冲床电气控制系统设计doc.docx

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冲床电气控制系统设计doc

第1章概述1

1.1冲床概况及控制要求1

1.2设计任务2

第2章控制方案论证3

2.1继电器方案3

2.2单片机方案3

2.3PLC方案3

2.4结论3

第3章系统硬件设计4

3.1控制线路设计4

3.11冲床运动原理图4

3.12元件选择4

第4章系统软件设计6

4.1顺序功能图6

4.2公用程序设计7

4.3手动程序设计7

4.4自动程序设计8

结束语10

致谢11

第1章概述

1.1冲床概况及控制要求

冲床运动过程示意图如图1所示。

初始状态时机械手在最左边，左限位开关SQ4接通，冲头在最上面，上限位开关SQ3接通；机械手松开（YV1断开）。

其运动过程如下：

图1-1冲床运动过程示意图

1.按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。

2.1s后YV2接通，机械手右行。

3.机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行（YV4接通），加工工件。

4.工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行（YV5接通）。

上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。

5.机械手左行（YV2接通）。

6.机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开（YV1断开），机械手回到初始状态。

冲床要求设置单周期和自动连续循环两种工作方式。

1.2设计任务

1.设计和绘制电气控制原理图或PCI/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。

2.选择电气元件，编制电气元件明细表。

3.设计并绘制工艺图纸（可在下列项目中任选一项）：

（1）电气板元件布置图和电气底板零件加工图。

（2）电气板接线图。

（3）控制面板元件布置图、接线图和面板加工图。

4.编写设计说明书和使用说明书。

第2章控制方案论证

2.1继电器方案

采用继电器方案，将要用到较多的继电器，会造成设备的体积变大，重量增加。

更重要的是采用继电器方案接线复杂，容易出故障的点多，维修不方便，工作不可靠。

2.2单片机方案

采用单片机作为控制芯片来控制冲，还需要另外设计I/O电路印制电路板、人机界面等，而且程序编写较复杂，最终导致设计和周期过长。

2.3PLC方案

PLC编程方法简单，功能强，硬件配套齐全，用户使用方便，系统的设计、安装、调试工作量少，大大缩短研发周期。

冲床采用PLC控制可控性高，抗干扰能力强，配套齐全,功能完善，体积小，能耗低，但是价格略高。

2.4结论

冲床是一种大电器而且在工业生产中起着主导作用，要求在工作中稳定不容易出故障，而且易于控制和维修，用PLC方案设计，虽价格高了点但其控制性能和抗干扰性较强易于控制，体积小即使出现故障易于维修大大减小了因机器故障而降低生产。

用其它方案设计很难达到这些要求。

综上所述，冲床应该选用PLC控制方案。

第3章系统硬件设计

3.1控制线路设计

3.11冲床运动原理图

图3-1冲床运动过程示意图

3.12元件选择

序号

名称

符号

型号

主要技术参数

数量

1

按钮

SB

LA2

红、绿

11

2

组合开关

SA

HZ3-133

20A380V

2

3

行程开关

SQ

LX2-131

自动复位

4

4

熔断器

FU

RL1-60

30A

1

5

可编程

控制器

PLC

FX2N-48MR

输入点数＞16

输出点数＞5

1

3.2PLC的I/O接线图

图3-2冲床的I/O接线图

第4章系统软件设计

4.1顺序功能图

K10

K10

X17

X15

X16

X14

M0

M21

Y1

Y4

Y3

Y2

R

T0

M20001111

T1

Y0

T0

Y0

S

M22

M23

M24

M25

T1*X1*M8

T1*（X1+M8）

X3*X16*X17

M8002

图4-1冲床的顺序功能图

4.2公用程序设计

图4-2冲床的公用程序设计

4.3手动程序设计

手动程序用输入点X6-X13控制。

每步之间互锁了其他不活动步，因此这样更安全可靠。

具体程序如下:

图4-3冲床的手动程序设计

4.4自动程序设计

自动程序设置了单周和连续两种方式这样更容易工作和故障检查。

具体梯形图程序如下：

图4-4冲床的自动程序设计

结束语

冲床的系统设计达到了设计要求，按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。

1s后YV2接通，机械手右行。

机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行（YV4接通），加工工件。

工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行（YV5接通）。

上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。

机械手左行（YV3接通）。

机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开（YV1断开），机械手回到初始状态。

同时设计了单周期和连续两中工作方式，在设备使用过程中出现故障还可以急停和预停。

冲床采用PLC控制，接线简单，故障点少，程序简单易读，可维护性好。

PLC运行稳定，故障出差率低。

致谢

这次课题设计能够圆满完成，应该感谢赖老师、刘老师、唐老师的细心帮助。

参考文献

[1]赖指南.电气控制技术课程设计题选.湘潭：

本院印刷厂

[2]廖常初.FX系列PLC编程及应用.北京：

机械工业出版社，2005

[3]史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：

化学工业出版社，2003

[4]孙振强.可编程控制器原理及应用教程.北京：

清华大学出版社

[5]阮友德.电气控制与PLC实训教程.北京：

人民邮电出版社，2006

附录1梯形图

附录2程序清单