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1、湖北文理學(xué)院 湖北文理學(xué)院 《機(jī)電傳動控制課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 題 目 機(jī)械滑臺的控制 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級 機(jī)制1011 姓 名 學(xué) 號 2010116158 指導(dǎo)教師 職 稱 2013年9月20日 目錄 第一章 前言 2 1.1機(jī)械滑臺簡介 1.2機(jī)械滑臺的用途 第二章 PLC及機(jī)械滑臺的PLC控制 2 2.1 PLC的發(fā)展歷程 2.2 PLC的硬件結(jié)構(gòu) 2.3 PLC的工作原理 第三章 機(jī)械滑臺的設(shè)計(jì)與組裝 5 3.1機(jī)械滑臺總體設(shè)計(jì)方案 3.2機(jī)械部分 3.3液壓控制部分 第四章 P

2、LC控制程序的設(shè)計(jì) 8 4.1 PLC的選擇 4.2 I/O分析及分配表 4.3程序流程圖 4.4元器件清單 第五章 基本指令系統(tǒng)和編程 11 5.1順序功能圖 5.2梯形圖 5.3指令表 5.4梯形圖的工作過程 第六章 總結(jié) 14 參考文獻(xiàn)： 15 第一章 前言 1.1機(jī)械滑臺的簡介 機(jī)械滑臺主要用于數(shù)控機(jī)床，本機(jī)械滑臺主要能進(jìn)行二維運(yùn)動 ：前后運(yùn)功 動，左右（橫向）運(yùn)動。機(jī)械滑臺上還有主電動機(jī)加上相應(yīng)的傳動裝置就可以安 裝刀具或者工件進(jìn)行自動加工，還有相應(yīng)循環(huán)選擇開關(guān)，當(dāng)開關(guān)為 NO時就能進(jìn) 行自動循環(huán)動作。機(jī)械滑臺用以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動，可臥式也可立式使

3、用，在機(jī)械滑 臺上安裝動力箱（裝上多軸箱）鉆削頭、鏜削頭、銑削頭、鏜孔車端面頭等各種 部件，用以完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、锪窩、刮端面、倒角、車端面、銑削及攻絲等 工序，亦可在其上安裝工件組成輸送運(yùn)動實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)。 1.2機(jī)械滑臺的用途 機(jī)械滑臺主要用于數(shù)控機(jī)床機(jī)械滑臺機(jī)械滑臺的用途及性能 ：在滑臺上安裝 工件后做往復(fù)運(yùn)動，也可在滑臺上安裝動力頭等相關(guān)附件后，通過滑臺的運(yùn)動，對 工件進(jìn)行各種切削，鉆削,鏜削運(yùn)動?用多個不同規(guī)格的滑臺組合可進(jìn)行復(fù)雜零部 件的加工或進(jìn)行批量生產(chǎn)，本機(jī)械滑臺可以快速運(yùn)動和慢速運(yùn)動，是機(jī)械加工行 業(yè)中一種重要的機(jī)床附件. 第二章PLC和機(jī)械滑臺控制 2.1 PLC

4、的發(fā)展 近年來，隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC逐漸代替復(fù)雜的電器及接線而成 為控制設(shè)備的核心。而早期的自動控制系統(tǒng)是依靠繼電 -接觸器來實(shí)現(xiàn)的，這些 器件結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制、但 是其采用固定接線，通用性和靈活性差；又采用觸點(diǎn)的開關(guān)動作，工作頻率低， 觸點(diǎn)已損壞，可靠性差。 可編程邏輯控制器（Programable Controller Logic ）,是一種數(shù)字運(yùn)算操 作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 它采用可編程的邏輯存儲器，用 來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算數(shù)操作的指令。并通 過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控

5、制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊踢壿嬁?制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個整體， 易于擴(kuò)充其功能 的原則設(shè)計(jì)。 目前，PLC主要朝著小型化、廉價(jià)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速化、智能化、大容量花、 網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)、 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，這將使 PLC的功能更強(qiáng)，使用更方便，適用范圍更廣。 PLC具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、 搞干擾能力強(qiáng)等到一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 所以，掌握PLC技術(shù)是改造傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝和設(shè)備的重要途徑。 2.2 PLC的硬件結(jié)構(gòu) PLC由中央處理器

