《机电传动控制课程设计》报告

目录

第一章前言…………………………………………………………………2

1.1 机械滑台简介

1.2 机械滑台的用途

第二章PLC及机械滑台的PLC控制………………………………………2

2.1 PLC的发展历程

2.2 PLC的硬件结构

2.3 PLC的工作原理

第三章机械滑台的设计与组装………………………………………………5

3.1 机械滑台总体设计方案

3.2 机械部分

3.3 液压控制部分

第四章PLC控制程序的设计…………………………………………………8

4.1 PLC的选择

4.2 I/O分析及分配表

4.3程序流程图 

4.4元器件清单

第五章基本指令系统和编程………………………………………………11

5.1顺序功能图

5.2 梯形图

5.3 指令表

5.4 梯形图的工作过程

第六章总结…………………………………………………………………14

参考文献：………………………………………………………………………15

第一章  前言

1.1机械滑台的简介

机械滑台主要用于数控机床，本机械滑台主要能进行二维运动:前后运功动，左右（横向）运动。机械滑台上还有主电动机加上相应的传动装置就可以安装刀具或者工件进行自动加工，还有相应循环选择开关，当开关为NO时就能进行自动循环动作。机械滑台用以实现进给运动，可卧式也可立式使用，在机械滑台上安装动力箱（装上多轴箱）钻削头、镗削头、铣削头、镗孔车端面头等各种部件，用以完成钻、扩、铰、镗、锪窝、刮端面、倒角、车端面、铣削及攻丝等工序，亦可在其上安装工件组成输送运动实现工作循环。

1.2机械滑台的用途

   机械滑台主要用于数控机床机械滑台机械滑台的用途及性能:在滑台上安装工件后做往复运动,也可在滑台上安装动力头等相关附件后,通过滑台的运动,对工件进行各种切削,钻削,镗削运动.用多个不同规格的滑台组合可进行复杂零部件的加工或进行批量生产,本机械滑台可以快速运动和慢速运动,是机械加工行业中一种重要的机床附件.

第二章PLC和机械滑台控制

2.1 PLC的发展

近年来，随着自动化技术的不断发展，PLC逐渐代替复杂的电器及接线而成为控制设备的核心。而早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，这些器件结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制、但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点已损坏，可靠性差。

    可编程逻辑控制器（Programable Controller Logic）,是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的逻辑存储器，用来在其内部储存执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算数操作的指令。并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

目前，PLC主要朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量花、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制系统、分布式控制系统、

现场总线控制系统，这将使PLC的功能更强，使用更方便，适用范围更广。

   PLC具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、搞干扰能力强等到一系列优点，在工业生产过程自动控制领域得到了广泛应用。所以，掌握PLC技术是改造传统生产工艺和设备的重要途径。

2.2 PLC的硬件结构

PLC由处理器（CPU）、存储器、输入输出接口、电源、扩展接口、通信接口等组成。

1.处理器

可编程逻辑控制器的处理器通常采用通用微处理器，它按照PLC系统程序赋予的功能处理用户的各项指令。

2.存储器

可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户程序存储器和数据存储器两部分。

3.输入输出接口电路

输入输出信号有开关量、模拟量数字量三种，在我们接触的信号中，开关量最为普遍。

4.电源

PLC的电源在整个系统中起到非常重要的作用。如果没有一个可靠的良好的电源系统是无法工作的，因此制造商对电源的设计和制造也非常重视。一般交流电压波动在10%的范围内，可以不采用其它措施将PLC直接连到电网中去。

5.扩展接口

扩展接口拥有将扩展单元与基本单元相连。

6.通信接口

为了实现人机或机器与机器之间的对话，PLC配有多种通信接口，PLC通过这些接口可以与监视器、打印机、以及其它的PLC及计算机相连。

2.3 PLC的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

1. 输入采样阶段

     在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

 2. 用户程序执行阶段

     在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

3. 输出刷新阶段

     当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

第三章 机械滑台的设计与组装

3.1 机械滑台总体设计方案

    本机械滑台主要是为自动循环加工而设计的，可以用在数控机床上。机械滑台包括三个部分：1.机械部分：包括电动机.减速器.滑台台座，为了提高精度的需要其中电动机采用三菱的伺服电机。    2，液压部分：通过液压缸A和液压缸B来实现滑台的前进和后退，其中快进与工进的切换时通过调速阀来实现。  3，电气控制部分：主要控制是通过PLC来实现，由于动作的顺序性比较强采用步进指令来编程。

