1、湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)課程名稱電氣控制與 PLCPLC課題名稱沖床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師賴指南、劉星平、唐勇奇、譚梅20122012年 6 6 月 1515 日湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱電氣控制與 PLCPLC課題名稱沖床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師賴指南、劉星平、唐勇奇、譚梅審批黃峰、汪超、劉星平任務(wù)書下達(dá)日期 20122012 年 6 6 月 4 4 日課程設(shè)計(jì)完成日期 20122012 年 6 6 月 1515 日設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求一 .課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)與目的本課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中不可缺少的一個(gè)綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要手段。它的

2、主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)和技能去分析和解決本課程范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題，建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生得到工程知識(shí)和工程技能的綜合訓(xùn)練，獲得應(yīng)用本課程的知識(shí)和技術(shù)去解決工程實(shí)際問題的能力。二 .課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1 .根據(jù)控制對象的用途、基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式、工藝過程、工作環(huán)境和控制要求，確定控制方案。2 .繪制沖床控制系統(tǒng)的PLCI/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。3.選擇電器元件，列出電器元件明細(xì)表。4.上機(jī)調(diào)試程序。5.編寫設(shè)計(jì)說明書。三.課程設(shè)計(jì)的要求1 .所選控制方案應(yīng)合理，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足控制對象的工藝要求，并且技術(shù)先

3、進(jìn)，安全可靠，操作方便。2 .所繪制的設(shè)計(jì)圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布的GB4728-84電氣圖用圖形符號(hào) 、GB6988-87電氣制圖和GB7159-87電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制定通則的有關(guān)規(guī)定。3 .所編寫的設(shè)計(jì)說明書應(yīng)語句通順，用詞準(zhǔn)確，層次清楚，條理分明,重點(diǎn)突出，篇幅不少于7000字。主要設(shè)計(jì)條件1 .PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備若干2 .參考文獻(xiàn)若干。設(shè)計(jì)說明書裝訂順序1 .課程設(shè)計(jì)說明書封面。2.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書。3 .說明書目錄。4.正文（按設(shè)計(jì)內(nèi)容逐項(xiàng)書寫）5.參考文獻(xiàn)。6 .附錄。7.課程設(shè)計(jì)評分表。設(shè)計(jì)進(jìn)度安排81周：1.星期一上午：課題內(nèi)容介紹。2.星期一下午：仔細(xì)閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)

4、與要求，收集設(shè)計(jì)資料，準(zhǔn)備設(shè)計(jì)工具。3.星期二星期五：確定控制方案。繪制沖床電氣控制系統(tǒng)的PLCI/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的工藝圖紙。選擇電器元件，列出電器元件明細(xì)表。第2周：4.星期一：上機(jī)調(diào)試程序。5.星期二星期五：編寫設(shè)計(jì)說明書，答辯。參考文獻(xiàn)1廖常初.可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用M,重慶：重慶大學(xué)出版社2萬太福.可編程序控制器及其應(yīng)用M.重慶：重慶大學(xué)出版社3劉祖潤.畢業(yè)設(shè)方f指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社4謝桂林.電力拖動(dòng)與控制.北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社5工廠常用電氣設(shè)備手冊編寫組.工廠常用電氣設(shè)備手冊.北京：水利電力出版社前言目前，我國機(jī)械制造業(yè)存在大量

5、的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，可以應(yīng)用微電子技術(shù)改造這些已有通用設(shè)備，比如用數(shù)顯、數(shù)控裝置改造通用設(shè)備，提高單機(jī)自動(dòng)化程度；用可編程序控制器改造通用機(jī)床、專用機(jī)床、組合機(jī)床及自動(dòng)設(shè)備與半自動(dòng)設(shè)備組成的生產(chǎn)線，這樣可以把計(jì)算機(jī)功能完備、編程靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制簡單、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，這是一條低成本、高效益，符合我國國情的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到所有的控制領(lǐng)域。現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對市場需求迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一需求，生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)

