电器元件的选择
5.1接触器
(1)交流接触器的选用
交流接触器控制的负载可分为电动机负载和非电动机类负载(如电热设备。
照明装置、电容器、电焊机等)。
电动机负载时的选用以使用类别为基础,并辅以选用数据的选用方法。
电动机负载轻重程度可分为一般任务、重任务与特重任务三类。
一般任务.主要运行于AC-3使用类别,其操作频率不高,用以接通笼
型感应电动机或绕线转子电动机,在满速运行时断开,并伴有少量的点动。
这种
任务在使用中所占的比例很大,并常与热继电器组成电磁起动器来满足控制与保
护的要求。
属于这一类的典型机械有:
压缩机、泵、通风机、升降机、传送带。
电梯、搅拌机、离心机、空调机、冲床、剪床等。
在选配接触器时,只要使选用
接触器的额定电压和额定电流等于或稍大于电动机的额定电压和额定电流即可。
通常选用CJ10系列。
重任务主要运行于包括叨%AC-3和10%以上AC-4或50%AC-l和
50%AC-2的混合使用类别,平均操作频率可达11次lh或以上。
属于这一类的典型机械有:
工作母机(车、钻、铣、磨)、升降设备、轧机辅助设备等。
在这类设备的控制中,常出现混合的使用类别,电动机功率一般在20kw以下时,选用CJ10Z系列重任务交流接触器较为合适。
当电动机功率超过20kw时,则应选用CJ20系列。
将重任务主要运行于近乎11%的AC4或11%AC-2的使用类别,
操作频率可达op12to次/h,个别的甚至达3op次lh,用于笼型或绕线转子电
动机的频繁点动、反接制动和可逆运行。
选用接触器时务使其电寿命满足使用要
求。
非电动机负载时的选用在选用接触器时除考虑接触器接通容量外,还
要考虑使用中有可能出现的过电流。
电热设备按接触器的额定电流等于或大于2倍的发热设备额定电流
来选择。
(2)直流接触器的选用
直流接触器主要用于控制电动机和电磁铁。
控制直流电动机时的选用接触器的额定电压、额定电流(或额定控制
功率)均不得低于电动机的相应慎。
当用于反复短时工作制或短时工作制时,接
触器的额定发热电流应不低于电动机实际运行的等效有效电流,接触器的额定操
作频率也不应低于电动机实际运行的操作频率。
然后根据电动机的使用类别,选
择相应使用类别的接触器系列。
控制直流电磁铁时的选用应根据额定电压、额定电流、通电持续率和
时间常数等主要技术参数,选用合适的直流接触器。
5.2熔断器
熔体额定电流与负载大小、负载性质有关对于一般照明电路、电热电路等负载:
可按负载电流大小来确定熔体的额定电流对于电动机负载:
单台:
INP=(1.5~2.5)INM,多台:
INP=(1.5~2.5)INMmax+∑INM
熔断器额定电流大于或等于熔体的额定电流
熔断器额定电压大于或等于电路的工作电压是否带指示等功能
第6章设备使用及维护说明
6.1设备使用说明
设备的使用分为上位机控制和下位机控制,两者不能够冲突。
监控面板上有11个控制按钮,手动操作的9个按钮。
当由下位机控制时,油压信号X0得电时,假如下位机处于手动状态就进入手动操作,有6种工作情况:
第一,按下SB4,使得Y6得电,可实现左快速电机作右快进运行。
第二,按下SB5,使得Y7得电,可实现左快速电机作左快退运行。
第三,按下SB6,使得Y2得电,可实现右快速电机作右快进运行。
第四,按下SB7,使得Y3得电,可实现右快速电机作右快退运行。
第五,按下SQ5,使得Y13得电,可实现向II工位移位。
第六,按下SQ6,使得Y12得电,可实现向I工位移位。
如果你切换到自动,首先会自动回到原位,原位指示灯亮,无任何操作几分钟后,会自动卸荷。
