PLC-液压传动

1、湖南人夂科枝修院课 程 设计 扌艮告课程名称:电器挫制与PLC课程设计设计题目：液压传动组合机床控制系 别：通信与控制工程系专 业：自动化班 级：学生姓名：学 号：起止日期：2012年11月5日 2012年11月19日 指导教师：教研室主任：为了进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际应用中的能力；掌握一般生产 电气控制系统的施工设计、安装与调试；培养查阅图书资料、工具书的能力；培养工程 绘、书写技术报告的能力，进行双面单工位液压传动组合机床的控制。组合机床是由一 些通用部件及少量专用部件组合而成的自动化程度较高的髙效专用机床。传统的继电- 接触器控制系统存在电路复杂、可靠性差等缺点。而采用

2、PLC控制器作为新一代的工业 控制装置，具有开发性好，接线简单方便，可靠性高等特点。在此次课程设计中，组合 机床的控制回路主要是通过接触器-继电器电路来控制油路。也就是控制YV1. YV2.YV3. YV4、KPI、KP2这六个电磁阀的通断。而油路是事先设计好的，所以只要编写一个程序， 使得液压传动组合机床在PLC的控制下自行完成以上描述的工作流程。关键字：PLC；液压传动组合机床；控制；梯形图设计要求11方案论证与对比2方案一2方案二3方案对比与选择42系统方案设计4系统变量定义及分配表4系统接线图设计4系统可靠性设计53控制系统设计5控制程序流程图设计5控制程序时序图设计6控制程序设计思路

3、7创新设计内容94上位监控系统设计9PLC与上位监控软件通讯9上位监控系统组态设计10实现的效果105系统调试及结果分析10系统调试及解决的问题10结果分析11结束语12参考文献13附录14液压传动组合机床控制设计要求图1为某双面单工位液压传动组合机床继电器控制的电气原理图。该机床采 用3台电动机进行拖动，Ml、M2为左右动力头电动机，M3为冷却泵电动机。SA1 为左动力头单独调整开关，SA2为右动力头单独调整开关，通过它们可实现对左右动力头的单独调整。SA3为冷却泵电动机工作选择开关。L2七L30_-22OVfRISB2.S1?2 -禺it KM2 逹2KA SA2-2 V 料KAKM2SA

4、I-1 SA2-1SQ4KA咗KM224 VK.3 ! VD2fuio |Dfu21 llUMl UliKM1J ITT III11 1 R2FR3 ISA1-3FR2FR3M3KA1-KA4SA2-3KA2YV4KA4(a)主电路(b)控制电路图1双面单工位液压传动组合机床继电接触器控制电气原理图图2为左右动力头循环工作图。其工作原理如下：SAI、SA2处于自动循环位置，按下启动按钮SB2,接触器KM1. KM2线圈通电并自锁，左、右动力头电 动机同时启动旋转。按下前进”按钮SB3,中间继电器KA1、KA2、通电并自锁, 电磁铁YV1、YV3通电，左、右动力头快速前进并离开原位，行程开关SQ

5、1、SQ2、SQ5、SQ6先复位，行程SQ3、SQ4后复位。当S03、S04复位后，KA通电并 自锁。在动力头进给过程中，靠各自行程阀自动变快进为工进，同时压下行程开 关SQ,接触器KM3线圈通电，冷却泵电动机13工作，供给冷却液。当左动力头 加工完毕，将压下SQ7并顶在死档上，其油路油压升高，KP1动作，使KA3通电 并自锁；当右动力头加工完毕，将压下SQ8并使KP2动作，KA4将接通并自锁。 同时KAI、KA2将失电，Yvl、YV3也将失电，YY2、YV4将通电，左右动力头将快 退。当左动力头使SQ复位后，KM3将失电，冷却泵电动机将停转。左右动力头 快退至原位时，先压下SQ3、SQ4,再

6、压下SQ1、SQ2、SQ5、SQ6,使KHl、KM2 线圈断电，动力头电动机Ml. M2断电，同时KA、KA3、KA4线圈断电，YV2、YV4 断电，动力头停止，机床循环结束。加工过程中，按下SB4,可随时使左、右动 力头快退至原位停止。SQI、SQ3,SQ5SQSQ7do868快进 皿工进快退SQ8SQ6、SQ4. SQ2逼图2左右动力头循环工作图1方案论证与对比方案一由双面单工位液压传动组合机床继电器控制的电气原理图，清点继电器控制 电路中的按钮、行程开关、压力继电器触点、热继电器触点，可确定应有21个 输入信号（4个按钮、9个行程开关、3个热继电器动断触点、2个压力继电器触 点、3个转换