6、（CPU、存儲器、輸入輸出接口、電源、擴(kuò)展接口、通信 接口等組成。 1. 中央處理器 可編程邏輯控制器的中央處理器通常采用通用微處理器， 它按照PLC系統(tǒng)程 序賦予的功能處理用戶的各項(xiàng)指令。 2. 存儲器 可編程序控制器的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。存放系統(tǒng) 軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及 其各種管理程序）的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器；存放用戶程序的存儲器稱為用 戶程序存儲器，所以又分為用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩部分。 3. 輸入輸出接口電路 輸入輸出信號有開關(guān)量、模擬量數(shù)字量三種，在我們接觸的信號中，開關(guān)量 最為普遍。

7、4. 電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起到非常重要的作用。如果沒有一個可靠的良好的 電源系統(tǒng)是無法工作的，因此制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也非常重視。一般交流 電壓波動在10%勺范圍內(nèi)，可以不采用其它措施將 PLC直接連到電網(wǎng)中去。 5. 擴(kuò)展接口 擴(kuò)展接口擁有將擴(kuò)展單元與基本單元相連。 6. 通信接口 為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)或機(jī)器與機(jī)器之間的對話，PLC配有多種通信接口，PLC通過這 些接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)、以及其它的 PLC及計(jì)算機(jī)相連。 2.3 PLC的工作原理 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序 執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周

8、期。在整個運(yùn)行期 間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 1. 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將 它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和 輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O映象區(qū)中 的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信 號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2. 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯 形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是先

9、掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控 制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算， 然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)； 或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形 圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即,在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā) 生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù) 都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡 是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用； 相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的 邏輯線圈的狀態(tài)或

10、數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 3. 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照 I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路， 再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相 應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。 第三章機(jī)械滑臺的設(shè)計(jì)與組裝 3.1機(jī)械滑臺總體設(shè)計(jì)方案 本機(jī)械滑臺主要是為自動循環(huán)加工而設(shè)計(jì)的， 可以用在數(shù)控機(jī)床上。機(jī)械滑 臺包括三個部分：1.機(jī)械部分：包括電動機(jī).減速器.滑臺臺座，為了提高精度的 需要其中電動機(jī)采用三菱的伺服電機(jī)。 2 ，液壓部分：通過液壓缸 A和液壓 缸B來實(shí)現(xiàn)滑臺的前進(jìn)和后退，其中快進(jìn)與工進(jìn)的切換時通

11、過調(diào)速閥來實(shí)現(xiàn)。 3,電氣控制部分：主要控制是通過 PLC來實(shí)現(xiàn)，由于動作的順序性比較強(qiáng)采用 步進(jìn)指令來編程。 3.2機(jī)械部分 機(jī)械滑臺由床身，滑板，絲杠，變速箱等組成。其結(jié)構(gòu)簡單，便于維修。機(jī) 械滑臺工作原理是滑板在床身上做縱向運(yùn)動， 因其絲杠傳動，再加上變速箱的作 用?？色@得快慢等多種運(yùn)行速度。 3.3液壓控制部分 由于液壓系統(tǒng)傳遞動力大能夠?yàn)榧庸r提供大的動力，加之傳動平穩(wěn)能保證 進(jìn)給時的進(jìn)給速度平穩(wěn)。所以本機(jī)械滑臺的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給是由液壓系統(tǒng)來 完成，縱向進(jìn)給由液壓缸 A完成，橫向進(jìn)給由液壓缸B完成。 液壓控制原理圖如下： 縱向進(jìn)給缸A 橫向進(jìn)給缸B 1

12、, 縱向快進(jìn) 當(dāng)工作臺在原始位置時，按下啟動按鈕 SB1時YV1得電，換向閥3的左位 接入系統(tǒng)，其主要油路為： 進(jìn)油路：泵1— 換向閥3的左位—液壓缸A左腔 回油路：液壓缸右腔—換向閥5左位一 換向閥3左位— 油箱 2, 縱向工進(jìn) 當(dāng)動力頭壓合SQ2時YV2得電工作臺由縱向快進(jìn)轉(zhuǎn)向縱向工進(jìn)，進(jìn)行切削加 工，其主要油路為： 進(jìn)油路：泵1 —*換向閥3的左位—液壓缸A左腔 回油路：液壓缸右腔一換向閥5右位 j速閥一 換向閥3的左位 —油箱 3，橫退 當(dāng)工作臺運(yùn)動到SQ3時YV3得電換向閥4右位接入系統(tǒng)，工作臺橫向退刀其 主要油路為： 進(jìn)油路：泵1 一換向閥4的右位一液壓缸B右腔

