机械滑台的控制

1、 湖 北 文 理 学 院机电传动控制课程设计报告题 目机械滑台的控制专 业机械设计制造及其自动化班 级机制1011姓 名学 号2010116158指导教师职 称2013年 9 月 20 日目录第一章 前言21.1 机械滑台简介1.2 机械滑台的用途第二章 PLC及机械滑台的PLC控制22.1 PLC的发展历程2.2 PLC的硬件结构2.3 PLC的工作原理第三章 机械滑台的设计与组装53.1 机械滑台总体设计方案3.2 机械部分3.3 液压控制部分第四章 PLC控制程序的设计84.1 PLC的选择4.2 I/O分析及分配表4.3程序流程图 4.4元器件清单第五章 基本指令系统和编程115.1顺

2、序功能图5.2 梯形图5.3 指令表5.4 梯形图的工作过程第六章 总结14参考文献：15第一章 前言1.1机械滑台的简介机械滑台主要用于数控机床，本机械滑台主要能进行二维运动:前后运功动，左右（横向）运动。机械滑台上还有主电动机加上相应的传动装置就可以安装刀具或者工件进行自动加工，还有相应循环选择开关，当开关为NO时就能进行自动循环动作。机械滑台用以实现进给运动，可卧式也可立式使用，在机械滑台上安装动力箱（装上多轴箱）钻削头、镗削头、铣削头、镗孔车端面头等各种部件，用以完成钻、扩、铰、镗、锪窝、刮端面、倒角、车端面、铣削及攻丝等工序，亦可在其上安装工件组成输送运动实现工作循环。1.2机械滑台

3、的用途 机械滑台主要用于数控机床机械滑台机械滑台的用途及性能:在滑台上安装工件后做往复运动,也可在滑台上安装动力头等相关附件后,通过滑台的运动,对工件进行各种切削,钻削,镗削运动.用多个不同规格的滑台组合可进行复杂零部件的加工或进行批量生产,本机械滑台可以快速运动和慢速运动,是机械加工行业中一种重要的机床附件.第二章PLC和机械滑台控制2.1 PLC的发展近年来，随着自动化技术的不断发展，PLC逐渐代替复杂的电器及接线而成为控制设备的核心。而早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，这些器件结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制、但是其采用固定接线，通用性和灵活性差

4、；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点已损坏，可靠性差。 可编程逻辑控制器（Programable Controller Logic）,是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的逻辑存储器，用来在其内部储存执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数操作的指令。并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。目前，PLC主要朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量花、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制系统、分布式控制系统、现场总线控制

5、系统，这将使PLC的功能更强，使用更方便，适用范围更广。 PLC具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、搞干扰能力强等到一系列优点，在工业生产过程自动控制领域得到了广泛应用。所以，掌握PLC技术是改造传统生产工艺和设备的重要途径。 2.2 PLC的硬件结构PLC由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口、电源、扩展接口、通信接口等组成。1.中央处理器可编程逻辑控制器的中央处理器通常采用通用微处理器，它按照PLC系统程序赋予的功能处理用户的各项指令。2.存储器可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令

6、解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户程序存储器和数据存储器两部分。3.输入输出接口电路输入输出信号有开关量、模拟量数字量三种，在我们接触的信号中，开关量最为普遍。4.电源PLC的电源在整个系统中起到非常重要的作用。如果没有一个可靠的良好的电源系统是无法工作的，因此制造商对电源的设计和制造也非常重视。一般交流电压波动在10%的范围内，可以不采用其它措施将PLC直接连到电网中去。5.扩展接口扩展接口拥有将扩展单元与基本单元相连。6.通信接口为了实现人机或机器与机器之间的对话，PLC配有多种通信接口，PLC通过这些

7、接口可以与监视器、打印机、以及其它的PLC及计算机相连。2.3 PLC的工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。1. 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周

8、期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 2. 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可

9、能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。3. 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。第三章 机械滑台的设计与组装3.1 机械滑台总体设计方案 本机械滑台主要是为自动循环加工而设计的，可以用在数控机床上。机械滑台包括三个部分：1.机械部分：包括电动机.减速器.滑台台座，为了提高精度的

10、需要其中电动机采用三菱的伺服电机。 2，液压部分：通过液压缸A和液压缸B来实现滑台的前进和后退，其中快进与工进的切换时通过调速阀来实现。 3，电气控制部分：主要控制是通过PLC来实现，由于动作的顺序性比较强采用步进指令来编程。3.2 机械部分机械滑台由床身，滑板，丝杠，变速箱等组成。其结构简单，便于维修。机械滑台工作原理是滑板在床身上做纵向运动，因其丝杠传动，再加上变速箱的作用。可获得快慢等多种运行速度。3.3 液压控制部分由于液压系统传递动力大能够为加工时提供大的动力，加之传动平稳能保证进给时的进给速度平稳。所以本机械滑台的纵向进给和横向进给是由液压系统来完成，纵向进给由液压缸A完成，横向进

11、给由液压缸B完成。液压控制原理图如下：2134纵向进给缸A横向进给缸BYV1YV4YV3YV55YV261， 纵向快进当工作台在原始位置时，按下启动按钮SB1时YV1得电，换向阀3的左位接入系统，其主要油路为：进油路：泵1换向阀3的左位液压缸A左腔回油路：液压缸右腔换向阀5左位换向阀3左位油箱2， 纵向工进当动力头压合SQ2时YV2得电工作台由纵向快进转向纵向工进，进行切削加工，其主要油路为：进油路：泵1 换向阀3的左位液压缸A左腔回油路：液压缸右腔 换向阀5右位调速阀 换向阀3的左位 油箱3， 横退当工作台运动到SQ3时YV3得电换向阀4右位接入系统，工作台横向退刀其主要油路为：进油路：泵1