6、必須具有極高的靈活性和可靠性，可編程控制器就順應(yīng)而生。隨著可編程控制器技術(shù)的發(fā)展， 傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的控制柜逐漸被新一代的智能化儀表所代替，對于日益復(fù)雜的控制功能，傳統(tǒng)控制柜顯得無能為力，而可編程控制器具有可編程序的特點(diǎn)，運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)要求，自動(dòng)選擇控制算法、適應(yīng)性強(qiáng)、可編程控制器采用軟件代替硬件的方法，可以簡化線路，使控制設(shè)備的性能價(jià)格比不斷提高，本設(shè)計(jì)的研究目的，在于探索在板材加工中，應(yīng)用可編程控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)板材加工的自動(dòng)控制。可編程序控制器簡稱為PLC,它的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便、已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一，PLC廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，PLC在其

7、他領(lǐng)域，例如在民用和家庭自動(dòng)化中的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對市場做出迅速的反應(yīng)， 生產(chǎn)出小批量、 多品種、 多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性。可編程程序控制器(PLC)正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。沖床是一種為薄片加工，沖壓，模壓，壓紋等強(qiáng)迫金屬進(jìn)入模具的活動(dòng)部分，安裝上磨具沖壓鋼板等物件的機(jī)床。目錄第1章概述11.1沖床概況及控制要求11.2設(shè)計(jì)任務(wù)2第2章控制方案論證3繼電器方案3單片機(jī)方案3PLC方案3結(jié)論3第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4控制線路設(shè)計(jì)4沖床運(yùn)動(dòng)原理圖4元件選

8、擇4第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6順序功能圖6公用程序設(shè)計(jì)7公用主程序7公用子程序8手動(dòng)程序設(shè)計(jì)9自動(dòng)程序設(shè)計(jì)9自動(dòng)回原點(diǎn)12總結(jié)13參考文獻(xiàn)14第1章概述1.1沖床概況及控制要求沖床運(yùn)動(dòng)過程示意圖如圖1所示。初始狀態(tài)時(shí)機(jī)械手在最左邊，左限位開關(guān)SQ4接通，沖頭在最上面，上限位開關(guān)SQ3接通；機(jī)械手松開（YV1斷開）。其運(yùn)動(dòng)過程如下：夾緊YV1置位放松右行2廠YV1復(fù)位片V。闿左仃YV32P,SQ4SQ1O圖1-1沖床運(yùn)動(dòng)過程示意圖.按下起動(dòng)按鈕SB1,YV1接通，機(jī)械手夾緊工件并保持。.1s后YV2接通，機(jī)械手右行。.機(jī)械手右行到位，接通右限位開關(guān)SQ1沖頭下行（YV4接通），加工工件。.工件加工后，

9、下限位開關(guān)SQ2接通，沖頭上行（YV5接通）。上行到位時(shí)，上限開關(guān)SQ3通，沖頭回到初始位置。.機(jī)械手左行（YV2接通）。.機(jī)械手左行到位，左限位開關(guān)SQ4g通，機(jī)械手松開（YV1斷開）,機(jī)械手回到初始狀態(tài)沖床要求設(shè)置手動(dòng)，單周期，連續(xù)循環(huán)和自動(dòng)返回原點(diǎn)四種工作方式。&下行YV4Il刈SQ3上行YV5川SQ21.2設(shè)計(jì)任務(wù).設(shè)計(jì)和繪制電氣控制原理圖或PCI/O接線圖、功能表圖和梯形圖，編寫指令程序清單。.選擇電氣元件，編制電氣元件明細(xì)表。.設(shè)計(jì)操作面板電氣元件布置圖。.上機(jī)調(diào)試程序。.編寫設(shè)計(jì)說明書第2章控制方案論證繼電器方案采用繼電器方案， 將要用到較多的繼電器， 會(huì)造成設(shè)備的體積變

