双头钻床PLC控制系统PLC课设报告.docx

1、双头钻床PLC控制系统PLC课设报告目 录第一章 课程设计内容与要求分析 11.1 课程设计内容 11.1.1 题目 11.1.2 内容 11.2 要求分析 2第二章 程序方案设计 32.1 I/0 分配 32.1.1 输入模块（IN） 32.1.2 输出模块（OUT） 32.2 顺序功能图 42.2.1 SFC编程的优点 42.2.2 SFC的结构 42.2.3 双头钻床PLC控制系统顺序功能图 42.3 PLC 容量估算 52.3.1 估算I/O 点数(开关量与模拟量分别统计) 52.3.2 估算存储量 52.4 PLC 功能选择 6第三章 系统的外电路设计与调试 73.1 系统的接线图

2、73.2 GX Developer 编程软件的简介 73.3 系统调试 83.3.1 程序的输入与传输 83.3.2 静态调试 83.3.3 动态调试 9PLC 课程设计总结 10参考文献 11附录 12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

3、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

4、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2.1 I/0 分配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

5、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

6、(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（Sequeential Function Chart）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。2.2.1 SFC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。2.2.2 SFC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

7、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2.3 PLC 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

8、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。2.4 PLC 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

9、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

10、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。3.2 GX Developer 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 及现在常用的GPP For Windows 和最新的GX Developer(简称GX)，实际上GX Developer 是GPP ForWindows 升级版本，相互兼容，但GX Developer 界面更友好，功能更强大、使用更方便。这里介绍的GX Developer7.08J（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

11、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Windows XP 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GX De

12、veloper 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

13、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GX Developer 编程软件，

14、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

15、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相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。此次课程设计，也看见了自己许多不足之处

16、，比如对PLC指令方面的薄弱，以及对编程的严密思考，都是自己欠缺的，也是今后努力的方向。在此，感谢于老师的细心指导，也同样谢谢其他各组同学的无私帮助！总结人：XXX 2012/12/1参考文献1 史国生主编. 电气控制与可编程控制器技术.北京:化学工业出版社.20042 王永华.现代电气及可编程控制技术. 北京:北京航空航天大学出版社.20023 邓则名.电器与可编程控制器应用技术.北京:机械工业出版社.19974 徐世许.可编程序控制器原理应用网络.合肥:中国科学技术大学出版社.20015 王泽元.可编程序控制器实验指导书.长春:自编实验指导书.2010附录图1双头钻床的PLC 控制系统顺控流程图图2 外部接线图