基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态分析文档格式.docx
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由组态王设计的人机界面（HMI），使整个控制系统的操作变得简单，方便，大大提高了系统的自动化程度和实用性。
关键词:
可编程控制器（PLC）；
三面铣组合机床；
控制系统；
组态王；
人机界面（HMI）。
II
BasedonPLCcombinationmachinetoolselectriccontrolsystemdesignandconfiguration
Abstract
takingthreesurfacemillingcombinationmachinetoolsforresearchobject,andthroughthemainstructureandformofmovementofexplorationandformachinetoolsworkprocessandcontrolrequirementsanalysisispresented,themachineoperatingcyclediagram,hydrauliccomponentsactionlist,AndPLCcontrolsystemdesignmethodofsoftwareandhardwaredesign,liststhePLCI/Oaddressallocationworksheets,paintedPLCI/Oassignmentgraphandsingleautomaticworkflowchart,writePLCcontrolprogramladderdiagramandinstructionslist,Bykingviewdesignhuman-machineinterface（HMI）,makethewholecontrolsystemoperationsimple,convenient,greatlyimprovedthesystemautomationdegreeandpracticability.
Keywords:
programmablecontroller（PLC）；
threesurfacemilling
combinationmachinetools；
controlsystem；
kingviewandhuman-computerinterface（HMI）。
引言
可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心的通用工业控制装置,它将传统的继电器接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合 ,集计算机、控制、通讯于一体,具有可靠性高、通用性强、应用灵活、易于使用 维修方便、价格便宜等优点,为工业自动化提供了近乎完美的自动控制装置。
根据我国当前的情况，继电器-接触器控制系统依然是机械设备最常用的电气控制方式，许多企业和高校实习工厂的机床和设备仍采用传统的继电器-接触器控制系统,由于采用物理电子器件和大量而又复杂的硬接线,使得系统的可靠性差,工作效率低,故障诊断和排除困难,严重影响了工厂的生产效率。
随着科学技术发展，可编程控制器的出现，许多以继电器-接触器控制系统的机床组合电路通过改进，采用可编程控制系统，无论在性能上或者效率上都能得到很大提升。
因此,采用PLC对机床电气控制系统进行技术改造,很有益处。
本课题介绍了一种全新的自动化控制理念，以三菱电机公司的FX2N系列
PLC作为组合机床的主控制器，同时连接PC端通过工业组态技术实现远程监控功能，实现一个全新的自动控制系统。
基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态—目录
目录
一、三面铣组合机床概述 ..-
1
-
1.1、机床主要结构部件 ..-
1.2、机床加工工件示意图 ..-
1.3、机床工作过程 ..-
1.4、机床动作循环图与液压系统原理图 ..-
2
1.5、三面铣组合机床的液压元件动作表 ..-
1.6、电机、滑台、电磁阀参数 ..-
3
1.7、三面铣组合机床的电气控制要求 ..-
二、PLC控制系统硬件设计 ..-
4
2.1、PLC的概述 ..-
2.2、PLC控制系统设计的基本原则和步骤 ..-
6
2.2.1、PLC控制系统设计的基本原则 ..-
2.2.2、PLC控制系统设计的一般步骤 ..-
7
2.3、PLC的选型 ..-
9
2.4、PLC的I/O分配表 ..-
10
2.5、PLC的I/O分配图 ..-
12
2.6、变频调速器 ..-
13
2.6.1、变频器的概述 ..-
2.6.2、变频器原理 ..-
2.6.3、变频器的选型 ..-
15
2.7、主电路设计图 ..-
17
三、PLC控制系统软件设计 ..-
18
3.1、PLC的编程语言与编程方法 ..-
3.1.1、PLC的编程语言 ..-
3.1.2、PLC的编程方法 ..-
19
3.3、PLC控制系统程序设计 ..-
22
3.4、程序设计 ..-
23
四、基于组态王的人机界面（HMI）设计 ..-
4.1、人机界面（HMI）设计 ..-
4.2、定义设备和连接变量 ..-
24
4.3、数据变量定义 ..-
25
4.4、动画连接与命令语言 ..-
五、总结 ..-
29
参考文献 ..-
30
致谢 ..-
31
附录A、梯形图 ..-
32
附录B、指令表 ..-
37
i
基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态—第一章
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。
1.1、机床主要结构部件
底座、床身、铣削动力头、液压动力滑台、液压站、工作台、工件松紧油缸等组成。
机床底座上安放有床身，床身上一头安装有液压动力滑台，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，液压站在机床附近。
1.2、机床加工工件示意图
图
1.1Ф80、Ф90
孔端面及定位面
1.3、机床工作过程
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，液压动力滑台（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。
-0-
1.4、机床动作循环图与液压系统原理图
图1.2-机床动作循环图 图1.3-液压系统原理图
1.5、三面铣组合机床的液压元件动作表
元件
工序
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
BP1
BP2
原 位
（+）
夹 紧
+
快 进
工 进
死挡铁停留
快 退
松 开
-7-
1.6、电机、滑台、电磁阀参数
1、左铣，右铣2削头电动机
JO2—41—4
4.0kw
1440转/分
380V
8.4A
2、右铣1，立铣削头电动机
JO2—32—4
3.0kw
1430转/分
6.5A
3、液压泵电动机
JO2—22—4
1.5kw
1410转/分
3.49A
4、液压滑台YT4523电磁阀型号
二位二通阀
Z22DO—25
直流24V
0.6A
14.4W
二位四通阀
Z24DW—25
1.7、三面铣组合机床的电气控制要求
三面铣组合机床有液压泵、左铣削头、右铣1削头、右铣2削头和立铣削头五台电机,均采用三相交流笼型异步电动机,设计要求如下:
（1）五台电机均为单向旋转。
（2）机床要求有单循环自动工作、单动力头自动循环工作、点动三种工作方式,油泵电机在自动加工一个循环后不停机。
（3）单循环自动工作过程详见机床动作循环图。
（4）单动力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。
要求考虑各铣头单循环工作的加工区间。
（5）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、松紧油缸的调整（手动松开与手动夹紧）。
（6）电源、油泵工作、工件夹紧与放松和加工等信号指示。
（7）照明电路
（8）必要的联锁环节与保护环节。
基于PLC的组合机床电气控制系统设计与组态—第二章
二、PLC控制系统硬件设计
本章主要从系统设计结构和硬件设计角度，介绍该项目的PLC控制系统设计步骤、系统的硬件配置、主电路设计等。
2.1、PLC的概述
可编程逻辑控制器是一种工业控制计算机，简称PLC（Programmable
LogicController），它使用了可编程序的记忆以存储指令，用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数和演算等功能，并通过数字或模拟的输入和输出，以控制各
种机械或生产过程。
PLC有以下特点：
（1）可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，
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