1、江西理工大学西门子 PLC 课程设计专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 设计题目：三面铣组合机床 PLC控制系统设计设计报告格式 20 分 设计内容 60 分 10分 10分电气原理图封面3页面布局5目录格式3图表质量4间距、行距、字体6工艺过程分析8系统控制要求8I/O分配5设备选型5主电路8控制电路8外围接线图8系统程序设计10动手实践能力10总印象评分10总计得分1目录第一章 课程设计的目的和内容 31.1、 课程设计的目的 .31.2 课程设计的内容 .31.2.1 三面铣组合机床概述 31.3 三面铣组合机床的控制要求 61.4 课程设计的任务及要求 .61.5 设计方案的确定
2、.7第二章 课程设计的具体内容 72.1 PLC 选型与 I/O 资源分配 .72.2 输入输出口的分配 82.3 程序设计 .102.3.1 单循环自动工作指表 102.3.2 左铣单循环指令表 132.3.3 右一铣头单循环指令表 152.3.4 右二铣头单循指令表 172.3.5 点动指令表 192.3.6 主程序 212.4 电气控制系统原理图 222.4.1 主电路图 222.4.2 PLC 外围接线图232.4.3 电气控制主电路图 24第三章 课程设计的心得体会 25参考文献 252第一章 课程设计的目的和内容1.1 课程设计的目的1.进一步巩固本课程所学知识。2.掌握一般生产机
3、械 PLC控制系统的设计与调试方法。3.掌握一般生产机械电气线路的施工设计。4.培养查阅图书资料、工具书的能力。5.培养工程绘图、书写技术报告的能力。1.2 课程设计的内容1.2.1 三面铣组合机床概述三面铣组合机床是用来对 Z512W 型台式钻床主轴箱的 80、90 孔端面及定位面进行铣销加工的一种自动加工设备。如图 1.1所示为加工工件的示意图。图 1.1 加工工件的示意图（1）基本结构 机床主要由底座、床身、铣削动力头、液压动力滑台、液压站、工作台、工件夹紧液压缸等组成。机床底座上安放有床身，床身上安装有液压动力滑台，工件及夹紧装置放于滑台上。床身的两边各安装有一台铣削头，上方有立铣头、
4、液压站在机床附近。（2）加工过程1） 操作者将要加工的零件放在工作台的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指 令。2） 工件夹紧后压力继电器动作，液压动力滑台（工作台）开始快进，到3位转工进，同时起动左和右 1铣头开始加工，加工到某一位置，立铣头开始加工，加工又过一定位置右 1铣头停止，右 2铣头开始加工，加工到终点三台电机同时停止。3） 待电机完全停止后，滑台快退回原位，工件松开，一个自动工作循环结束。4） 操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新发出加工指令重复上述工作过程。三面铣组合机床的加工过程如图 1.2所示图 1.2 三面铣组合机床动作循环图（3） 液压系统三面铣组合机床
5、中液压动力滑台的运动和工件松紧是由液压系统实现的。其液压元件动作情况如表所示。 表 1-1 机床液压元件动作表4（4） 主要电器参数 电机、滑台、电磁阀参数如下：1）左、右 2铣削头电动机：J02-41-4,4KW,1440r/min,380V,8.4A;2) 立、右 1铣削头电动机：J02-32-4,3kW,1430r/min,380V,6.5A;3) 液压泵电动机：J02-22-4,1.5KW,1410r/min,380V,3.49A;4）电磁阀:二位二通阀 Z22 DO-25,直流 24V,0.6A,14.4W;二位四通阀 Z24 DW-25,直流 24V,0.6A,14.4W；二位二通
6、阀 Z22 DO-25,直流 24V,0.6A,14.4W。1.3 三面铣组合机床的控制要求1) 有单循环自动工作、单铣头自动循环工作、点动三种工作方式。2) 单循环自动工作过程如图 3所示，油泵电机在自动工作一个循环后不停机。3) 单铣头自动循环工作包括：左铣头单循环工作，右 1铣头单循环工作，右 2铣头单循环工作，立铣头单循环工作。单铣头自动循环工作时，要考虑各铣头的加工区间。4) 点动工作包括：四台主轴电动机均能点动对刀、滑台快速点动调整、松紧液压缸的调整。5) 五台电动机均能单向旋转。6) 要求有电源、液压泵工作、工件夹紧、加工等信号指示。7) 要求有照明电路和必要的连锁环节与保护环节
7、。1.4 课程设计的任务及要求1）确定输入/输出设备，选择 PLC；分析确定系统方案画出设计合理 PLC控制系。 2） 绘制 PLC外部接线图（含主电路，外部控制电路，I/O 接线图等） 。3）根据三面铣组合机床的控制要，画出系统的功能表图。4）编制 PLC梯形图程序并调试。5）正确计算选择电器元件，列出电器元件一览表。6）绘制电气接线图，接线并调试。7）整理技术资料，编写使用说明书。1.5 设计方案的确定主电路上由四台电机、液压系统的电磁阀、机床加工指示灯与工件夹紧指示灯、照明系统组成，其中四台电机、液压系统的电磁阀、机床加工指示灯与工件夹紧指示灯是由 plc控制的。四台电机控制机床上的三个
