机电传动课程设计高分论文.docx
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机电传动课程设计高分论文
目录
一、课程设计的目的……………………………………3
二、课程设计内容概述……………………………………3
（一）三面铣组合机床概述…………………………3
1、基本结构……………………………………………4
2、工件的加工过程……………………………………4
3、机械动力滑台………………………………………5
4、液压系统……………………………………………5
5、主要电气参数………………………………………6
（二）三面铣组合机床的控制要求…………………7
三、课程设计的任务和要求………………………………7
四、课程设计的具体内容…………………………………8
（一）硬件设计…………………………………………8
1、确定输入／输出设备………………………………8
2、PLC选型……………………………………………8
3、电器元件一览表……………………………………9
4、PLC输入／输出分配表………………………………9
5、主电路及ＰＬＣ外部接线图…………………………10
（二）程序设计…………………………………………11
1、工作循环图…………………………………………11
2、功能图………………………………………………12
3、自动程序梯形图………………………………………13
4、公用程序……………………………………………15
5、回原位程序…………………………………………15
6、手动程序……………………………………………15
7、PLC梯形图总体结构图………………………………16
8、控制面板图…………………………………………16
9、使用说明书…………………………………………17
（三）程序调试（立铣单循环）
1、调试程序梯形图……………………………………18
2、调试电路接线图……………………………………20
3、实际点与代替点关系图………………………………20
4、调试过程……………………………………………21
5、调试总结……………………………………………21
五、课程设计的心得体会…………………………………22
六、参考文献………………………………………………23
一、课程设计的目的
1．进一步巩固本课程所学知识；
2．掌握一般生产机械PLC控制系统的设计与调试方法；
3．掌握一般生产机械电气线路的施工设计；
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。
二、课程设计的内容概述
（一）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1-1所示。
图1-1加工工件的示意图
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、工件的加工过程
三面铣组合机床的加工过程如图1-2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。
工件夹紧后压力继电器动作，动力滑台（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。
待电机完全停止后，滑台快退回原位，工件松开，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1-2工件的加工过程
3、机械动力滑台
机械动力滑台由滑台、滑座和双电机（快速及进给电机）传动装置三部分组成。
快速进给电动机用来拖动滑台快进和快退运动，工进电动机拖动滑台工作进给运动，在工进时，只允许工进电机单独工作，快速进给电机由制动器制动。
滑台的自动工作循环是靠传动装置将动力传递给丝杠来实现的。
4、液压系统
工件夹紧、松开由液压系统实现
元件
工序
YV1
YV2
BP1
原位
－
+
－
夹紧
+
－
+
快进
+
－
+
工进
+
－
+
快退
+
－
+
松开
－
－
－
5、主要电气参数
左、右2铣削头电动机：
JO2-41-4，4.0kw，1440转/分，380V，8.4A；
立、右1铣削头电动机：
JO2-32-4，3.0kw，1430转/分，380V，6.5A；液压泵电动机：
JO2-22-4，1.5kw，1410转/分，380V，3.49A；
机械动力滑台的电机：
JO2-22-4，1.5kw，1410转/分，380V，3.49A；
电磁阀：
二位四通阀Z24DW-25，直流24V，0.6A，14.4W。
（二）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1-2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。
三、课程设计的任务和要求
（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。
四、课程设计的具体内容
（一）硬件设计
1、确定输入／输出设备
输入设备：
系统有单循环自动工作、单铣头自动循环工作、点动三种工作方式，可以选用转换开关SA进行转换；每个电机的起动停止可以选用按钮SB控制；滑台由快进变为工进，工进变为快退转换由行程开关SQ实现（如图1-3所示）。
输出设备：
工作台的进退和主轴的旋转由电机拖动，电机由接触器KM控制；工件的松紧由电磁阀YV控制；系统要求有电源、工件夹紧、加工等信号指示可用信号指示灯HL实现。
图3工件加工流程图
2、PLC选型
根据输入输出设备、使用场合及控制要求等因素可选择三菱公司FX2N-48MR型PLC
3、电器元件一览表
电器代号
名称和用途
SB0～SB11
LA2-11K
SQ1～SQ5
LX32-1Q
SA1
LW6-2
SA2
LW6-5
KM～KM8
CJ20-10/3
FR1～FR9
JR16-20
FU～FU11
RLS1-10
4、PLC输入／输出分配表
I/O分配表
I/O编号
功能
符号
X00
自动转换开关
SA1-1
X01
手动转换开关
SA1-2
X02
单循环启动转换开关
SA2-1
X03
左铣头单循环转换开关
SA2-2
X04