按下启动键SB1,等待夹紧信号KP2后,左右快速电动机作快进运行。
当碰到行程开关SQ2或SQ9时,就变为工进,左边遇到SQ10时,就后退直到按下SQ8才停止下来。
而右边碰到SQ3时,就进行横进运行,直到按下SQ7后才作横退返回,横退一段路程后遇见横刀原点SQ4时才作快退直到按下SQ1才停止下来,这就是Ⅰ工位工作。
如果只要Ⅰ工位循环就会回到原位,等待下一个启动运行。
如果是要全自动循环,就会跳到Ⅰ工位移动Ⅱ工位,进行Ⅱ工位加工。
当移到Ⅱ工位后,左右快速电动机作快进运行,只要按下SQ2或SQ9,就会由快进变成工进运行。
当它们碰到终点SQ10或SQ3时,就让左右主轴旋转,延时后才作快速后退直到遇到各自的原点才停止。
只有两边都回到原点后,工作台才Ⅱ工位退回到Ⅰ工位来,回到Ⅰ工作后就相当又回到了原位,等待下一个命令。
上位机跟下位机是一样的控制,只是上位机是控制辅助继电器来实现对车镗专机组合机床的控制。
6.2设备使用及维护注意事项
第一,使用中,当组态中快速电动机正在快进还没有达到SQ2或SQ9点时,就按下这键,快速电动机就停在这个位置不动,不会作工进运行,所以在监控界面上,要等移到位的时候,才能按下行程开关才能正常工作。
第二,在使用操作过程中,无论是在Ⅰ工作还是在Ⅱ工位,SQ5或SQ6都要有一个行程开关得电,比如要是在手动操作的时候,工件即不在Ⅰ工作也不在Ⅱ工位,就无法切换到自动循环运行来,会一直停留在手动状态。
第三,维护时,如果确定没有误操作后,车镗专机组合机床不正常工作,在哪边运行不正常,就检查哪边的行程开关,看看是不是行程开关坏了导致停留在哪边不运行?
这样就可以分析故障出在哪里。
第7章设计小结
通过本次电气工程实践,从而使我更加了解《电气控制与PLC技术》的基本知识,也能够做到简单的运用课本上的原理。
同时能够用组态王软件来进行简单界面设计,在设计的过程中不断的找到问题并且提出问题,最终通过与老师、同学的互相讨论解决了这些问题。
在组态王软件的应用中还有许多方面需要加强,对于书本上的设计流程过程中,也难免会遇到一些难点,而这些难点恰恰是组态王中的程序问题,这些都是其他学科上面的相关内容。
画功能表图时,就按顺序的思路用步进指令列出车镗专机组合机床的运行情况,尽可能地完善它。
功能表图完后,我们就开始写程序,按功能表图写程序后,进行程序检查,出现一些问题,比如双线圈,指令错误。
改完之后进行调试,会出现很多的问题,尤其是在误操作的情况下,会出现很多的问题,通过不断改进最终实现了程序图的应用。
做组态王时,根据老师的指导先画出车镗专机组合机床的大致结构,经过摸索最终根据程序再在组态王的数据词典里设定了变量,并学会了如何编写组态程序。
经过不断的上下位机的调试最终实现并完成可设计的要求。
通过这段时间的课程设计,我们在一定程度上对PLC有了更深一步的认识,完善了自己的知识体系。
在这两周的时间中,对所学过的知识进行了近一步的梳理,对于如何应用理论基础知识有了深刻的认识,也通过团队合作能够快速的完成实践所需要做的内容,对于整个实践中所出现的各种不同的问题能够努力去克服。
时间不断的过往,而学到了多少还在于本身,不能总是说简单的东西就不能获取什么东西,其实在简单的过程中更能学到不一样的感悟,对于我而言最好的体会就是做事情更加的细致,对待每件事情都要认真,不可马虎对之。
第8章设计PLC程序
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