1、天津广播电视大学（武清）机电一体化系统设计基础专题报告题 目 冲床控制系统班 级 机械本 2015 秋姓 名 王成学 号 1512001252734目 录一、冲床控制系统的 PLC 设计说明 1二、冲床的机械原理 1（一）冲床机械系统的主要特点 .1（二）冲床的控制原理 .1三、PLC 控制系统软件设计 3（一）冲床输入地址分配 .3（二）冲床输出地址分配 .4（三）接线图 （见附图 3） 5（四）冲床控制程序 .6四、模拟运行与调试 8（一）主轴电机起停 .8（二）主轴箱松开、夹紧 .9（三）工件的移动控制 .9（四）系统运行情况 .9五、参考文献： .101一、冲床控制系统的 PLC 设计
2、说明冲床控制系统的 PLC 课程设计是我们学完了电大的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。二、冲床的机械原理冲床适用于在重大型零件上冲孔工作。（一）冲床机械系统的主要特点1.该冲床的工件移动系统采用电机控制2. 冲床系统中，采用了进油和回油路的双重节流调速回路，并以回油节流调速为主，因此，工作台的运动平稳，且可减小工作台启动时的前冲
3、现象。3.具有卸荷回路，机床不工作时，可使系统卸荷，以减少功率损失和减少油液发热。（二）冲床的控制原理1.控制线路特点 （1）电路、控制线路、信号指示灯电路及机床照明均采用自动空气断路器作为电源引入开关。自动空气断路器中的电磁脱扣装置作为短路保护电器而取代熔断器。另外，此断路器也具有零压保护和欠压保护作用。（2）由于各台电动机的容量不同，在起动时须区别对待。主轴电动机容量较大，为降低起动电流，采用了 Y起动控制线路。其它五台电动机采用接触器直接起动控制线路或开关直接起动控制线路。（3）控制线路装有总起动与总停止按钮，便于操作和在发生事故时紧急停车。（4）冲床的上升运动和下降运动有严格的动作顺序
4、，由限位开关 SQ3 给以保证。（5）每一个主要动作均有指示灯做出指示，便于操作和进行电气维修。（6）主轴的夹紧与松开单独用一台电动机拖动，使控制更为灵活。（7）冲压头的上升运动和下降运动可以用主轴箱上的十字开关操作，也可以装在立柱下部的控制按钮操作，属于两地控制线路。（8）立柱与主轴箱的松开与夹紧可以同时进行操作，也可以单独进行。（9）控制线路采取了可靠的电气联锁措施，以防止发生电源短路事故。2.电气线路概述主电路由六台三相交流异步电动机及其有关的电气元件组成。主轴电动机只有一个旋转方向，因为功率较大，所以采用 Y起动控制线路。冷却泵电动机也只有一个旋转方向，采用开关直接起动控制线路。其它四
5、台交流电动机都有两个旋转方向，采用交流接触器起动控制线路。2M1 为主电动机，由交流接触器 KM1、KM2 和 KM3 进行 Y起动，KM1 和 KM3 也是 M1的停止电器。M1 的短路保护电器是总电源引入开关自动空气断路器 QF1 中的电磁脱扣装置。热继电器 FR1 是 M1 的过载保护电器。M2 是冲压头升降电动机。交流接触器 KM4 控制 M2 的正向起动与停止。M2 的反向起动与停止由反向交流接触器 KM5 控制。M2 的短路保护电器也是自动空气断路器 QF1 中的电磁脱扣装置。因为 M2 是短时间工作，所以不设过载保护电器。M3 是冲压头和主轴箱松开与夹紧电动机，它实质上是液压油泵
6、电动机，为冲压头与主轴箱的松开与夹紧提供压力油。交流接触器 KM6 控制 M3 的正向起动与停止。M3 反向转动的起动与停止由交流接触器 KM7 控制。自动空气断路器 QF4 中的电磁脱扣装置是 M3 的短路保护器。虽然冲压头与主轴箱的松开与夹紧是短时间的调整工作，M3 并不长期运转，但液压系统出现故障或行程开关调整不当时，M3 也会处于长时间过载状态而造成事故，所以在电路中装设了热继电器 FR2。M4 是立柱的松开与夹紧电动机，也是液压油泵电动机，专供立柱松开与夹紧用的压力油。M4 的正反向起动与停止分别由正向交流接触器 KM8 与反向交流接触器 KM9 控制。M4 的短路保护电器是自动空气
7、断路 QF4 的电磁脱扣装置。由于 M4 不是长期运行的电动机，所以不设过载保护电器。M5 是主轴箱水平移动电动机，有两个旋转方向，由交流接触器 KM10 和 KM11 分别控制其起动与停止。短路保护电器仍为自动空气断路器 QF4 中的电磁脱扣装置。由于短时间工作，所以不设过载保护电器。M6 是冷却泵电动机，功率很小，虽然长时间工作，也不设过载保电器。由自动空气断路器 QF2 控制其起动和停止，并兼作短路保护电器。控制线路中装设了三台时间继电器，其中 KT1 为通电延时型、KT2 和 KT3 为断电延时型在主轴箱水平移动控制线路中，主轴箱与电动机之间接入了直流电磁离合器 YC1，使控制更为可靠