8、方向的四把铣刀分别是左铣刀、右1铣刀、右 2铣刀、立面铣刀。电磁阀用于控制工件的夹紧、松开与工件的快进/工进和快退。5第二章 课程设计的具体内容2.1 PLC选型与I/O资源分配根据以上设计可知,该系统有24个输入点, 15个输出点,由于接触器与电磁阀线圈所加电压的种类与高低不一样,故必须占用PLC的两组输出通道,并选择继电器输出型的PLC。通过对机床控制系统输入、输出电路的综合分析,本设计选择了西门子的STEP7 -200 CPU226PLC,该机型的输入点数为24,输出点数为16,完全满足本设计中的基本要求。削头、右铣1削头、2.2 输入输出口的分配表 2-1 I/O 口分配表I/O编号
9、电路器件 功能I0.0 SB0 自动I0.1 SB1 手动I0.2 SB2 单循环启动I0.3 SB3 左铣头单循环I0.4 SB4 右 1铣头单循环I0.5 SB5 右 2铣头单循环I0.6 SB6 立铣头单循环I0.7 SB7 启动I1.0 SB8 工件夹紧I1.1 SQ1 原位I1.2 SQ2 左、右 1铣/工进I1.3 SQ3 立铣头电动机启动I1.4 SQ4 右 1铣停/右 2铣启I1.5 SQ5 终点I1.6 SB9 松开工件I1.7 SB10 滑台快进I2.0 SB11 滑台快退I2.1 SB12 停止I2.2 SB13 液压泵启动I2.3 SB14 回原位I2.4 SB15 左
10、铣头点动6I2.5 SB16 右 1铣头点动I2.6 SB17 立铣头点动I2.7 SB18 右 2铣头点动Q0.0 M1 夹紧工件QO.1 M2 松开工件QO.2 KM7 滑台快进Q0.3 KM6 滑台工进Q0.4 KM8 滑台快退Q0.5 KM1 左铣头工作Q0.6 KM2 右 1铣头工作Q0.7 KM3 液压泵工作Q1.0 KM4 终点指示Q1.1 HL1 加工工件指示灯Q1.2 HL2 工件夹紧指示灯Q1.3 HL3 液压泵工作信号灯Q1.4 HL4 原位指示灯Q1.5 HL5 右 2铣头工作Q1.6 KM5 立铣头工作2.3 程序设计2.3.1 单循环自动工作指表Network 4
11、SCRENetwork 5 LSCR S3.1Network 6 LD SM0.0= Q0.0= Q1.3 LD SM0.1 MOVB 0, SB0Network 2 LD SM0.1S S0.0, 1Network 3 LSCR S0.0Network 4 LDN I0.2AN I0.7SCRT S0.1Network 5 SCRENetwork 6 LSCR S0.1Network 7 LD SM0.0= Q0.0= Q1.37TON T37, +50Network 8 LD T37SCRT S0.2Network 9 SCRENetwork 10 LSCR S0.2Network 11
12、LD SM0.0= Q0.2TON T38, +10Network 12 LD T38AN I0.2SCRT S0.3Network 13 SCRENetwork 14 LSCR S0.3Network 15 LD SM0.0= M0.0= M0.1= M0.2TON T39, 10Network 16 LD T39AN I1.3SCRT S0.4Network 17 SCRENetwork 18 LSCR S0.4Network 19 LD SM0.0= M0.3= M0.4= M0.5= M0.6TON T40, 10Network 20 LD T40AN I1.4SCRT S0.5Net
13、work 21 SCRENetwork 22 LSCR S0.5Network 23 LD SM0.0= M0.7= M1.0= M1.1= M1.2TON T41, 10Network 24 LD T41AN I1.5SCRT S0.6Network 25 SCRENetwork 26 LSCR S0.6Network 27 LD SM0.0= Q1.5TON T42, 508Network 28 LD T42SCRT S0.7Network 29 SCRENetwork 30 LSCR S0.7Network 31 LD SM0.0= Q0.4TON T43, 10Network 32 L
14、D T43AN I1.1SCRT S1.0Network 33 SCRENetwork 34 LSCR S1.0Network 35 LD SM0.0= Q1.1= Q0.1TON T44, +50Network 36 LD T44SCRT S0.0Network 37 SCRENetwork 38 LD M0.0O M0.3O M0.7= Q0.3Network 39 LD M0.1O M0.4O M1.0= Q0.5Network 40 LD M0.2O M0.5= Q0.6Network 41 LD M0.6O M1.1= Q0.7Network 42 LD M1.2= Q1.02.3.