10、大， 重量增加。更重要的是采用繼電器方案接線復(fù)雜，容易出故障的點(diǎn)多，維修不方便，工作不可靠。單片機(jī)方案采用單片機(jī)作為控制芯片來控制沖，還需要另外設(shè)計(jì)I/O電路印制電路板、人機(jī)界面等，而且程序編寫較復(fù)雜，最終導(dǎo)致設(shè)計(jì)和周期過長。PLC方案PLC編程方法簡單，功能強(qiáng)，硬件配套齊全，用戶使用方便，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少，大大縮短研發(fā)周期。沖床采用PLC控制可控性高，抗干擾能力強(qiáng)，配套齊全，功能完善，體積小，能耗低，但是價(jià)格略高。結(jié)論沖床是一種大電器而且在工業(yè)生產(chǎn)中起著主導(dǎo)作用，要求在工作中穩(wěn)定不容易出故障，而且易于控制和維修，用PLC方案設(shè)計(jì)，雖價(jià)格高了點(diǎn)但其控制性能和抗干擾性較強(qiáng)易于控制，

11、體積小即使出現(xiàn)故障易于維修大大減小了因機(jī)器故障而降低生產(chǎn)。 用其它方案設(shè)計(jì)很難達(dá)到這些要求。 綜上所述， 沖床應(yīng)該選用PLC控制方案。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1控制線路設(shè)計(jì)3.1.1沖床運(yùn)動(dòng)原理圖夾緊YV1置位放松右行2廣YV1復(fù)位“左仃YV3/SQ4SQ1O圖3-1沖床運(yùn)動(dòng)過程示意圖3.1.2元件選擇序號(hào)名稱符號(hào)型號(hào)主要技術(shù)參數(shù)數(shù)量1按鈕SBLA2紅、綠112組合開關(guān)SAHZ3-13320A380V23行程開關(guān)SQLX2-131自動(dòng)復(fù)位44熔斷器FURL1-6030A15可編程控制器PLCFX2N-48MF（輸入點(diǎn)數(shù)16輸出點(diǎn)數(shù)51&下行YV4II電SQ3上行IdJSQ23.2PLC的

12、I/O接線圖手 動(dòng)原 點(diǎn)K連續(xù)WHSF夾緊松開右行左行下行上行右限位下限位上限位左限位JA/JcJSB1SB2 乙SB3U7SB4 工工SB5一SB6dSB7 匕SB81SB9 工SQSQ2bSQ3通信端口 0MI通信端口 1VM1MA+0.0CPU224XPCN/AC/DC/Relay 模塊#DC24VB+0.11L0.20.00.30.10.40.20.50.30.62L0.70.42M0.51.00.61.13L1.20.71.31.01.41.11.5MNL+L1總線接口ACYVISQ4一口夾緊/松開右行左行下行上行PENAC220VSUFUSQL1總線接口1MEM221CN824VD

13、 斷入擴(kuò)展模塊2M1.61.72.0總線電纜PLC 交流主機(jī)模塊+直流擴(kuò)展模塊的外部接線圖圖3-2沖床的I/O接線圖第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)順序功能圖夾緊右行下行上行左行松開復(fù)位計(jì)數(shù)器圖4-1沖床的順序功能圖公用程序設(shè)計(jì)公用主程序圖4-2沖床的公用程序設(shè)計(jì)4.2.2公用子程序Iu.LM0.0M0.0(R)M2.0(R5SMniM3nM0.05)10.1M3.0IQ110.5M3.0M3.1()手動(dòng)程序設(shè)計(jì)手動(dòng)程序用輸入點(diǎn)X6-X13控制。每步之間互鎖了其他不活動(dòng)步，因此這樣更安全可靠。具體程序如下：10.7qooICS)1I2.011.0gooI1|(R)111,4117Q0,3皿4IM1HC)11

14、.3I1,GQ0,4Q0,31HC)212.011.7QQ.1QQ.2I1IHI()111.5117Q02Q01圖4-3沖床的手動(dòng)程序設(shè)計(jì)4.4自動(dòng)程序設(shè)計(jì)自動(dòng)程序設(shè)置了單周和連續(xù)兩種方式這樣更容易工作和故障檢查。具體梯形圖程序如下：COM07M01MO.O/IIH/I)T3S10.3M3,1COM0.6HI1MOO10.4MO.OIT3810.3M3.1COMO.EII，fI1M0.1M02M0.1PHrC)QO.DY，) )1T37INTON15-PTwarnsQO1)MOW)QO3)MO.4)Q04)MO.5)QO.2)圖4-4沖床的自動(dòng)程序設(shè)計(jì)120M0.BT36INPT10DM0.6

