《plc应用技术设计与实践》
课题： 车镗专机plc控制系统设计
专业： 机械设计制造及其自动化
班级。姓名。
学号。指导老师。
目录。摘要4
1、方案确定5
1.1 车镗专机组合机床简介5
1.1.1 车镗专机概述5
1.1.2 车镗专机的基本组成5
1.1.3 工件加工过程6
1.1.4车镗专机机床液压系统说明7
1.2 车镗专机组合机床控制要求7
1.3 方案确定7
2、 plc控制系统硬件电路设计8
2.1 主电路8
2.2 步进plc的控制电路和信号电路8
2.3 i/o接线图9
2.3.1 i/o接线图9
2.3.2 i/o接线图说明9
3、plc控制系统程序设计10
3.1 自动控制程序10
3.1.1 全自动循环控制程序10
3.1.2 原位判断11
3.2手动控制程序11
3.3联锁、保护程序11
第四章器件选择12
4.1接触器选择12
4.2 热继电器选择13
4.3熔断器选择13
4.4按钮的选择14
第五章设计小结15
附录16主控制图16
控制电路17
i/o接线18
功能表图19
plc程序20
镗床是冷加工中使用比较普遍的设备它主要用于加工精度、光洁度要求较高的孔以及各孔间的距离要求较为精确的零件(如一些箱体零件)，属于精密机床。镗床除能完成镗孔工序外，在万能镗床上还可以进行镗、钻、扩、车及铣等工序。因此，镗床的加工范围很广。
plc是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。本次设计的目的：
能够利用plc进行车镗专机控制系统设计。通过plc的硬件电路（输入/输出设备和plc的确定、i/o点的分配、主电路的设计、外控电路设计、控制面板设计）和软件电路设计（plc功能表图和梯形图设计），通过在plc上调试，训练我们的动手能力和可编程序控制器实际应用能力；同时提高我们的独立分析、解决问题的能力；为进一步系统的学习打下基础 。
车镗专机床是用来对台式钻床的立柱进行镗孔加工，同时对孔的右端面进行车削加工的一种自动加工设备。本次课程设计基于三菱fx系列的plc编写程序实现车镗专机床的电气控制。机床由左右动力头、液压工作台、控制柜和液压站组成，其中液压站由一台电动机拖动，左、右机械动力头各有一台主轴电动机。
本机床拥有自动和手动两种工作方式，自动工作方式是全自动循环。手动工作方式分为：左右主轴的手动对刀、左右主轴的的快进与快退手动。
本机床控制速度快，维护性较好，提高了工作效率且具备良好的经济性。
关键字】：车镗专机、plc、液压。
1.1 车镗专机组合机床简介。
1.1.1 车镗专机概述
车镗专机是用来对台式钻床的立柱进行镗孔加工，同时对孔的右端面进行车削加工的一种自动加工设备。工件示意图：
1-1 工件示意图。
1.1.2 车镗专机的基本组成。
车镗专机的基本组成如图-4所示。左、右机械动力头各有三台电动机（快速电动机、工速电动机、主轴电动机），液压站由一台电动机拖动。
图1-2 车镗专机的基本组成示意图。
图1-3车镗专机床床身结构示意图。
图1-4 机械动力滑台转动示意图。
图1-4机械动力滑台转动示意图。
1.1.3 工件加工过程。
加工过程如图所示，操作者将要加工的工件放在工作台上的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令（按下启动按钮x0）。工件自动夹紧，压力继电器动作，左、右协力头同时开始镗销加工。左动力头快进至左共进点x2，转换成工进至左终点x3后，快退回原位至x1；而右动力头快进至右共进点x5，转换成工进至右终点x6后还应进行右端面的车削加工（车刀横进至x10、横退）后才快退至右原点x4。
当两动力头都退回原位，松开工件，一个自动工作循环就结束了。
1.1.4车镗专机床液压系统说明。
车镗专机床中对工件的夹紧与松开、车刀的横进与横退都是由液压系统实现的，其系统元件如表1所示：
表1 车镗专机床液压系统系统元件表。
注：表中“＋”表示得电，“－表示失电。
1.2 车镗专机组合机床控制要求。
1）本系统有三台电机：油泵电机、右主轴电机、左主轴电机；
2）具有自动返回原位功能，当在自动循环过程中突然停电，若重新得电启动油泵电机，都能进行回原位；
3）由液压系统实现加工工件的夹紧与松开；
4）有自动和点动两种工作方式，自动包括全自动循环、断左机、断右机，手动工作方式包括左、右主动轴的点动对刀，左、右动力头的快进与快退点动，手动松开工件、手动移位等；
5）油泵起动后，液压系统要有一定的压力缓冲，才允许开始工作；
6) 具有电源、油泵工作、原位、工作指令等信号的指示；
7) 具有照明和必要的联锁环节和保护环节。
1.3 方案确定。
根据老师的要求和设计所要实现的目的，采用plc控制。确立了如下的设计方案：
1）首先各个电机需要有过流、过载保护。一组熔断器可以保护多台容量相近的电动机，所以必须对这些元器件进行选择分析，避免使用多余的护器件，达到节约的目的。其中主要用到的是熔断器和热继电器。
2）手动与自动互不干扰，互不影响。手动工作方式采用经验设计法实现，自动工作方式采用顺序控制法步进指令实现。
3）对于急停功能我们采用的是让油泵电机停止运行，达到急停的效果，因此对于急停功能的处理就不进plc。还有照明电路、油泵控制电路和一些指示电路是为了工作的方便而设计的电路，也不进入plc。这样减少了plc设计时候的输入点。
4）自动加工开始前进行原位判断，点动功能应具有限位保护功能。
2.1 主控制电路。
主控制电路（如图2-1）由3台电机控制。m1为油泵电机，m2控制左主轴的转动，m 3控制右主轴的转动。分别由接触器km1~km3的主触点控制，其中km1触点闭合，油泵电机工作；km2触点闭合，左主轴电机转动；km3触点闭合，右主轴电机转动。
熔断器在电路中起短路保护作用，其中fu1对三台电机起保护作用，fu2保护m1油泵电机，热继电器fr1~fr3分别对三台电动机负载的过载保护。主电路图见附图—主电路图。
各车镗专机电机、电磁阀参数如下：
2.2 不进plc的辅助控制电路和信号电路。
对于一些电路是不用进plc的，例如，指示灯和照明电路，统一采用安全电压直流24v电压供电。直流24v由三相电源相电压交流220v通过交流变压器降压得到一个稳定的24v直流电源。
由于工件夹紧、松开均是由液压控制，所以油泵电机是否正常工作十分重要，如果油泵电机不在正常工作状态，应该将所有的工作都停止。也就是油泵电机的停止按钮可以等效与急停按钮。系统开始运行的条件就是油压到达一定压力后，系统才能开始进行正常的工作。
所以油泵电机的启动按钮，可以等效成整个车床的开始按钮。控制电路图见附图—控制电路图。
2.3 i/o接线图。
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