15、2 左铣单循环指令表LD I0.0S S4.0, 1Network 2 LSCR S4.0Network 3 LDN I0.3AN I0.7SCRT S4.1Network 4 SCRENetwork 5 LSCR S4.1Network 6 LD SM0.0= Q0.0= Q1.39TON T60, 30Network 7 LD T60SCRT S4.2Network 8 SCRENetwork 9 LSCR S4.2Network 10 LD SM0.0= Q0.2TON T61, 10Network 11 LDN I1.2A T61SCRT S4.3Network 12 SCRENetw
16、ork 13 LSCR S4.3Network 14 LD SM0.0= Q0.3= Q0.5TON T62, 10Network 15 LDN I1.5A T62SCRT S4.4Network 16 SCRENetwork 17 LSCR S4.4Network 18 LD SM0.0= Q1.5TON T63, 30Network 19 LD T63SCRT S4.5Network 20 SCRENetwork 21 LSCR S4.5Network 22 LD SM0.0= Q0.4TON T101, 10Network 23 LDN I1.1A T101SCRT S4.6Networ
17、k 24 SCRENetwork 25 LSCR S4.6Network 26 LD SM0.0R Q0.0, 1= Q0.1= Q1.1R Q1.3, 1TON T102, 30Network 27 LD T102SCRT S4.0Network 28 10SCRE2.3.3右一铣头单循环指令表 LD SM0.1MOVB 0, SB0Network 2 LD SM0.1S S2.0, 1Network 3 LSCR S2.0Network 4 LDN I0.2AN I0.7SCRT S2.1Network 5 SCRENetwork 6 LSCR S2.1Network 7 LD SM0.0
18、= Q0.0= Q1.3TON T45, 50Network 8 LD T45SCRT S2.2Network 9 SCRENetwork 10 LSCR S2.2Network 11 LD SM0.0= Q0.2TON T46, 10Network 12 LD T46AN I0.2SCRT S2.3Network 13 SCRENetwork 14 LSCR S2.3Network 15 LD SM0.0= Q0.3= Q0.6TON T47, 10Network 16 LD T47AN I1.4SCRT S2.4Network 17 SCRENetwork 18 LSCR S2.4Netw
19、ork 19 LD SM0.0= Q0.4TON T48, 10Network 20 LD T48AN I1.5SCRT S2.5Network 21 SCRE11Network 22 LSCR S2.5Network 23 LD SM0.0= Q1.5TON T49, 10Network 24 LD T49SCRT S2.6Network 25 SCRENetwork 26 LSCR S2.6Network 27 LD SM0.0= Q1.4TON T50, 10Network 28 LD T50AN I1.1SCRT S2.7Network 29 SCRENetwork 30 LSCR S
20、2.7Network 31 LD SM0.0= Q1.1= Q0.1TON T51, 10Network 32 LD T51SCRT S2.0Network 33 SCRE2.3.4 右二铣头单循指令表LD I0.0EUS S3.0, 1Network 2 LSCR S3.0Network 3 LDN I0.5AN I0.7SCRT S3.1TON T52, 10Network 7 LD T53SCRT S3.2Network 8 SCRENetwork 9 LSCR S3.2Network 10 LD SM0.0= Q0.2TON T54, 10Network 11 LD T54AN I1.