15、M0.6CTLQO.OR)TON100msM074.5自動(dòng)回原點(diǎn)M43H：)Q02U)M4.4pC)Q0.0YR)1T40INTON!5 FTIdUrrM4,312.0T40總結(jié)本次PLC課程設(shè)計(jì)我做的的是沖床控制系統(tǒng)，由于沒有實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，一開始素手無策，只能到處找資料。通過一系列的資料考察和耐心請教，開始有點(diǎn)眉目了，到此才開始進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到很多書上沒有的知識(shí)，對平時(shí)上課的理論知識(shí)有了更深的理解。通過查找資料，開闊了視野，對PLCt了更加系統(tǒng)的了解。當(dāng)然,我的PLCS計(jì)肯定離不開他人的幫

16、助。首先我要感謝賴指南老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)，他對設(shè)計(jì)的講解是我設(shè)計(jì)的最大幫助。在很大程度上老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)設(shè)計(jì)完善。最后，我還要感謝和我一組的同學(xué)，沒有他們的幫助設(shè)計(jì)是不可能完成的，是他們讓我知道團(tuán)隊(duì)合作的力量。總的來說，這次PLC課程設(shè)計(jì)還是有很大收獲。加深了對書本理論知識(shí)的理解，也了解了很多書上沒有的知識(shí)1,可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用廖常初重慶大學(xué)出版2.可編程序控制器及其應(yīng)用萬太福重慶大學(xué)出版社3,畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)劉祖潤機(jī)械工業(yè)出版社4,新舊電氣圖形符號(hào)對照讀本本書編寫組兵器工業(yè)出版社5,電力拖動(dòng)與控制謝桂林中國礦業(yè)大學(xué)出版社6,工廠常用電氣設(shè)備手

17、冊（上、中、下）本書編寫組水利電力出版工DSM0.口CALL公用子程序：SBR。LD100CALL手動(dòng)子程序SBRiLD101CALI自動(dòng)回原點(diǎn)子程序LD10.2。10.3CALL單周連續(xù)子程序：SBR2附錄主程序SMO.OI1ID.0II10.1TIIQ2I110.3公用子程序EN手動(dòng)子程序EN自動(dòng)回原點(diǎn)子研EN單周連續(xù)子程序EN公共子程序QO.OSM0.1II10.0IO.O10.110.111.7o-J-JSI/SI/NDLADLALooLooL LQ0.O120II.7M3.0SMO1M0.01M0.0：）M0.OM3.0MO口，1M3.0MO0,110,0101MO.1,6DNNDN

18、N5 51 10 05140151401o2o20 030300 03 3I IM MI IMIMMMIMM手動(dòng)子程序10.7Q0.0II(Q0.2()QO.1()Q0.4)Q03)Q0.1Q0234215723413421572341ooolllooooQQQIIIQQQQooolllooooQQQIIIQQQQ12,011.0Q0.0I1ICR) )111,411.7Q0.310.7ANQO2ANQ0.0,=Q0.4AN12011.3311.011.6wQO.O.QO.4ANIl.4QO.l11.7Q口.2QO.3Q0.3QO.lID11.2QO-2AN12.011.51173421572

19、3410001110:000QQQIIIQQQQ34215723410001110:000QQQIIIQQQQNHNHDNNNNDNNNNAA-LAAAAAAA-LAAAAA4 436412320364123207171*.一,iB.hBIiB.hBI，o11OOOOo11OOOO12101210QIIQQQQIIIQQIIQQQQIIIQDNDNN NLAAALAAA70ooo00210IQIIQ70ooo00210IQIIQ4731247312- - V-V- V V1 11ooD1ooDIIQQQIIQQQ3sm&RLDANANANAN3sm&RLDANANANANLDLDIDAN前AN。單/多周期子程序