千斤顶油缸专用机床 PLC 系统设计 设

计

说

明

书

专业班级：	10软件机电（3）班
姓 名：	戴雄伟
学 号：	10212327
指导老师：	张乐平老师
时 间：	2013-1-11

江西理工大学南昌校区软件学院

摘要

在本设计中采用装在动力滑台上左、右两个动力头同时进行切削。动力头 的快进、工进及快退由液压缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用 调整死挡铁的方法实现位置控制。

在硬件设计方面采用CPU224的PLC进行设计并且还使用了EM233的扩展模块 进行了扩展，在控制方案中详细介绍了如何进行操作，控制面板的设计使操作 者对该操作更为的简单。输入输出的详细介绍进外部输入与输出的地址分配使 使用者对该PLC控制更加的清晰。

在软件设计中使用了主程序及自动控制与手动调节的子程序。并设计了千斤 顶液压缸加工机床电气控制梯形图，千斤顶液压缸加工机床控制硬件配置连线 图，基于PLC的机床电气控制系统的控制电路图。 关键字： 液压泵、PLC控制系统、动力头、梯形图

目录

引言.............................................................4
1 PLC介绍..............................................5
2 设计任务.............................................7
3 PLC控制系统硬件设计..................................9
3.1 控制方案........................................................................................................9
3.2 主电路图.....................................................................................................10
3.3 控制面板.....................................................................................................11
3.4 输入输出分析.............................................................................................12
3.5 PLC选型.....................................................................................................13
3.6 I/O外部接线图..........................................................................................13
3.7电器元件选择..............................................................................................18
3.8 控制柜布置图设计.....................................................................................20
4 PLC控制系统软件设计................................. 22
4.1 主程序梯形图及指令..................................................................................22
4.2自动循环顺序功能图、梯形图及指令.......................................................27
4.3 手动调节梯形图及指令..............................................................................32
5 设计小结............................................ 36
6 参考文献............................................ 37

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引言

最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各 机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互 换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美 国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各 部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。专用机床一般用于加工箱体类 或特殊形状的零件。加工时,工件一般不旋转,由刀具的旋转运动和刀具与工件 的相对进给运动,来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内 外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转, 由刀具作进给运动,也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的 外圆和端面加工

为工业加工专用机床设计一个技术性能优良的控制系统，对于提高工业加 工专用机床的整体技术性能来说具有十分重要的意义。本设计正是针对这一课 题，选择了可编程控制器(PLC)作为工业加工专用机床的控制系统，这对提升工 业机械手的整体技术性能起到了良好的作用。

本设计的电动组合加工专用机床分别由三个不同功能的驱动电机及相应的 传动装置构成；它们是：左动力头电机、液压泵电机、右动力头电机机。限位 开关检测左右动力头是否到达固定位置。

可编程控制器(PLC)控制专用机床的动作，实现专用机床的单步和连续运 行。本设计可编程控制器(PLC)选用西门子（SIEMENS）公司S7-200系列的 CPU224XP。机械手的开关量信号直接输入PLC，PLC输出的控制信号用于驱动 继电器动作，从而控制电动机正向或反向运行。

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1 PLC的介绍

1.1 PLC的概念

可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容 易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程 序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装 置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存 储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式 或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

1.2 PLC 的组成

PLC的构成： PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工 作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备 接口等几个主要部分组成。

1.3 PLC 的应用

初期的PLC主要在以开关量居多的电气顺序控制系统中使用，但在20世纪 90年代后，PLC也被广泛地在流程工业自动化系统中使用，一直到现在的现场 总线控制系统，PLC更是其中的主角，起应用面越来越广.目前，世界上有200多 厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车、粮食加工、化学/制药、金属/矿 山、纸浆/造纸等行业。PLC的主要应用范围通常可分成以下几种：

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• 1．中小型电气控制系统。

• 2．制造业自动化。

• 3．运动控制。

• 4．流程工业自动化。

2 设计任务

2.1 专用机床概况介绍

本机床用于千斤顶液压缸两个端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右 两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。液压系 统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁的方法实现位置控制。

机床的工作程序是：

• (1)工件定位 人工将零件装入夹具后，定位液压缸动作，工件定位。

• (2)工件夹紧 零件定位后，延时15s，夹紧液压缸动作使零件固定在夹具

内，同时定位液压缸退出以保证滑台入位。

• (3)滑台入位 滑台带动动力头一起快速进入加工位置。

• (4)加工零件 左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点位置

即停止工进，延时30s后停转，快速退回原位。

• (5)滑台复位 左右动力头退回原位后，滑台复位。

• (6)夹具松开 当滑台复位后夹具松开，取出零件。

以上各种动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求见表2-1。

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表1 电磁阀动作要求

	YV1	YV2	YV3	YV4	YV5
定位	+
夹紧	+	+
入位		+	+
工进		+	+	+	+
退位		+		+
复位		+
放松

注：“+”号表示电磁阀得电。

2.2 设计要求

• （1）专用机床能自动循环工作（一次循环自动停车）又能对每个动作单独

• 进行调整。

• （2）只有在油泵工作后，才能进行其他控制。

• （3）各程序应有显示并有照明要求。

• （4）必要的电气保护与联锁。

2.3 设计需完成事项

• 1.绘制电路、配置PLC、选择电器元件、编制元件表。

• 2.PLC程序设计。

• 3.编制设计说明书。

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3 PLC控制系统硬件设计

3.1 控制方案

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