PLC半精镗专用机床控制系统设计.docx
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PLC半精镗专用机床控制系统设计
前言…………………………………………………………………………………2
摘要…………………………………………………………………………………3
PLC简述…………………………………………………………………………………4
设计任务书………………………………………………………………………………6
半精镗专用机床的控制过程……………………………………………………………7
接线图……………………………………………………………………………………8
PLC的I/O分配…………………………………………………………………………9顺序工程图………………………………………………………………………………10
梯形图……………………………………………………………………………………11
半精镗专用机床电控系统安装时应注意问题…………………………………………15
语句表……………………………………………………………………………………16
总结…………………………………………………………………………………17
参考文献…………………………………………………………………………………18
前言
在PLC发明之前，在工业控制的顺序控制领域内，常常采用诸如继电器、鼓式开关、纸带阅读器等机械、电气式器件作为控制元件，尤其是控制继电器，在离散制造过程控制领域内，成为“开关控制系统”中最广泛使用的器件。
但是，随着工业现代化的发展，生产规模越来越大，劳动生产率及产品质量的要求在不断提高，对于控制系统的可靠性也提出了更高的要求，原有“继电器控制系统”已不适应需要，究其原因是：
动作缓慢；寿命短、可靠性差；体积大、耗电多；设计制造周期长、程序修改费时；不能实现与计算机对话。
到20世纪60年代，由于美国汽车工业需要进行大规模的技术改造和设备更新，由传统的继电器控制装置来进行控制，不仅体积庞大、故障率高、柔性差、不灵活、耗能，而且调试困难，可靠性也差。
虽然小型计算机已日趋完善，应用领域也在不断扩大，但小型计算机用于开关控制系统，又显然存在着“大马拉小车”的情况，这是由于小型计算机的特点决定的：
编程复杂，要求有较高水平的编程人员和操作人员；需要配套非标准的外部接口，对环境和现场条件的要求过高；功能过剩，机器资源未能充分利用；造价高昂。
需要与可能性，促使人们寻求新的出路，PLC应运而生。
PLC技术代表了当今电气程序控制的最先进水平。
通过PLC与各种单元自动化装置（如智能仪表、数字化传单装置、智能的液压和气动阀组等）以及现场总线、计算机网络系统，构成了车间和工厂自动化的完整体系。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
摘要
多年来，可编程控制器（以下简称PLC）从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。
今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。
半精镗专用机床是加工汽车连杆的专用设备，自动化程度和设备运行可靠性要求较高，将PLC的高可靠性和程序编制的柔性运用于专用机床电控系统的设计，极大提高了镗床系统的可靠性和镗床的工作效率，减少了维修、维护的工作量，提高发动机及汽车的性能指标。
本文详细介绍半精镗专用机床的PLC控制系统，其中包括可编程控制器的机型选择、输入／输出地址分配、可编程控制器梯形图程序设计；并指出应注意的一些问题。
半精镗专用镗床是应用于加工汽车连杆的专用设备，汽车连杆是发动机的重要组成部件，它直接影响到发动机及汽车的性能指标。
如果机床电控系统采用继电接触器控制，由于使用了大量的机械触点，导致设备的响应速度慢、可靠性差、故障率高、接线复杂、不便于调整和维修，加工产品的质量无法得到可靠保证。
可编程序控制器具有通用性好、抗干扰能力强、性价比高等特点，运用其控制逻辑的软件设计功能可在很大程度上改善机床电控系统的柔性；同时，其可靠性得到明显增强，具有很好的社会和经济效益
一、PLC简述
PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。
也是公共、电源线车等的名称缩写。
PLC=ProgrammablelogicController，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
是工业控制的核心部分 PLC=ProgrammableLogicController，可编程控制器 另外PLC还有以下几个名称：
PLC=PowerLineCommunication，电力线通信，即我们俗称的“电力线上网”。
PLC=PublicLimitedCompany，公共，股票上市公司。
PLC=Power-lineCarrier，输电线载波，电力线载波，电源线车。
PLC=PowerLoadingControl，动力负载控制。
PLC=PreparativeLayerChromatography，制备层色谱法。
PLC=ProgrammingLanguageCommittee，程序设计语言委员会[美]。