3.2 机械部分

机械滑台由床身，滑板，丝杠，变速箱等组成。其结构简单，便于维修。机械滑台工作原理是滑板在床身上做纵向运动，因其丝杠传动，再加上变速箱的作用。可获得快慢等多种运行速度。

3.3 液压控制部分

由于液压系统传递动力大能够为加工时提供大的动力，加之传动平稳能保证进给时的进给速度平稳。所以本机械滑台的纵向进给和横向进给是由液压系统来完成，纵向进给由液压缸A完成，横向进给由液压缸B完成。

液压控制原理图如下：

1，纵向快进

当工作台在原始位置时，按下启动按钮SB1时YV1得电，换向阀3的左位接入系统，其主要油路为：

进油路：泵1    换向阀3的左位    液压缸A左腔

回油路：液压缸右腔    换向阀5左位    换向阀3左位    油箱

2，纵向工进

当动力头压合SQ2时YV2得电工作台由纵向快进转向纵向工进，进行切削加工，其主要油路为：

进油路：泵1      换向阀3的左位    液压缸A左腔

回油路：液压缸右腔     换向阀5右位    调速阀     换向阀3的左位     油箱

3，横退

当工作台运动到SQ3时YV3得电换向阀4右位接入系统，工作台横向退刀其主要油路为：

进油路：泵1      换向阀4的右位       液压缸B右腔

回油路：液压缸B左腔    换向阀4的右位    油箱

4，纵向快退

当工作台运行到SQ4并将其压合时YV3失电YV2，YV4得电，换向阀3接入系统，工作台纵向快速退刀，其主要油路为：

进油路：泵1      换向阀3的右位    换向阀5右位    液压缸A右腔

回油路：液压缸A左腔       换向阀3右位       油箱。

5，横进

当工作台运行到SQ5并将其压合时，纵向退刀结束。YV5得电换向阀4接入系统工作台横向进给，其主要油路。

进油路：泵1      换向阀4的左位       液压缸B左腔

回油路：液压缸B右腔    换向阀4的左位    油箱

第四章 PLC控制程序的设计

4.1 PLC的选择；FX1N-24MR-001  （14,10）

   通过对本系统的统计得输入点数为8个，输出点数为10个，为系统以后改进留一定的余量（10%-15%）,又因为系统比较简单再结合经济方面的考虑选择选择：三菱FX1N-24MR-001（其为继电器输出型，输入点数为14，输出点数为10，交流供电）

4.2 I/O分析及分配表

4.4元器件清单

第五章  基本指令系统和编程

5.1顺序功能图

5.2梯形图

5.3对应的指令表

第六章    总结

        通过对本课程设计我获益匪浅，刚开始真的不知道从哪里动手因为以前学过的知识也忘得差不多了。通过查资料才有了大致的思路，但要用到的知识还是挺多的像液压与气压传动.电传动控制。这些东西我真的忘了，这次逼着我再次找到以前的书慢慢的复习，幸好之前学的还好很快就回想起来，像液压基本回路，快进与工进速度换接回路等。三菱PLC的编程软件GX-developer仿真软件GX-simulator.还有西门子S7-200.S7-300的编程和仿真之前都学过，但都是观看相应的视频自己很少设计过，当要自己设计时还是花了很多时间，没有我之前想象中的那么简单。

 另外一个感触最深的是Word的应用，说实话这个之前我也花时间学习过，但到编辑图表和画图时真的忘了。就拿其中的画图来说吧，在这设计中我画了液压与气压传动图，流程图，梯形图，顺序功能图。当开始画时这些图形都是一些零散的，移动一下就乱了，通过网上查找才知道用组合命令就把所有的组合在一起从而形成一个整体。还有如何在这些图形旁边添加文字，后来才知道要用到文本框等等！总之这次Word我算是更加的了解，以后在遇到这些问题应该是小菜一碟了。

最后就是当做PLC外部接线电路图时，在对输出点是否需要外接电源时，有点糊涂，这主要是因为自己之前很少接触到硬件方面的东西，幸好吴老师挺好的马上帮我解决了。通过这次课程设计我感触最深的是以后再学习东西时不能只光学习一些理论知识，要带着某个项目或者课题来学习。这样学习的知识记得更牢固也更能体会到其中的乐趣。

参考文献

液压与气压传动.（第4版，左健明主编）

机电传动控制.（第4版，邓星钟）下载本文