13、 回油路：液壓缸B左腔—換向閥4的右位 一油箱 4, 縱向快退 當(dāng)工作臺運(yùn)行到SQ4并將其壓合時YV3失電YV2, YV4得電，換向閥3接入 系統(tǒng)，工作臺縱向快速退刀，其主要油路為： 進(jìn)油路：泵1一^換向閥3的右位 —換向閥5右液壓缸A右腔 回油路：液壓缸A左腔一換向閥3右位一油箱。 5, 橫進(jìn) 當(dāng)工作臺運(yùn)行到SQ5并將其壓合時，縱向退刀結(jié)束。YV5得電換向閥4接入 系統(tǒng)工作臺橫向進(jìn)給，其主要油路。 進(jìn)油路：泵1 — 換向閥4的左位一液壓缸B左腔 回油路：液壓缸B右腔—換向閥4的左位—油箱 第四章PLC控制程序的設(shè)計(jì) 4.1 PLC 的選擇；FX1N-24MR-001

14、(14,10) 通過對本系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)得輸入點(diǎn)數(shù)為 8個，輸出點(diǎn)數(shù)為10個，為系統(tǒng)以后改進(jìn) 留一定的余量(10%-15%,又因?yàn)橄到y(tǒng)比較簡單再結(jié)合經(jīng)濟(jì)方面的考慮選擇選擇： 三菱FX1N-24MR-00((其為繼電器輸出型，輸入點(diǎn)數(shù)為 14,輸出點(diǎn)數(shù)為10,交 流供電) 4.2 I/O分析及分配表 輸入 輸出 SB1啟動 X000 快進(jìn)電磁閥YV1 YOOO SB2停止 XOO1 工進(jìn)電磁閥YV2 Y001 S循環(huán)選擇 XOO2 橫退電磁閥YV3 Y002 行程開關(guān)SQ1 X003 縱退電磁閥YV4 Y003 行程開關(guān)SQ2 X004 橫進(jìn)電磁閥YV5

15、 Y004 行程開關(guān)SQ3 X005 電機(jī)控制接觸器 KM Y005 行程開關(guān)SQ4 X006 行程開關(guān)SQ5 X007 9 湖北文理學(xué)院 10 湖北文理學(xué)院 4.3程序流程圖 開始 B1 為 ON ? 是 1 < T 電動機(jī)啟動 工作臺快進(jìn) Q2 為 ON? 是 工作臺工進(jìn) ]—— SQ3 為 ON? 是 4 * T 電動機(jī)停止 工作臺橫向退刀 1^ Q4 為 ON? 是 工作臺快退 Q5 為 ON ?

16、 是 工作臺橫向進(jìn) 1 為 ON ？ S 為 ON? 否 結(jié)束 11 湖北文理學(xué)院 4.4元器件清單 名稱 數(shù)量 名稱 數(shù)量 二菱伺服電機(jī) 1 行程閥 5 滑臺臺身 1 接觸器KM 1 螺栓M10 若干 熔斷器 1 減速器 1 閘刀 1 液壓缸 2 熱繼電器 1 三位四通電磁閥 2

17、 電線 若干 液壓泵 1 液壓油管 若干 溢流閥 1 選擇開關(guān) 2 兩位三通電磁閥 1 調(diào)速閥 1 郵箱 1 FX1N-24MR-001 PLC 1 按鈕開關(guān)SB1 1 12 湖北文理學(xué)院 第五章基本指令系統(tǒng)和編程 13 湖北文理學(xué)院 # 湖北文理學(xué)院 5.1順序功能圖

18、 14 湖北文理學(xué)院 15 湖北文理學(xué)院 5.2梯形圖 # 湖北文理學(xué)院 5.3對應(yīng)的指令表 01 LD M8002 02 SET S0 03 STL S0 04 LD X000 05 SET S20 06 STL S2

19、0 07 OUT Y000 08 OUT Y005 09 LD X004 10 SET S21 11 STL S21 12 OUT Y000 12 OUT Y001 13 OUT Y005 14 LD X005 15 SET S22 16 STL S22 17 OUT Y002 18 LD X006 19 SET S23 20 STL S23 21 OUT Y003 22 LD X007 23 SET S24 24 STL S24 25 OUT Y004 26 LD