可编程控制器（ProgrammableController）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。
但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC,plc自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：
a、电源:
：
PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。
如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。
一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
b.中央处理单元（CPU）：
中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。
它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。
当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。
等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。
这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
c、存储器：
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
d、输入输出接口电路：
1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。
2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
e、功能模块：
如计数、定位等功能模块f、通信模块：
如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等
实际上PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU中并最后执行控制运作。
在整个的扫描过程包括三大步骤，“输入状态检查”、“程式执行”、“输出状态更新”说明如下：
步骤一“输入状态检查”：
PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1或0代表开或关），并将其状态写入内存中对应之位置Xn。
步骤二“程式执行”：
将阶梯图程式逐行取入CPU中运算，若程式执行中需要输入接点状态，CPU直接自内存中查询取出。
输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置，暂不反应至输出端Yn。
步骤三“输出状态更新”：
将步骤二中之输出状态更新至PLC输出部接点，并且重回步骤一。
此三步骤称为PLC之扫描周期，而完成所需的时间称为PLC之反应时间，PLC输入讯号之时间若小于此反应时间，则有误读的可能性。
每次程式执行后与下一次程式执行前，输出与输入状态会被更新一次，因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”。
“机电传动控制”课程设计任务书
第六组
1.设计题目：
半精镗专用机床控制系统设计
2.设计内容：
1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。
2）按停止按钮，完成当前循环后停止。
3）连续时，循环3次结束，声光间断报警5秒。
4）要求可以实现手动、但周期、连续控制。
3.设计要求：
1）画出端子分配图和顺序功能图。
2）设计并调试PLC控制梯形图。
3）设计说明书。
4.进度安排：
1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案2天
2）PLC顺序功能图与梯形图设计5天
3）说明书撰写2天
4）答辩1天
指导老师：
主管院长：
年月日
三、半精镗专用机床的控制过程
机械系统包括：
左滑台、右滑台、左动力头、右动力头、拔插定位销油缸。
动作要求如图所示：
手动工作原理简介及控制过程：
转动旋位开关HK接通I0.0,按下手动按钮SB3控制左滑台后退（点动）；按下手动按钮SB4控制右滑台后退（点动）；按下手动按钮SB5控制夹紧（点动）；按下手动按钮SB6控制拔销（点动）；按下手动按钮SB7控制插销（点动）；按下手动按钮SB8控制右滑台快进（点动）；按下手动按钮SB9控制左滑台快进（点动）；按下手动按钮SB10控制夹紧装置松开（点动）；按下手动按钮SB11控制右动力头启动（点动）；按下手动按钮SB12控制左动力头启动（点动），完成调试机器的调试过程。
单周期工作原理简介及控制过程：
转动旋位开关HK接通I0.1或I0.2，实现单周期工作。
连续工作原理简介及控制过程：
转动旋位开关HK接通I0.2完成初始化后，按下启动按钮SB1实现连续循环工作，循环三次后结束，这时如果按下SB2停止按钮完成当前循环后停。
四、接线图
五、PLC的I/O分配
输入
输出
地址
功能
地址
功能
I0.0
手动控制开关HK
Q0.1
夹紧阀YV1
I0.1
单周期控制开关HK
Q0.2
拔销阀YV2
I0.2