21、2SCRT S3.3Network 12 SCRENetwork 13 LSCR S3.3Network 14 12LD SM0.0= Q0.3TON T55, 10Network 15 LDN I1.4A T55SCRT S3.4Network 16 SCRENetwork 17 LSCR S3.4Network 18 LD SM0.0= Q1.0TON T56, 10Network 19 LDN I1.4A T56SCRT S3.5Network 20 SCRENetwork 21 LSCR S3.5Network 22 LD SM0.0= Q1.5TON T57, 10Network 2
22、3 LD T57SCRT S3.6Network 24 SCRENetwork 25 LSCR S3.6Network 26 LD SM0.0= Q0.4TON T58, 10Network 27 LD T58SCRT S3.7Network 28 SCRENetwork 29 LSCR S3.7Network 30 LD SM0.0= Q0.1= Q1.1R Q0.0, 1R Q1.3, 1TON T59, 30Network 31 LD T59SCRT S3.0Network 32 SCRT2.3.5 点动指令表LD I1.7AN I0.0AN I1.5= Q0.2Network 2 LD
23、 I2.0AN I0.0AN I1.11AN I1.7= Q0.4Network 3 LD I1.0AN I0.0AN I1.6LD I1.6AN I0.0AN I1.0= Q0.1Network 5 LD I2.4AN I0.0= Q0.5Network 6 LD I2.5AN I0.0AN I1.4= Q0.6Network 7 LD I2.6AN I0.0AN I0.5= Q1.0Network 8 LD I2.7AN I0.0= Q0.72.3.6 主程序LD I0.7A I2.2O Q1.6AN I2.1= Q1.6= Q1.2Network 2 LD I0.2CALL SBR0Ne
24、twork 3 LD I0.3CALL SBR1Network 4 LD I0.4CALL SBR2Network 5 LD I0.5CALL SBR3Network 6 LD I0.6CALL SBR4Network 7 LD I0.1CALL SBR512.4 电气控制系统原理图2.4.1 主电路图Q SF UM1F U 1K M 5F R 1M2F U 2K M 1F R 2M3F U 3K M 3F R 3M4F U 4K M 2F R 4M5F U 5K M 4F R 5M6F U 8K M 6F R 6M7F U 9K M 7K M 8F R 7液压泵电机左铣头电动机立铣头电动机右
25、 1 铣头电动机右 2 铣头电动机工进电机 快速电机2 4 V6 . 3 VF U 6F U 7S AE LH L电源指示灯照明图 2-1 电气控制系统主电路图2KM7KM6KM8KM1KM2KM3HL1HL2HL3HL4HL5M2KM4KM5SQ2SQ3SQ4SQ5SB9SB10SB11SB12SB13SB14SB15SB16SB17SB182.4.2 PLC外围接线图图 2-2 PLC 外围接线图I0.0 Q0.0I0.1 I0.2 Q0.1I0.3 I0.4 Q0.2I0.5 I0.6 Q0.3I0.7 I1.0 Q0.4I1.1 S7-200 I1.2 Q0.5 I1.3I1.4 Q0
26、.6I1.5 I1.6 Q0.7I1.7 COMI2.0 I2.1 I2.2 Q1.0I2.3 Q1.1I2.4 Q1.2I2.5 Q1.3I2.6 Q1.4I2.7 Q1.5Q1.6COM COMSB0SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SQ1SQ2SQ3M132.4.3 电气控制主电路图图 2-3 控制电路图4第三章 课程设计的心得体会因为本次设计内容需要在图书馆内查阅有关的知识，来丰富及完善自己的设计，让我进一步提高自己查找资料的能力，并提高了书写报告的能力。另外对 PLC的应用有了进一步的认识，把 PLC与实际生活的事物可以联系起来。而且还复习巩固了机电传动控制的各方面内容
27、，对 PLC设计的流程有了一定的了解。对 S7-200芯片又有了更多的理解，对 WORD有更加全面的掌握，同时让我学会了更好的独立思考和解决问题。参考文献 1 陈远龄. 工业电气控制技术M . 北京:科学出版社, 2007. 2 廖常初. PLC编程及应用M . 北京: 机械工业出版社,2005. 3 西门子(中国)自动化与驱动集团. STMATICS72300可缩程控制器 Z. 北京:西门子(中国)自动化与驱动集团, 2004. 4 刘燕平. 基于PLC 的组合机床控制系统设计 J .PLC&FA2008 (1) : 107 - 108. 5 石玉明. 用PLC技术改造普通车床的电气控制系统 J .机床电器, 2006 (3) : 38 - 39. 6 周振宝. PLC在普通铣床数控化改造中的应用 J . 机床电器, 2006 (3) : 30 - 31. 3