8、。表 1 冲床的电气元件目录表符号 名称及用途 符号 名称及用途M1 主轴电动机 QF5 整流电路电源自动空气断路器M2 冲压头升降电动机 QF6 照明电路电源自动空气断路器M3 主轴箱和冲压头松开与夹紧电动机 QF7 控制线路电源自动空气断路器M4 立柱松开与夹紧电动机 QF8 信号灯电路电源自动空气断路器M5 主轴箱水平移动电动机 YA1 主轴箱、冲压头松开与夹紧电磁铁M6 冷却泵电动机 KA1 总起动中间继电器KM 主轴电动机起动与停止接触器 KA2 冲压头上升中间继电器KM2 主轴电动机定子绕组 Y 形接法接触器 KA3 冲压头下降中间继电器KM3 主轴电动机定子绕组形接法接触器 SA
9、1 控制用十字开关KM4 冲压头上升接触器 SA2 主轴箱、立柱松开与夹紧转换开关KM5 冲压头下降接触器 SA3 照明灯开关KM6 主轴箱及冲压头松开接触器 FR1 主轴电动机过载保护热继电器KM7 主轴箱及冲压头夹紧接触器 FR2 主轴箱松开与夹紧电动机过载保护热继电器KM8 立柱松开接触器 TC1 整流变压器3KM9 立柱夹紧接触器 TC2 控制变压器KM10 主轴箱向右移动接触器 SB1 总起动按钮KM11 主轴箱向左移动接触器 SB2 主轴电动机起动按钮KT1 主轴电动机 Y-起动时间继电器 SB3 冲压头上升起动按钮KT2 主轴箱和冲压头夹紧时间继电器 SB4 冲压头下降起动按钮K
10、T3 主轴箱和冲压头松开时间继电器 SB5 主轴箱与立柱松开按钮SQ1 冲压头上升极限限位开关 SB6 主轴箱与立柱夹紧按钮SQ2 冲压头下降极限限位开关 SB7 总停止按钮SQ3 冲压头松开限位开关 SB8 主轴电动机停止按钮SQ4 冲压头夹紧限位开关 EL1，EL2 机床照明灯SQ5 主轴箱松开限位开关 HL1HL4 工作状态指示灯SQ6 指示灯转换开关 VC1 硅整流桥QF1 总电源自动空气断路器 YC1 主轴箱水平移动电磁离合器QF2 冷却泵电源自动空气断路器 XS 外接照明灯电源插座QF3 冲压头升降电动机电源自动空气断路器 R 可调电阻QF4主轴箱及冲压头松紧电动机、立柱松紧电动机
11、、主轴箱移动电动机电源自动空气断路器三、PLC 控制系统软件设计（一）冲床输入地址分配X0 (SB12) 主轴电动机停止按钮 X1 (SB1) 总起动按钮 X2 (SB2) 主轴电动机起动按钮X3 (SB3) 冲压头上升起动按钮X4 (SB4) 冲压头下降起动按钮X5 (SB5) 主轴箱与立柱松开按钮X6 (SB6) 主轴箱与立柱夹紧按钮 X7 (SB11) 总停止按钮X10 (SQ2) 冲压头下降极限限位开关X11 (SQ3) 冲压头松开限位开关X12 (SQ4) 冲压头夹紧限位开关X13 (SQ5) 主轴箱松开限位开关X14 (SQ6) 指示灯转换开关X15 (SQ1) 冲压头上升极限限位
12、开关4X16 (SA2) 主轴箱、立柱松紧转换开关(中间位置) X17 (SA2) 主轴箱、立柱松紧转换开关(左位置)X20 (SA2) 主轴箱、立柱松紧转换开关(右位置)X21 (SA3) 照明等开关X22 (SA1) 冲压头上升X23 (SA1) 冲压头下降 X24 (SA1) 主轴箱右移X25 (SA1) 主轴箱左移 （二）冲床输出地址分配Y0 (YA1) 主轴箱、冲压头松开与夹紧断路器Y1 (KM1) 主轴电动机起动与停止接触器Y2 (KM2) 主轴电动机定子绕组 Y 形接法接触器Y3 (KM3) 主轴电动机定子绕组形接法接触器Y4 (KM4) 冲压头上升接触器Y5 (KM5) 冲压头
13、下降接触器Y6 (KM6) 主轴箱及冲压头松开接触器Y7 (KM7) 主轴箱及冲压头夹紧接触器Y10 (KM8) 立柱松开接触器Y11 (KM9) 立柱夹紧接触器Y12 (KM10) 主轴箱向右移动接触器Y13 (KM11) 主轴箱向左移动接触器Y14 (HL1) 工作状态指示灯Y15 (HL2) 工作状态指示灯Y16 (HL3) 工作状态指示灯Y17 (HL4) 工作状态指示灯Y20 (KA1) 总起动中间继电器5（三）接线图 （见附图 3）图 3 接线图6（四）冲床控制程序76 ANI X777 AND M1主轴启停78 ANI X5程序号 程序 79 ANI X60 LD X1 80 O
14、UT T31 OR M1 81 K302 ANI X7 82 OUT M53 OUT M1 83 LDI M34 LD X2 84 OR M45 OR Y1 85 ANI X76 ANI X1 86 AND M17 AND M1 87 OUT Y08 ANI X09 OUT T110 K50主轴箱水平移动12 OUT Y1 程序号 程序13 ANI T1 88 LDI X714 ANI Y3 89 AND M115 OUT Y2 90 AND X1316 LD X2 91 AND X2417 OR Y1 92 ANI Y1318 ANI X1 93 OUT Y1219 AND M1 94 LD