右1铣头单循环转换开关
SA2-3
X05
立铣头单循环转换开关
SA2-4
X06
右2铣头单循环转换开关
SA2-5
X07
启动按钮
SB3
X10
工件夹紧按钮
SB4
X11
原位限位开关
SQ1
X12
左、右1铣/工进限位开关
SQ2
X13
立铣头电动机工作限位开关
SQ3
X14
右1铣停/右2铣启限位开关
SQ4
X15
终点限位开关
SQ5
X16
松开工件按钮
SB5
X17
滑台快进按钮
SB6
X20
滑台快退按钮
SB7
X21
停止按钮
SB8
X22
液压泵工作按钮
SB9
X23
回原位按钮
SB10
X24
左铣头点动按钮
SB11
X25
右1铣头点动按钮
SB12
X26
立铣头点动按钮
SB13
X27
右2铣头点动按钮
SB14
Y00
滑台快进
KM7
Y01
滑台快退
KM8
Y02
滑台工进
KM6
Y03
左铣头启动
KM1
Y04
右1铣头启动
KM2
Y05
立铣头启动
KM3
Y06
右2铣头启动
KM4
Y07
液压泵启动
KM5
Y10
夹紧工件
YV1
Y11
松开工件
YV2
Y12
原位指示灯
HL1
Y13
液压泵工作指示灯
HL2
Y14
工件夹紧指示灯
HL3
Y15
加工工件指示灯
HL4
Y16
终点指示
HL5
Y17
制动器
YA
5、主电路及ＰＬＣ外部接线图（见附图）
（二）程序设计
1、工作循环图：
2、功能图：
3、自动程序梯形图：
4、公用程序
5、回原位程序
6、手动程序
7、PLC梯形图总体结构图
8、控制面板图
9、使用说明书
三面铣组合机床机电控制系统介绍：
具有自动、手动转换选择，单循环启动、左铣头单循环、右1铣头单循环、立铣头单循环、和右2铣头单循环选择7种工作方式，用转换开关进行控制，SA1转换开关控制自动和手动的选择，SA2转换开关控制单循环启动、左铣头单循环、右1铣头单循环、立铣头单循环、和右2铣头单循环的选择。
手动方式时，用各操作按钮来点动执行相应的动作，单循环时，每按一次启动按钮，向前执行一个循环动作，自动时首先机床回原位，再按下启动按钮就会执行一个周期，换回原位工作方式时，按下“回原位”按钮工件自动回到原位状态。
（三）程序调试（立铣单循环）
1、调试程序梯形图
2、调试电路接线图
3、实际点与代替点关系图
输入点
实际点
代替点
输出点
实际点
代替点
X00
SA1
自动
Y00
滑台快进
L1
X05
SA2
Y轴
Y01
滑台快退
L2
X07
SB3
启动
Y02
滑台工进
L3
X11
SQ1
正向
Y05
立铣头启动
L4
X13
SQ1
停止
Y10
夹紧工件
L5
X15
SQ5
反向
Y11
松开工件
L6
X22
SB9
复位
4、调试过程
①将自动选择开关选择自动，将SA2选择开关选择Y轴，按下复位按钮启动液压泵；
②按下启动按钮，工件被夹紧，L5亮，之后滑台开始快进，L1亮；
③当碰到行程开关SQ3时，即按下停止按钮，立铣启动，L4亮，同时滑台由快进转为工进，L3亮，此时夹紧指示灯L5亮，L1灭；
④当碰到终点行程开关SQ5时，即按下反向按钮，滑台开始快退，L2亮，此时夹紧指示灯L5亮，L3和L4灭；
⑤当碰到原位行程开关SQ1时，即按下正向按钮，滑台停止，L2灭，松开工件，L6亮，L5灭；
⑥按下启动按钮循环启动。
5、调试总结
在实验室调试时，我们组调试的是立铣单循环程序。
之前我们都已经编好了程序，我们组碰到的最大的问题就是在接线上，刚开始时无从下手，到后来听老师讲解我们才知道，通过按钮对一系列行程开关等进行模拟，输出状态通过指示灯进行模拟，我们才接好了线，之后我们便将程序输入软件中，但通过模拟调试发现，程序还是出现了一点小问题，就是程序结束后不能返回到初始步，我们又在程序结束段加上驱动程序，便调试成功了。
通过这次调试，我懂得了做实验之前一定要把准备工作做好，多查阅相关资料，只有这样，我们才能提高做实验的效率和准确度。
五、课程设计的心得体会
通过这次三面铣组合机床机电控制系统的设计，我解决了以前机电传动和PLC这两门课程中还未弄清楚的问题，并加深了对传动、控制、设计的认识和掌握，并能很好的将课本中的理论知识应用于实践中，对我的学习、动手、运用、思考能力有很大的帮助。
在本次课程设计中，我们总共经历了PLC控制系统的分析和设计、PLC外部接线图的绘制、元器件的选型、程序的编写、程序的调试以及设计资料整理等过程。
在每个过程中我们都学到了很多的知识，积累许多经验，并了解了整个设计的过程。
在PLC控制系统的分析和设计中我掌握了如何设计输入的输出，怎样把输入对应的动作反应到输出中，同时我还理解了整个工件的加工过程。
在PLC外部接线图的绘制中我又加强了对整个控制系统的认识，通过画图我提高了CAD制图能力，同时也学习到了一种新的软件VISIO，现已能熟练的运用。
在元器件的选型上，我们学会了如何查资料，查询电工手册。
通过查手册中的元器件性能指标表格，我学会了如何筛选自己所需的元器件。
在程序的编写上我能尝试用不同的方法进行编写，查阅相关书籍，最后能够写出清晰的控制程序，同时通过和同学们的交流，我也学习到了很多不同的很好的编程方法，同学们也积极指出我再编程过程中的错误和一些不合理的地方，我也听取了他们的意见并改正过来，编程能力得到了很大的提高。
在程序的调试的过程中我学到了如何将实际的加工控制模拟成灯信号的控制，同时通过接线我的动手能力得到了很大的提高，小组分工合作能力也得到了加强。
总之，通过本次课程设计的各个过程，我们经历了许多困难坎坷，但在这两周的时间里，我们通过重重困难，最终完成了整个设计任务。
对于我而言，这就像是真正的工作一般，除了去图书馆翻阅资料外就是向其他同学请教自己不懂的问题，还经常熬夜完成绘图任务，但我认为我的付出是值得的，因为通过这次课程设计，我理解了以前没有理解的知识，通过和同学们的交流也更正了以前在学习中的不少错误的认识，同时我还在电脑绘图上得到了很大的提高，也增强了我设计的能力。
这次课程设计对我的意义重大，它能使我终生受益。
五、参考文献
《可编程序控制器原理与应用》程宪平主编化学工业出版社
《机电传动与控制》程宪平主编华中科技大学出版社
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