双头钻床PLC控制系统PLC课设报告.docx
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目录
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第一章课程设计内容与要求分析 1
1.1课程设计内容 1
1.1.1题目 1
1.1.2内容 1
1.2要求分析 2
第二章程序方案设计 3
2.1 I/0分配 3
2.1.1输入模块（IN） 3
2.1.2输出模块（OUT） 3
2.2顺序功能图 4
2.2.1SFC编程的优点 4
2.2.2SFC的结构 4
2.2.3双头钻床PLC控制系统顺序功能图 4
2.3PLC容量估算 5
2.3.1估算I/O点数（开关量与模拟量分别统计） 5
2.3.2估算存储量 5
2.4PLC功能选择 6
第三章系统的外电路设计与调试 7
3.1系统的接线图 7
3.2GXDeveloper编程软件的简介 7
3.3系统调试 8
3.3.1程序的输入与传输 8
3.3.2静态调试 8
3.3.3动态调试 9
PLC课程设计总结 10
参考文献 11
附录 1.2
第一章课程设计内容与要求分析
第一章课程设计内容与要求分析
1.1课程设计内容
1.1.1题目
双头钻床PLC控制系统
1.1.2内容
大钻头 小钻头
工件
X2 X4
2
SQ2
X1SQ1
Y2 Y4
Y1Y3
SQ4
工件
X3SQ3
图1.1双头钻床的工作示意图
设计一个用PLC控制的双头钻床控制系统。
其控制要求如下：
1）双头钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔如图1.1所示。
操作人员将工件放好后，按下起动按钮，工件被夹紧，夹紧后压力继电器为ON，此时两个钻头同时开始向下进给。
大钻头钻到设定的深度（SQ1）时，钻头上升，升到设定的起始位置（SQ2）时，停止上升；小钻头钻到设定的深度（SQ3）时，钻头上升，升到设定的起始位置（SQ4）时，停止上升。
两个都到位后，工件旋转120°，旋转到位时SQ5为ON，然后又开始钻第二对孔。
3对孔都钻完后，工件松开，松开到位时，限位开关SQ6为ON，系统返回初始位置。
2）具有手动和自动运行功能。
3）具有上电和急停断电功能。
4）大钻头、小钻头由两台三相异步电动机带动。
电机的正反转完成上升、下降的功能；旋转由第三台电机带动。
上升、下降及旋转限位开关均为霍尔接近开关；夹紧、放松均由电磁阀带动。
1.2要求分析
（1）按下启动按钮夹具将工件夹紧，大小钻头下行开始钻孔，两个分支同时进行。
（2）由于钻孔完成时间不等，要等到两个钻头都提升后才能进行下一个钻孔。
（3）每钻完一对孔，系统要计数，统计是否已钻完6个孔，如完成则松开工件回到初始状态S0，否则工件要旋转120°后继续下一对钻孔。
（4）重复第二步
（2）。
第二章程序方案设计
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2.1I/0分配
第二章程序方案设计
I/0模块的价格占到PLC总价的一半以上，不同的I/0模块的性能及电路均不同，必须根据需要合理选择。
2.1.1输入模块（IN）
X0：
工件夹紧；大钻头到下限位开关；Xl：
SQ1；大钻头到上限位开；X2：
SQ2；小钻头到下限位开关；X3：
SQ3；小钻头到上限位开关；X4：
SQ4；旋转120°限位开关；
X5：
SQ5；工件松开限位开关；X6：
SQ6；X7：
自动位起动；Xl0：
手动／自动转换；
X11：
大钻头手动下降；X12：
大钻头手动上升；X13：
小钻头手动下降；X14：
小钻头手动上升；X15：
工件手动夹紧；X16：
工件手动放松；X17：
工件手动旋转；X20：
停止按钮；
输入模块分为数字量和模拟量两种，数字量又分直流、交流和脉冲三种；模拟量输入则分为电压和电流两种。
2.1.2输出模块（OUT）
Y0：
原位指示；Y1：
大钻头下降；Y2：
大钻头上升；
Y3：
小钻头下降；Y4：
小钻头上升；Y5：
工件夹紧；Y6：
工件放松；Y7：
工件旋转。
输出模块分为三种方式：
继电器输出（R）、晶体管输出（T）和双向晶闸管（S）输出。
要根据驱动的最终负载特性进行选择。
2.2顺序功能图
顺序功能图（SequeentialFunctionChart）是一种新颖的、按照工艺流程图进行编程的图形编程语言。
这是一种IEC标准推荐的首选编程语言，近年来在PLC在编程中已经得到了普及和推广。
2.2.1SFC编程的优点
1.在程序中可以很直观地看到设备的动作顺序。
比较容易读懂程序，因为程序按照设备的动作顺序进行编写，规律性较强。
2.在设备故障时能够很容易的查找出故障所处在的位置。
3.不需要复杂的互锁电路，更容易设计和维护系统。
2.2.2SFC的结构
步＋转换条件＋有向连接+机器工序的各个运行动作＝SFC。
SFC程序的运行从初始步开始，每次转换条件成立时执行下一步、在遇到END步时结束向下运行。
2.2.3双头钻床PLC控制系统顺序功能图
根据系统控制要求及PLC的I/O分配，设计双头钻床的程序如图
2.1所示。
图2.1 双头钻床的PLC控制系统顺控流程图
2.3PLC容量估算
2.3.1估算I/O点数（开关量与模拟量分别统计）
在实际点数基础上再加上15-20％的备用量，以备工艺改进和扩充需要。
2.3.2估算存储量
小型PLC内存约2KB，中型约2KB-8kB，大型则8KB以上。
内存容量经验估算方法如下：
开关量输入：
存储器字节数=输入点数×10；开关量输出：
存储器字节数=输入点数×8；定时器/计数器：
存储器字节数=定时器