7、开关），则需占用21个输入点。在一般情况下，PLC的I/O点应该 有适当的余量。通常根据统计的输入输出点数，再增加10V20%的可扩展余量后, 作为输入输出点数估算数据。因此，需要选用FX次-48MR（24点输入，24点输出）PLC进行改装，框架图如图3。图3方案一框架图方案二虽然清点继电器控制电路中的按钮、行程开关、压力继电器触点、热继电器 触点，一共有21个输入信号，但是可以适当的改变输入信号接线，减少一部分 输入点。例如将SQ1、SQ2并联，SQ 3、SQ4并联，SQ7、KP1串联，SQ8、KP2 串联，SQ、SA3和FR3串联之后接在PLC的输入端。经过这样处理后，就仅需 要13个输入

8、点，7个输出点。因此，可选用三菱FX2X - 32MR（ 16点输入，16 点输出）PLC进行改装，框架图如图4。图4方案二框架图方案对比与选择方案一和方案二都可以实现双面单工位液压传动组合机床的PLC控制。考虑 到资源合理利用及成本问题，此次设计采用方案二，选用三菱FX?、- 32MR（ 16 点输入，16点输出）PLC进行改装。2系统方案设计系统变董定义及分配表根据方案二的设计思路，可以设计出PLC的I /0分配表，如表1所示。表1 PLC的I/O分配表输入电气符号功能说明输出电气符号功能说明X0SB1停止按钮Y0KM1左电动机血接触器XISB2启动按钮Y1KM2右电动机M2接触器X2SB

9、3前进按钮Y2KM3冷却泵13接触器X3SB4复位按钮Y4YV1左动力头前进电磁阀X4SQl、SQ2 并联电动机停止行程开关Y5YV2左动力头后退电磁阀X5SQ3、SQ4 并联中间继电器行程开关Y6YV3右动力头前进电磁阀X6SQ5左动力头停止行程开关Y7YV1右动力头后退电磁阀X7SQ6右动力头停止行程开关X10SQ7、KP1 串联左动力头后退行程开关XIISQ8、KP2 串联右动力头后退行程开关X12SQ、SA3和FR3串联冷却泵启动行程开关X13SA1左动力头单独调整开关X14SA2右动力头单独调整开关系统接线图设计由I/O分配表设计出FX虻32MR的外部接线图，如图5所示。SB1nsb

10、PSQ7右A1SQ8 252SA3 A2XOOOX001| X002 X003X004 | X005 | X006X007X010 I X011X012X013 | X014COMFX2N-32MRCOM1YOOO Y001Y002COM2 Y004Y005Y006Y007LH亠图5 PLC的I/O接线图系统可靠性设计在实际应用中，为节省PLC的点数，可适当改变输入信号接线，如将SQ8 与KP2串联后作为PLC的一个输入信号，就能减少一个输入点。依此方法可得 到PLC的输入点数由21点减少至13点，这样可以降低设备的成本，然而由 于有些接点采用串、并联的形式输入，可能降低输入器件的可靠性和整个

11、控制系 统的可靠性。3控制系统设计控制程序流程图设计本程序流程图可以实现双面单工位液压传动组合机床循环控制。当按下启动 按钮SB2,左、右动力头电动机同时启动族转，只有按下前进”按钮SB3,左、 右动力头快速进给并离开原位并自动循环，控制程序流程图如图6。图6程序流程图控制程序时序图设计根据电气原理图以及控制程序流程图画出控制程序时序图，时序图如图70xoinXO2ipXO4! |亦!X10!X12 I1- IiIYOO|IIH111YO1|1|1IYO211II1YO4 I1IVO5!1!IYO61|!YO71图7程序时序图控制程序设计思路双面单工位液压传动组合机床的PLC梯形图程序可以参照

12、继电-接触器 电路图设计。采用继电-接触器控制移植法设计梯形图程序时，应注意以下几 个方面：(1) 常闭触点提供的输入信号的处理设计输入电路时，应尽量采用常开触点，如果只能用常闭触点，那么梯形 图中对应触点的常开/常闭类型与继电器电路相反。如图8所示，X004为行程开 关SQ1和SQ2的常闭触点，在PLC中，只能用X004的常开来表示。(2) 中间继电器的处理继电一接触器控制线路中的中间继电器KA、KAI、KA2、KA3、KA4可分别 由PLC的内部继电器替代;现用M100、M101、M102、M103、M104分别替代KA、 KA1、KA2、KA3、KA4。由此可见，若继电器控制电路中，中间

