千斤顶液压缸加工机床电气控制.doc

电气控制与PLC
课程设计

题 目: 千斤顶液压缸加工机床电气控制

院系名称： 电气工程学院 专业班级： @@@@@@@@@@@@@
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I

目 录

1 机床概况 1
2 机床结构及工作循环 1
3 控制要求 3
4 设计分析 4
4.1 I/O点数确定及PLC机型选择： 4
4.2 I/O分配表 4
4.3 加工过程的设计 4
5 电路设计 5
5.1 主电路 5
5.2 硬件接线图 6
5.3 程序流程图 7
6 程序设计 8
6.1 程序梯形图 8
6.2 程序的实现 10
7 电气元件的选择 11
结 论 12
致 谢 13
参 考 文 献 14

1 机床概况
本机床用于千斤顶液压缸两个端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁的方法实现位置控制。
机床的工作程序是：
(1) 工件定位 人工将零件装入夹具后，定位液压缸动作，工件定位。
(2) 工件夹紧 零件定位后，延时15s，夹紧液压缸动作使零件固定在夹具内，同时定位液压缸退出以保证滑台入位。
(3) 滑台入位 滑台带动动力头一起快速进入加工位置。
(4) 加工零件 左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点位置即停止工进，延时30s后停转，快速退回原位。
(5) 滑台复位 左右动力头退回原位后，滑台复位。
(6) 夹具松开 当滑台复位后夹具松开，取出零件。
以上各种动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求见表1。
表1 电磁阀动作要求

YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
定位
＋

夹紧

＋

入位

＋
＋
工进

＋

退位

＋

复位放松

注：“+”号表示电磁阀得电。
2 机床结构及工作循环
千斤顶液压缸两端面的加工，采用装在动力滑台的左、右两动力头同时进行加工切削，机床属于双面单工位组合机床。千斤顶液压缸两端面加工机床由两个液压滑台、动力箱、固定式夹具、底座、床身和液压站等部件组成。
千斤顶液压缸两端面加工的工作循环如图1所示，加工时，将工件放在工作台上并加紧，当工件加紧后发出加工命令，左、右滑台开始快进，当接近加工位置时，左、右滑台变为工进进给，直到加工完成后再快退返回。至原来左、右滑台分别停止，并将工件放松取下，工作循环结束。
即工作循环如下：工件定位 工件夹紧 滑台入位 加工零件 滑台复位 夹具松开。

加工机床液压系统示意图

图1 机床工作循环示意图

3 控制要求
(1) 左右动力头旋转切削由电动机M1集中传动，切削时冷却泵电动机同时运转。
(2) 只有在液压泵电动机M3工作，油压达到一定压力（压力继电器检测）后，才能进行其他的控制。
(3) 机床即能半自动循环工作，又能对各个动作单独进行调整。
(4) 要求有必要的电气连锁与保护，还有显示与安全照明。
(5) 控制信号说明如表2所示。
表2 控制信号说明
输 入
输 出
文字符号
说 明
文字符号
说 明
SA1-1
机床半自动循环控制转换开关
KM1
动力头M1、冷却泵M2接触器
SA2-1
手动定位控制转换开关
KM2
液压泵M3接触器
SA3-1
手动入位控制转换开关
YV1
1#电磁阀
SA3-2
手动工进控制转换开关
YV2
2#电磁阀
SA3-3
手动退位控制转换开关
YV3
3#电磁阀
SB1
动力头M1、冷却泵M2起动按钮
YV4
4#电磁阀
SB2
动力头M1、冷却泵M2停止按钮
YV5
5#电磁阀
SB3
液压泵M3起动按钮
HL1
动力头M1、冷却泵M2运行指示
SB4
液压泵M3停止按钮
HL2
液压泵M3运行指示
KM1
动力头M1、冷却泵M2运行信号
HL3
半自动循环工作指示
KM2
液压泵M3运行信号
HL4
定位指示
FR1
动力头M1、冷却泵M2过载信号
HL5
入位指示
KP
压力继电器油压检测信号
HL6
工进指示
SQ
动力头工进终点位置检测信号
HL7
退位指示

HL8
故障指示
4 设计分析
4.1 I/O点数确定及PLC机型选择：
由上述控制要求可知系统可采用自动工作方式，也可以采用手动工作方式.输入有14点，输出有15点，并考虑裕量要求，因此系统采用16输入，16输出的PLC.由此系统属于小型控制系统，其中PLC的选型范围较宽，现选用三菱公司的FX2—32MR型PLC.
所需内存字数=（输入+输出）×10=（16+16）×10=320个
4.2 I/O分配表
输入
备注
输出
备注
SB1
X0
常开
KM1
Y0
通有效
SB2
X1
常开
KM2
Y1
通有效
SB3
X2
常开
YV1
Y2
通有效
SB4
X3
常开
YV2
Y3
通有效
FR1
X4
常开
YV3
Y4
通有效
SA1-1
X5
常开
YV4
Y5
通有效
SA2-1
X6
常开
YV5
Y6
通有效
SA3-1
X7
常开
HL1
Y7
通有效
SA3-2
X10
常开
HL2
Y10
通有效
SA3-3
X11
常开
HL3
Y11
通有效
KP
X12
常开
HL4
Y12
通有效
SQ1
X13
常开
HL5
Y13
通有效
SQ2
X14
常开
HL6
Y14
通有效