20、 X003 27 SET S25 28 STL S25 29 LD X002 30 ANI X001 31 SET S20 32 END 16 湖北文理學(xué)院 5.4梯形圖的動作過程：當(dāng)PLC上電時M8002得電驅(qū)動狀態(tài)寄存器SO。 1, 快進(jìn)：當(dāng)按下開始按鈕SB1時X000得電狀態(tài)寄存器S20被驅(qū)動, Y000和Y005就接通即快進(jìn)電磁閥YV1和電動接觸器接通，再通過相應(yīng)的 液壓系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)滑臺的快進(jìn)和動力頭電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)。 2, 工進(jìn)：當(dāng)工作臺壓合SQ2時X004得電狀態(tài)寄存器S21被驅(qū)動， Y000.Y001.Y005就接通即電磁閥

21、 YV1.YV2和電動接觸器接通，再通過相 應(yīng)的液壓系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)滑臺的由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)和動力頭電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)。 3, 橫退：當(dāng)工作臺壓合SQ3時X005得電狀態(tài)寄存器S22被驅(qū)動， Y002就接通即電磁閥YV3接通，再通過相應(yīng)的液壓系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)滑臺的由 工進(jìn)轉(zhuǎn)為橫退。 4, 縱退：當(dāng)工作臺壓合SQ4時X006得電狀態(tài)寄存器S23被驅(qū)動， Y003就接通即電磁閥YV4接通，再通過相應(yīng)的液壓系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)滑臺的由 橫退轉(zhuǎn)為縱退。。 5, 橫進(jìn)：當(dāng)工作臺壓合SQ5時X007得電狀態(tài)寄存器S24被驅(qū)動， Y004就接通即電磁閥YV4接通，再通過相應(yīng)的液壓系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)滑臺的由 縱退轉(zhuǎn)為橫進(jìn)。 第六章

22、總結(jié) 通過對本課程設(shè)計(jì)我獲益匪淺，剛開始真的不知道從哪里動手因?yàn)橐郧?學(xué)過的知識也忘得差不多了。通過查資料才有了大致的思路，但要用到的知識還 是挺多的像液壓與氣壓傳動?電傳動控制。這些東西我真的忘了，這次逼著我再 次找到以前的書慢慢的復(fù)習(xí)，幸好之前學(xué)的還好很快就回想起來， 像液壓基本回 路，快進(jìn)與工進(jìn)速度換接回路等。三菱 PLC的編程軟件GX-developer仿真軟件 GX-simulator.還有西門子S7-200.S7-300的編程和仿真之前都學(xué)過，但都是觀 看相應(yīng)的視頻自己很少獨(dú)立設(shè)計(jì)過，當(dāng)要自己獨(dú)立設(shè)計(jì)時還是花了很多時間， 沒 有我之前想象中的那么簡單。 另外一個感觸最深的是

23、Word的應(yīng)用，說實(shí)話這個之前我也花時間學(xué)習(xí)過， 但到編輯圖表和畫圖時真的忘了。 就拿其中的畫圖來說吧，在這設(shè)計(jì)中我畫了液 壓與氣壓傳動圖，流程圖，梯形圖，順序功能圖。當(dāng)開始畫時這些圖形都是一些 零散的，移動一下就亂了，通過網(wǎng)上查找才知道用組合命令就把所有的組合在一 起從而形成一個整體。還有如何在這些圖形旁邊添加文字， 后來才知道要用到文 本框等等！總之這次 Word我算是更加的了解，以后在遇到這些問題應(yīng)該是小菜 一碟了。 最后就是當(dāng)做PLC外部接線電路圖時，在對輸出點(diǎn)是否需要外接電源時，有 點(diǎn)糊涂，這主要是因?yàn)樽约褐昂苌俳佑|到硬件方面的東西， 幸好吳老師挺好的 馬上幫我解決了。通過這次課程設(shè)計(jì)我感觸最深的是以后再學(xué)習(xí)東西時不能只光 學(xué)習(xí)一些理論知識，要帶著某個項(xiàng)目或者課題來學(xué)習(xí)。 這樣學(xué)習(xí)的知識記得更牢 固也更能體會到其中的樂趣。 17 湖北文理學(xué)院 參考文獻(xiàn) 液壓與氣壓傳動?（第4版，左健明主編） 機(jī)電傳動控制?（第4版，鄧星鐘） 18