13、继电器使用越多，采 用PLC替代后的优越性越显著。如图9所示，MIOO和M101分别代表中间继电器 KA 跟 KAE18X005 M1C5Ml 00（J1100）Ml 05卄Ml 03 MIDI X01322IF-pW-X002图9中间继电器的处理(3) 设置中间单元，分离交织在一起的电路设计梯形图时以线圈为单位，分别考虑继电器电路图中每个线圈受到哪些触 点和电路的控制，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为简化电路，在 梯形图中可设置用该电路控制的辅助继电器。控制电路中接触器KM1、KM 2的 控制线路逻辑关系较复杂，如果梯形图由继电器电路硬拷贝而来的话会很复杂。 将继电器接触器电路输出

14、的公共电路，在梯形图中用辅助继电器M 105代替，如 图10所示。程序梯形图见附录。创新设计内容在此我们将电路设计成电动机在任何时候都能停止运作，并且充分利用了程 序的调用，实现了手动运行程序和自动运行程序的调用。在此同时充分利用了自 锁、互锁功能使系统更安全可靠。4上位监控系统设计PLC与上位监控软件通讯利用通讯线将计算机和PLC连接起来，在同时也与触摸屏连接，将编好的系统程序下载到PLC中，并且将设计好的触摸屏编辑下载到触摸屏里，其中触摸屏控制画面如图lloII液压传动组合机床项目 启动按钮. .停止按钮复位按钮 图11触摸屛控制画面上位监控系统组态设计根据要求将所需要的变量设定好，同时有

15、时间继电器的将所需要用到的时间 设定好，将所需要的电源、PLC、触摸屏跳到需要状态准备进行实验。实现的效果1）按下启动按钮SB2,接触器KM1. KM2线圈通电并自锁，左、右动力头 电动机同时启动旋转，SAI、SA2处于自动循环位置。2）按下前进”按钮SB3,中间继电器KA1、KA2、通电并自锁，电磁铁YV1、 YV3通电，左、右动力头迅速前进并离开原位，行程开关SQ1、SQ2、SQ5、SQ6 先复位，行程SQ3、SQ4后复位。当S03、S04复位后，KA通电并自锁。3）在动力头进给过程中，靠各自行程阀自动变快进为工进，同时压下行程 开关SQ,接触器KM3线圈通电，冷却泵电动机M3工作，供给冷

16、却液。4）当左动力头加工完毕，将压下SQ7并顶在死挡上，其油路油压升高，KP1 动作，使KA3通电并自锁；当右动力头加工完毕，将压下SQ8并使KP2动作, KA4将接通并自锁。同时KAI、KA2将失电，YV1、YV3也将失电，YV2、YV4将 通电，左右动力头将快退。当左动力头SQ复位后，KM3将失电，冷却泵电动机 将停转。左右动力头快退至原位时，先压下SQ3、SQ4,再压下SQ1、SQ2、SQ5、 SQ6,使KM1. KM2线圈断电，动力头电动机Ml、M2断电，同时KA、KA3、KA4 线圈断电，YV2、YV4断电，动力头停止，机床循环结束。5系统调试及结果分析系统调试及解决的问题系统调试分

17、几种情况：1）程序调试：按要求输入梯形图，检查后编译通过，在线工作后把程序写 入可编程序控制器的程序存储区。2）硬件调试：接通电源，检查可编程序控制器能否正常工作，接头是否接 触良好。3）触摸屏调试：按要求将设计好的程序下载到触摸屏，看是否能正常的下 载，检查符号与地址是否符合。4）运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，使PLC进入运行状态, 观察运行情况，看是否能够实现启动，快进，工进，给冷却液，快退，停止的控 制。根据以上调试情况，此电机控制系统设计符合控制要求。通过调试找出问题 的所在，相应的修改程序。在编程过程中难免会有不足之处，因此通过调试，再 修改程序可以更好实现相应的功能。结果分析调试结果实现了全部的控制要求，说明我们所设计的控制程序完全满足它的 控制要求，该电路主要以性能稳定、简单实用为目的，整体制作符合要求。结束语课程设计让我对PLC梯形图、指令表、外部接线图有了很好的了解，也让我 更加了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的 设计方法。综上所述，PLC控制系统的安装调试，是一个步调有序的系统工程， 步步到位才能使调试成功，这使我充分了解了该控制系统的原理与功能，这仅是 我经现场检验的经验总结。在这一次电路的设计实