连续控制开关HK
Q0.3
右滑台快进YV3
I0.3
启动按钮SB1
Q0.4
右滑台后退YV4
I0.4
停止按钮SB2
Q0.5
左滑台快进YV5
I0.5
左限位SQ1
Q0.6
左滑台后退YV6
I0.6
右限位SQ2
Q0.7
插销阀YV7
I0.7
到位1SQ3
Q1.0
松开阀YV8
I1.0
到位2SQ4
Q1.1
右动力头线圈KM1
I1.1
手动左滑台后退按钮SB3
Q1.2
左动力头线圈KM2
I1.2
手动右滑台后退按钮SB4
Q1.3
声报警HA
I1.3
手动加紧按钮SB5
Q1.4
光报警HL
I1.4
手动拔销按钮SB6
I1.5
手动插销按钮SB7
I1.6
手动右滑台快进按钮SB8
I1.7
手动左滑台快进按钮SB9
I2.0
手动动松开按钮SB10
I2.1
手动右动力头启动按钮SB11
I2.2
手动左动力头启动按钮SB12
六、顺序工程图
七、梯形图
1.手动
2.连续
3.单周期（初始化）
4.程序
八、半精镗专用机床电控系统安装时应注意问题
（1）为防止来自电源线的干扰，电源线使用双绞线，每根导线截面应在1.25mm2以上，电源通过1:
1的隔离变压器供给PLC，降低电噪声。
另外为了防止电压过高损坏PLC,电源输人端加上压敏电阻。
（2）PLC输人线路与动力线路不能位于同一线槽或电线管内，三相动力线路束在一起走线，并且使两部分尽可能相互垂直走线，输人线也可采用屏蔽线，以防动力线路干扰输入线路。
（3）为防止过热,PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，在元器件留有适当空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降热。
九、语句表
LDI0.3LDM0.3ANM0.1OM0.6
AI0.2AT38ANM1.4OM4.0
OM2.0OM0.4=M1.3=Q1.1
ANI0.4ANM0.5LDM1.3LDM0.7
=M2.0=M0.4EUOM1.0
LDI0.1LDM0.4LDM0.0OM4.1
OI0.2AI0.7CTUC1,3=Q1.2
EUOM0.5LDM1.3
=M2.1ANM0.6AM2.0
LDM1.3=M0.5ANC1
ANM2.0TONT39,300OM1.4
LDM1.4LDT39ANM0.0
AT42AM0.5=M1.4
OLDOM0.6TONT42,50
OSM0.1ANM0.7ASM0.5
OM2.1=M0.6=Q1.3
OM0.0LDM0.6=Q1.4
ANM0.1AI0.6LDM0.3
=M0.0OM0.7OM3.3
LDM0.0ANM1.0=Q0.2
AI0.3=M0.7LDM0.4
LDM1.3LDM0.7OM3.4
AM2.0AI1.0=Q0.3
AC1OM1.0LDM0.1
OLDANM1.1OM0.6
OM0.1=M1.0OM3.1
ANM0.2LDM1.0=Q0.4
=M0.1AI0.5LDM0.7
LDM0.1OM1.1OM3.6
AI0.6ANM1.2=Q0.5
AI0.5=M1.1LDM0.1
OM0.2TONT40,50OM1.0
ANM0.3LDM1.1OM3.0
=M0.2AT40=Q0.6
SQ0.1,1OM1.2LDM1.1
TONT37,50ANM1.3OM3.5
LDM0.2=M1.2=Q0.7
AT37RQ0.1,1LDM1.2
OM0.3TONT41,50OM3.7
ANM0.4LDM1.2=Q1.0
=M0.3AT41LDM0.4
TONT38,50OM1.3OM0.5
总结
为期两周的实训就这样结束了，这两周让我收获了不少。
本次实训主要半精镗专用机床控制系统设计。
当然其中还学习了画图等一些与自己专业关联的知识。
在完成项目期间，我们组的分工很明确，有负责程的，有负责报告找资料，有负责画电路图的。
虽说分工明确,但在完成项目过程中遇到些麻烦的话组员之间还是相互配合相互帮助,尽量让每一个组员学到更多的专业知识,使每一个组员更上一个层次。
这个学期的PLC停课实训已经结束了，做了两个项目，有我们一组完成的，程序的编写是我主要的项目，虽然第一个项目我没有编，发现自己应该去学下步进指令的编写法了，先画个流程图，然后在一步步下来，程行不容易出错。
当然，在实训期间我看到有很多同学都出错，特别是星三角连接，基本没有一组接上互锁，导致电路不必要短接，从而我回想起有很很多电路也要接上互锁，如：
正反转，双速电机起动等等。
因为这些电路在工作上也很有用，一些一企都有这种设备，自己不多学点，以后出去能干什么？
总体而言，两个实训项目还算简单，对我来说，只是让我更深步的可以与其他同学配合，而且配合的也不错，希望自己能更加努力的学习这方面的知识，与老师和同学的交流，相信将来有不小的成绩。
[参考文献]
1、机电传动控制基础，陈白宁等，东北大学出版社2008第一版
2、工厂电气控制设备，赵明等，北京.机械工业出版社1998第二版
3、三菱超小型F1系列可编程控制器，上海工业自动化仪表研究所1990
4、可编程控制器的选型问题，王兆义，上海电器技术NO2：
29—33
5、可编程控制器原理及应用，宫淑贞，人民邮电出版社2002163-168
6、PLC电气控制技术，夏田等，化学工业出版社2008第一版
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