/计数器数量输入点数×2；模拟量：
存储器字节数=模拟量通道数×100；
通信接口：
存储器字节数=通信接口数目×300。
由于用户程序的编制与系统控制的复杂程度以及算法、程序结构等因素，使得PLC容量的估算很难精确，一般要加大15-20％的余量。
2.4PLC功能选择
各公司生产的PLC功能配置不尽相同，应以“够用”为原则去选择，一般工业顺序控制只需要具有逻辑运算、定时器/计数器等基本功能就可完成任务。
如果是工业过程控制或数控机床、机器人等控制，则需要选A/D、D/A转换模块、PID控制模块或运动控制定位模块。
这些模块位数愈多，其分辨率与精度愈高，价格也就愈高。
至于扫描速度、指令功能、抗干扰功能等随着计算机技术的发展，对一般中小型工业控制都能满足要求，根据需要进行选择，一般8位就够用了。
第三章系统的外电路设计与调试
第三章系统的外电路设计与调试
3.1系统的接线图
外电路设计，主要指输入、输出设备（按钮、行程开关、限位开关、接触器、电磁阀等）与PLC的连接电路；各运行方式、主电路及联锁电路设计（自动、半自动、手动、连读、单步、单周期等）；电源电路（主电路供电、传感器、各负载电源等）；控制柜内电路及配线；外部接线、接地等设计。
根据双头钻床的控制要求，其系统接线图如图3.1所示。
图3.1系统接线图
这些电路的设计原则一般同机床电气设计原则。
例如，强弱电分开、高低电压分开和交直流分开，各设备要单独接地不可串接，大电流接点和线圈要有吸收和灭弧电路，以避免干扰波发射等。
3.2GXDeveloper编程软件的简介
三菱PLC编程软件有好几个版本，早期的FXGP/DOS和FXGP/WIN-C及
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现在常用的GPPForWindows和最新的GXDeveloper（简称GX），实际上GXDeveloper是GPPForWindows升级版本，相互兼容，但GXDeveloper界面更友好，功能更强大、使用更方便。
这里介绍的GXDeveloper7.08J
（SW7D5C-GXW）版本，它适用于Q系列、QnA系列及FX系列的所有PLC。
GX编程软件可以编写梯形图程序和状态转移图程序（全系列），他支持在线和离线编程功能，并具有软元件注释、声明、注解及程序监视、测试、故障诊断、程序检查等功能。
此外，具有突出的运行写入功能，而不需要频繁操作STOP/RUN开关，方便程序调试。
GX编程软件可在Windows97/Windows98/Windows2000及WindowsXP操作系统中运行。
该编程软件简单易学，具有丰富的工具箱，直观形象的视窗界面。
此外，GX编程软件可直接设定CC-link及其他三菱网络的参数，能方便地实现监控、故障诊断、程序的传送及程序的复制、删除和打印等功能。
3.3系统调试
3.3.1程序的输入与传输
1）、按图2.1在计算机上用GXDeveloper编程软件正确输程序。
2）、要将在计算机上用GX编好的程序写入到PLC中的CPU，一般需要以下几步：
（1）PLC与计算机的连接
正确连接计算机（已安装好了GX编程软件）和PLC的编程电缆（专用电缆），特别是PLC接口方向不要弄错，否则容易造成损坏。
（2）进行通信设置
程序编制完成后，单击“在线”菜单中的“传输设置”后，设置好
PC/F和PLC/F的各项设置，其他项保持默认，单击“确定”按钮。
（3）程序写入、读出
若要将计算机中编制好的程序写入到PLC，单击“在线”菜单中的“写入PLC”，根据出现的对话窗进行操作。
选中主程序，再单击“开始执行”即可。
若要将PLC中的程序读出到计算机中，其操作与程序写入操作相似。
3.3.2静态调试
按图3.1所示的系统接线图正确连接好输入设备，进行PLC的模拟态调试，并通过计算机监视，观察其是否与控制要求一致，否则，检并修改、调试程序，直至指示正确。
3.3.3动态调试
按图3.1所示的系统接线图正确连接好输出设备，进行系统的动态试，先调试手动程序，后调试自动程序，观察指示灯能否按控制要求动作，并通过计算机监视，观察其是否与控制要求一致，否则，检查线路或修改程序，直至示灯能按控制要求动作。
PLC课程设计总结
PLC课程设计总结
通过PLC课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
这个方案使用了三菱PLC与GXDeveloper编程软件，使我们又掌握了一个软件的应用以及单片机的使用。
我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个原理的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多原理的功能。
平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
所以这个期末的课程设计对我们的作用是非常大的。
我想说，设计确实很困难，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会。
也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我认为无论干什么，只要认真去做，一定会有好结果的。
对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
虽然不是第一次做课程设计了，但是设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践
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