12、 换向阀4的右位 液压缸B右腔回油路：液压缸B左腔换向阀4的右位油箱4， 纵向快退当工作台运行到SQ4并将其压合时YV3失电YV2，YV4得电，换向阀3接入系统，工作台纵向快速退刀，其主要油路为：进油路：泵1 换向阀3的右位换向阀5右位 液压缸A右腔回油路：液压缸A左腔 换向阀3右位 油箱。5， 横进当工作台运行到SQ5并将其压合时，纵向退刀结束。YV5得电换向阀4接入系统工作台横向进给，其主要油路。进油路：泵1 换向阀4的左位 液压缸B左腔回油路：液压缸B右腔换向阀4的左位油箱第四章 PLC控制程序的设计4.1 PLC的选择；FX1N-24MR-001 （14,10） 通过对本系统的统计得输

13、入点数为8个，输出点数为10个，为系统以后改进留一定的余量（10%-15%）,又因为系统比较简单再结合经济方面的考虑选择选择：三菱FX1N-24MR-001（其为继电器输出型，输入点数为14，输出点数为10，交流供电）4.2 I/O分析及分配表输入输出SB1启动X000快进电磁阀YV1YOOOSB2停止XOO1工进电磁阀YV2Y001S循环选择XOO2横退电磁阀YV3Y002行程开关SQ1X003纵退电磁阀YV4Y003行程开关SQ2X004横进电磁阀YV5Y004行程开关SQ3X005电机控制接触器KMY005行程开关SQ4X006行程开关SQ5X007是是是是是是是否否否否否否否SQ2为O

14、N？工作台工进开始SB1为ON？电动机启动工作台快进SQ3为ON？工作台快退SQ5为ON？电动机停止工作台横向退刀刀刀SQ4为ON？工作台横向进给SQ1为ON？S为ON?结束4.3程序流程图 4.4元器件清单名称数量名称数量三菱伺服电机1行程阀5滑台台身1接触器KM1螺栓M10若干熔断器1减速器1闸刀1液压缸2热继电器1三位四通电磁阀2电线若干液压泵1液压油管若干溢流阀1选择开关2两位三通电磁阀1调速阀1邮箱1FX1N-24MR-001 PLC1按钮开关SB11第五章 基本指令系统和编程5.1顺序功能图M8002X000S0Y000X004X005X006X007S21S20S23S22X00

15、1X002Y001Y005Y003Y004Y005Y000Y002X003S24S255.2梯形图X000X006X005X004STLS21M8002Y000X007SET S0SET S20STL S0STL S20Y000Y005SET S21Y001Y005SET S22STLS22Y002SET S23STLS23Y003SET S24ENDX002X003STLS24Y004SET S20X001SET S255.3对应的指令表01 LD M800202 SET S003 STL S004 LD X00005 SET S2006 STL S2007 OUT Y00008 OUT Y

16、00509 LD X00410 SET S2111 STL S2112 OUT Y00012 OUT Y00113 OUT Y00514 LD X00515 SET S2216 STL S2217 OUT Y00218 LD X00619 SET S2320 STL S2321 OUT Y00322 LD X00723 SET S2424 STL S24 25 OUT Y00426 LD X00327 SET S2528 STL S2529 LD X00230 ANI X00131 SET S2032 END5.4 梯形图的动作过程：当PLC上电时M8002得电驱动状态寄存器S0。1，快进：当

17、按下开始按钮SB1时X000得电状态寄存器S20被驱动，Y000和Y005就接通即快进电磁阀YV1和电动接触器接通，再通过相应的液压系统从而实现滑台的快进和动力头电动机的旋转。2，工进：当工作台压合SQ2时X004得电状态寄存器S21被驱动，Y000.Y001.Y005就接通即电磁阀YV1.YV2和电动接触器接通，再通过相应的液压系统从而实现滑台的由快进转为工进和动力头电动机的旋转。3，横退：当工作台压合SQ3时X005得电状态寄存器S22被驱动，Y002就接通即电磁阀YV3接通，再通过相应的液压系统从而实现滑台的由工进转为横退。4，纵退：当工作台压合SQ4时X006得电状态寄存器S23被驱动

18、，Y003就接通即电磁阀YV4接通，再通过相应的液压系统从而实现滑台的由横退转为纵退。5，横进：当工作台压合SQ5时X007得电状态寄存器S24被驱动，Y004就接通即电磁阀YV4接通，再通过相应的液压系统从而实现滑台的由纵退转为横进。 第六章 总结 通过对本课程设计我获益匪浅，刚开始真的不知道从哪里动手因为以前学过的知识也忘得差不多了。通过查资料才有了大致的思路，但要用到的知识还是挺多的像液压与气压传动.电传动控制。这些东西我真的忘了，这次逼着我再次找到以前的书慢慢的复习，幸好之前学的还好很快就回想起来，像液压基本回路，快进与工进速度换接回路等。三菱PLC的编程软件GX-developer仿真软件GX-simulator.还有西门子S7-200.S7-300的编程和仿真之前都学过，但都是观看相应的视频自己很少独立设计过，当要自己独立设计时还是花了很多时间，没有我之前想象中的那么简单。 另外一个感触最深的是Word的应用，说实话这个之前我也花时间学习过，但到编辑图表和画图时真的忘了。就拿其中的画图来说吧，在这设计中我画了液压与气压传动图，流程图，梯形图，顺序功能图。当开始画时这些图形都是一些零散的，移动