HL7
Y15
通有效

HL8
Y16
通有效

4.3 加工过程的设计
1、工件的定位和加紧是靠电动机、液压系统和电磁阀来完成的。 通过三者的配合将工件定位和加紧。
2、滑台的入位和复位是靠电动机的拖动和电磁阀来完成的，在滑台入位的过程中，电动机要能够根据滑台的实际位置来实现加速、减速、正转和反转，电磁阀也要能够相应的得电和断电，从而实现滑台的准确入位和精确加工。
3、在加工过程中，根据具体的控制要求使电动机的工作过程、电磁阀的通断电符合控制要求。避免加工过程中的错误。如在工件定位的过程中，电磁阀YV1得电，其它的电磁阀都不能得电，并且只有在工件定位结束后夹紧液压缸才允许动作。
4、在整个工作过程中，能够根据所给出的辅助电路，判断出现在的工作环节。当电路产生故障时可以通过辅助电路判断出故障可能发生在哪个环节。如HL1是动力头M1、冷却泵M2的运行指示，当HL1亮时说明动力头M1、冷却泵M2正在运行。
5 电路设计
5.1 主电路
其中M1带动动力头，M2带动冷却泵，M3带动液压泵。KM1为M1，M2的接触器。KM2为M3的接触器

5.2 硬件接线图

5.3 程序流程图
当夹具松开之后，若再来一个零件则重新定位，开始循环。若需要手动调节，则在每步动作时按下相应的转换开关，执行相应的工序。

6 程序设计
6.1 程序梯形图
工件定位
工件加紧
启动M3

动力头动作
滑台入位

滑台工进

停止工进

停转
滑台退位

工件松开

手动控制

6.2 程序的实现
（1）.将零件装入夹具中，按下液压泵M3的启动按钮X2启动电机M3，接触器KM2得电，Y1闭合，然后按下循环控制按钮X5，循环工作指示灯Y11和M3工作指示灯Y10亮。
（2）.当压力达到一定值之后，X12闭合，定位转换开关X6闭合，从而使电磁阀Y2得电闭合，定位指示灯Y12亮，工件开始定位.
（3）.零件定位之后，开始延时，延时15S之后电磁阀Y3开始得电，加紧液压缸动作使零件固定在夹具里，同时定位液压缸退出以保证滑台入位.
(4).然后按下动力头M1，冷却泵M2的启动按钮X0启动，接触器KM1得电，指示灯Y7亮，同时入位转换开关X7闭合，电磁阀Y5，Y6得电，滑台带动动力头一起快速进入加工位置,入位指示灯Y13亮.
（5）.入位之后，当工进转换开关X10得电时，电磁阀Y5置位，同时工进指示灯Y14亮，左右动力头开始进行两端面切削加工.当动力头到达加工终点位置即停止工进，此时检测开关X13得电闭合使Y5复位断电，延时30S后复位Y0停转.
（6）.退位转换开关X11闭合，退位电磁阀Y4得电动作，同时退位指示灯Y15亮，动力头开始退回原位。
（7）. 左右动力头退回原位后，滑台复位，原位检测信号开关X14动作，复位接触器Y3，使夹具松开，取出零件。
（8）复位之后既可以实现循环工作，也可以重新是转换开关X5，X6，X7，X10，X11分别得电，从而实现单独工作。

7 电气元件的选择

动力头电动机M1
Y100L-6
1.5 kW
AC380V
4.0A
冷却泵电动机M2
JCB-22
0.15kW
AC380V
0.43A
液压泵电动机M3
Y801-4
0.55kW
AC380V
1.6A
电磁阀YV1
34E2-10
25W
AC220V
100mA
电磁阀YV2
34E2-10
25W
AC220V
100mA
电磁阀YV3
34E2-10
25W
AC220V
100mA
电磁阀YV4
34E2-10
25W
AC220V
100mA
电磁阀YV5
34E2-10
25W
AC220V
100mA
指示灯HL1
6.3V
10W
DC24V
10mA
指示灯HL2
6.3V
10W
DC24V
10mA
指示灯HL3
6.3V
10W
DC24V
10mA
指示灯HL4
6.3V
10W
DC24V
10mA
指示灯HL5
6.3V
10W
DC24V
10mA
指示灯HL6
6.3V
10W
DC24V
10mA
指示灯HL7
6.3V
10W
DC24V
10mA
指示灯HL8
6.3V
10W
DC24V
10mA
结 论本次课程设计是实现液压缸加工机床的电气控制，通过电动机带动动力头进行切削加工，由液压缸驱动快进，工进及快退。通过此次设计，了解到了液压缸的原理和工作过程，同时掌握了PLC的设计和编程方法。这不仅使对知识的掌握更加熟练，同时也学会了一种分析问题，解决问题的方法。
同时在此次设计中还发现一些不足之处：如对已经学过的知识掌握不牢固，不能很好的把知识运用到实际中去。
感谢李智强老师对此次课程设计的指导和帮助，让我从中不仅掌握了PLC的设计与编程方法，同时学到了很多书本上没有的知识，收获很多！
参 考 文 献

[1] 史国生．电气控制与可编程控制器技术 [M]．北京：北京化工工业出版社.2004
[2] 王兆义．小型可编程控制器实用技术 [M]．北京：机械工业出版社.2002
[3] 戴一平．可编程序控制器技术 [M]．北京：机械工业出版社.2005
[4] 廖常初．PLC的编程方法与工程应用 [M]．重庆：重庆大学出版社.2001
[5] 贺哲荣．流行PLC实用程序及设计 [M]．西安：西安电子科技大学出版社.2006

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