15、I X720 ANI X0 95 AND M121 AND T1 96 AND X1322 ANI Y2 97 AND X2523 OUT Y3 98 ANI Y1299 OUT Y13冲压头升降主轴箱松开夹紧7100 LD X7程序号 程序 101 AND M124 LD X3 102 AND X2025 OR X22 103 AND X526 ANI X7 104 ANI X727 AND M1 105 OUT Y628 ANI X15 106 LD X729 ANI M3 107 AND M130 OUT M2 108 AND X2031 LD X4 109 AND X632 OR X2
16、3 110 ANI M233 ANI X7 111 ANI M334 AND M1 112 AND T235 ANI X10 113 ANI Y636 ANI M2 114 OUT Y737 OUT M3 115 LD X738 LD M2 116 AND M139 OR M3 117 AND X1740 ANI X7 118 AND X541 AND M1 119 ANI Y1142 OUT M4 120 OUT Y1043 OUT T2 121 LD X744 K30 122 AND M145 ANI X11 123 AND X1746 AND M5 124 AND X647 ANI Y7
17、 125 ANI Y1048 OUT Y6 126 OUT Y1149 LD M2 127 LD X750 OR M3 128 ANDM151 ANI X7 129 ANDX1652 AND M1 130 ANDX553 AND X11 131 ANIY754 AND M2 132 OUTY655 ANI Y5 133 LDX7856 OUT Y4 134 ANDM157 LD M2 135 ANDX1658 OR M3 136 ANDX559 ANI X7 137 ANIY1160 AND M1 138 OUTY1061 AND X11 139 LDX762 AND M3 140 ANDM1
18、63 ANI Y4 141 ANDX664 OUT Y5 142 ANIM265 LD X12 143 ANIM366 OR T2 144 ANDT267 ANI X7 145 ANIY668 AND M1 146 OUTY769 ANI M2 147 LDX770 ANI M3 148 ANDM171 ANI T2 149 ANDX1672 ANI Y6 150 ANDX673 OUT Y7 151 ANIY1074 LD X12 152 OUTY1175 OR T2 END程序语句表设计好以后，绘制相应的梯形图及接线图。四、程序模拟运行调试系统程序调试主要就是对主轴电机起停、冲压头升降、主
19、轴箱松开、夹紧、主轴箱水平移动等一系列动作要求能否实现的调试。（一）主轴电机起停按下 X1，按下 X2，看 Y2 指示灯有无点亮，如果亮则说明主轴电动机开始起动；起动5 秒后，观察 Y3 指示灯可否点亮，Y2 可否熄灭，如果 Y3 指示灯亮且 Y2 指示灯熄灭，说明完成了星形向三角形转换的减压起动；同时要观察 Y1 可否常亮。如果 Y1 不亮，此证明电机控制系统无电，电机无法运行。在此程序中 Y2 ，Y3 构成互锁，使起相互独立工作。（二）主轴箱松开、夹紧将 SA2 扳到不同的位置，即分别对 X16、X17、X20 置“1” ，再分别对不同的输入点置9位来实现 Y6、Y7、Y8、Y9 的同时，
20、不同时置“1” ，以区分立柱和主轴箱的同时与不同时动作。在调试时给出输入就应该对应出输出，如无输出，只需检查，此光路程序输入，编写有无差错，电机连接是否差错即可。（三）工件的移动控制SQ5（X13）给出输入信号，在 SA1（X24、X25）给出不同状态时，主轴箱分别置于不同的运动状态，例如向左移动或向右移动；向左移动和向右移动分别有接触器 Y12 和 Y13来实现，另外它们之间构成了互锁使其各自工作不相互干扰，当看到 Y12 的指示灯亮时说明主轴箱向左移，反之向右移，调试完成。（四）系统运行情况试运行过程说明 PLC 改造系统具有了强大的功能，性能可靠控制方便等优点，能实现冲床主要参数的控制，确保了该机台的性能与质量。五、参考文献：机电控制与可编程序控制器技术 中央广播电视大学出版社机电控制技术及应用 北京电子工业出版社PLC 实用技术 北京科学出版社PLC 编程及应用 北京机械工业出版社PLC 机电控制系统应用设计技术 北京电子工业出版社PLC 编程实例精解 北京电子工业出版社液压 传动 北京机械工业出版社电器控制与 PLC 控制技术 北京机械工业出版社
