机加工自动线PLC控制系统设计 二

摘    要

现在，继电器控制、微机控制和PLC控制构成了当今的三大支柱控制系统。PLC控制系统有设计、安装、接线、调试工作量小，研制周期短，可靠性高，抗扰能力强，故障率低，对工作环境要求低，维护方便等一系列优点，在对三种控制系统比较选择时，PLC控制系统已成为国内外机加工自动线的首选控制方案。继电器控制系统因技术性能差，功能单一；微机控制系统抗扰能力较差，对工作环境要求较高，设计研制周期较PLC控制系统长。为任何一个课题设计一个技术性能优良的控制系统，对其整体技术性能来说具有十分重要的意义。

在本次毕业设计中，我设计了机加工自动线PLC控制系统总体方案 ，以及硬、软件设计与实现方案。同时，对机加工控制系统中的电机电器控制线路作了阐述。在电动机电器控制线路的设计部分，阐述了电动机主电路及其电器控制电路的设计，给出了这两个电路的电器元件的选择。在液压传动PLC控制系统的设计部分，给出PLC及其输入／输出元件的选择结果，详细地阐述了PLC用户程序的设计过程，其中包括对公用程序、单机单步程序、全机半自动程序、全机自动回原点程序的设计过程的阐述，并给出了上述程序梯形图。

关键词：机加工；自动线；PLC；控制系统；设计。 

目   录

摘  要 ………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract………………………………………………………………………………………Ⅱ

第1章 绪 论………………………………………………………………………………1

1.1 控制系统简介……………………………………………………………………1

1.1.1 控制系统的作用与地位…………………………………………………1

1.1.2 控制系统的发展与现状…………………………………………………1

1.1.2.1 控制系统的发展………………………………………………1

1.1.2.2 控制系统的现状………………………………………………2

1.1.3 控制系统的种类、特点与适用场合……………………………………3

1.2 本课题的背景、意义与主要内容………………………………………………4

1.2.1 本课题的背景与意义……………………………………………………4

1.2.1.1 本课题的背景…………………………………………………4

1.2.1.2 本课题的意义…………………………………………………4

1.2.2 控制系统的内容 ………………………………………………… 5

1.3 机加工自动线PLC控制系统设计的内容……………………………………… 5

第2章 控制系统方案论证…………………………………………………………………6

2.1 概述………………………………………………………………………………6

2.1.1 机加工自动线PLC控制系统的用途与结构 ……………………………6

2.1.2 机加工自动线PLC控制系统的主要技术参数…………………………6

2.1.3 机加工自动线的工作过程简述…………………………………………6

2.2 控制系统的设计要求……………………………………………………………7

2.2. 1 对液压泵电机、冷却泵电机及动力头主轴电机的设计要求……………7

2.2.2 对工作方式的设计要求…………………………………………………7

2.2.3 对全线控制的设计要求…………………………………………………8

2.2.4 对各单机控制的设计要求………………………………………………8

2.2.5 对保护的设计要求………………………………………………………8

2.2.6 对信号显示、预告信号及故障报警的设计要求………………………8

2.2.7 对自动线局部照明的设计要求…………………………………………9

2.3 自动线控制方案的论证…………………………………………………………9

第3章 控制系统的硬件设计及实现……………………………………………………10

3.1 电动机电器控制线路设计…………………………………………………… 10

3.1.1 电源……………………………………………………………………  10

3.1.2 主电路设计……………………………………………………………… 10

3.1.3 控制电路设计…………………………………………………………11

        3.1.4 其它电路设计…………………………………………………………11

3.1.5 电器元件选择…………………………………………………………11

3.1.5.1 液压泵电动机选择…………………………………………11

3.1.5.2 冷却泵电动机选择…………………………………………12

3.1.5.3 各动力头主轴电动机选择…………………………………12

3.1.5.4 电源指示灯和局部照明灯选择……………………………12

3.1.5.5 刀开关QS选择………………………………………………12

3.1.5.6 自动开关选择………………………………………………13

3.1.5.7 接触器选择…………………………………………………13

3.1.5.8 热继电器FR1～FR8选择……………………………………14

3.1.5.9 熔断器FU1、FU2选择………………………………………14

3.1.5.10 按钮选择……………………………………………………15

3.1.5.11钮子开关SA选择……………………………………………15

3.2 PLC控制系统硬件设计………………………………………………………15

3.2.1 PLC控制系统电器元件的配置与设计………………………………15

3.2.1.1 PLC 输入元件的配置………………………………………15

3.2.1.2 PLC 输出元件的配置………………………………………16

3.2.2 PLC控制系统电器元件的选择…………………………………………17

3.2.2.1 PLC运行控制开关SA1的选择……………………………17

3.2.2.2 PLC输入元件选择…………………………………………17

 3.2.2.3 PLC输出元件选择…………………………………………19

 3.2.3 PLC机型的选择…………………………………………………………19

 3.2.4 PLC I/O元件分配………………………………………………………21

第4章 控制系统软件设计及实现………………………………………………………… 22

4.1 PLC梯形图总体方案设计…………………………………………………………22

        4.1.1 PLC程序的组成及各部分程序的作用……………………………………22

4.1.2 PLC梯形图程序的总体结构………………………………………………23

4.2 公用程序设计……………………………………………………………………23

4.2.1 检测回路设计……………………………………………………… 23

4.2.2预开、预停及紧急停止回路设计……………………………………… 23

4.2.3 复位回路设计……………………………………………………… 24

4.2.4 转换信号回路设计………………………………………………… 24

4.2.5 其它信号回路设计…………………………………………………… 25

4.3 单机单步程序设计……………………………………………………………… 25

4.3.1 单机单步程序的总体方案设计………………………………………… 26

4.3.2 单机单步程序设计……………………………………………………… 26

4.4 全机半自动程序设计……………………………………………………………33

4.4.1 全机半自动程序的顺序功能图设计…………………………………… 33

4.4.2 全机半自动程序设计…………………………………………………… 34

4.5 全机自动回原点程序设计………………………………………………………34

4.5.1 全机自动回原点程序的顺序功能图设计……………………………… 34

4.5.2 全机自动回原点程序设计……………………………………………… 35

结束语……………………………………………………………………………………36

参考文献…………………………………………………………………………………37

致谢词………………………………………………………………………………………39

附录……………………………………………………………………………………… 40