机械5

目录 摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章绪论………………………………………………………………………………1 1.1选题背景及研究的目的和意义……………………………………………………1 1.1.1选题背景……………………………………………………………………1 1.1.2研究的目的与意义…………………………………………………………2 1.2基本内容和拟解决的问题…………………………………………………………3 1.2.1基本内容……………………………………………………………………3 1.2.2拟解决的问题………………………………………………………………3 第2章轧辊车床的主要结构与控制要求…………………………………………4 2.1轧辊车床的主要结构………………………………………………………………4 2.2轧辊车床的控制要求………………………………………………………………4 2.3继电器电气线路的分析……………………………………………………………6 2.3.1主电路分析…………………………………………………………………6 2.3.2控制电路分析………………………………………………………………6 2.3.3整机线路联锁与保护………………………………………………………7 2.4本章小结……………………………………………………………………………7 第3章元器件的选择…………………………………………………………………8 3.1伺服电动机的选择……………………………………………………………… 8 3.2直流电机的选择…………………………………………………………………10 3.3本章小结…………………………………………………………………………10 第4章控制系统的硬件设计………………………………………………………11 4.1确定I/O点数……………………………………………………………………11 4.2 PLC的选型………………………………………………………………………12 4.3 PLC I/O分配表…………………………………………………………………16 4.4 PLC控制系统外部接线图设计…………………………………………………17 4.5轧辊车床PLC与人机界面的连接………………………………………………17 4.6本章小结…………………………………………………………………………18 第5章控制系统的软件设计………………………………………………………19 5.1控制系统程序设计………………………………………………………………19 5.2本章小结…………………………………………………………………………27 结论………………………………………………………………………………………28 参考文献…………………………………………………………………………………29 致谢………………………………………………………………………………………31 1.1.1选题背景 在国内轧辊制造行业使用的重型轧辊车床中,有许多是20世纪60年代和70年代制造的,目前仍作为轧辊加工的主要设备在服役。它们的主拖动普遍采用大功率直流电动机来实现,调速手段除少数延用F一D机组形式外,多数在20世纪80年代完成了第一步改造。利用PLC控制单元驱动伺服电动机合理的无级调速范围,代替原来纯机械的有级变速,进而达到在不降低机械传动性能的情况下,简化机械传动系统,改进机床操作性能。成功应用在重型轧辊车床上。 现代化生产的水平、产品的质量和经济效益等各项指标，在很大程度上取决于生产设备的先进性和电气自动化程度。机电一体化技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而迅速发展的。在控制方法上主要是从手动到自动；在控制功能上，是从简单到复杂；在操作上，是由笨重到轻巧。随着新的控制理论和新型电器及电子器件的出现，又为电气控制技术的发展开拓了新的途径。 传统的机床电气控制是继电器接触式控制系统，由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，实现对机床的启动、停车、有极调速等控制。继电器接触式控制系统的优点是结构简单、维护方便、抗干扰强、价格低，因此广泛应用于各类机床和机械设备。目前，在我国继电器接触式控制仍然是机床和其他机械设备最基本的电气控制形式之一。 在实际生产中，由于大量存在用开关量控制的简单的程序控制过程，而实际生产工艺和流程又是经常变化的，因而传统的继电器接触式控制系统常不能满足这种要求，因此曾出现了继电器接触控制和电子技术相结合的控制装置，叫做顺序控制器。它能够根据生产的需要改变控制程序，而又远比电子计算机结构简单，价格低廉，它是通过组合逻辑元件插接或编程来实现继电器接触控制的。但它的装置体积大，功能也受到一定限制。随着大规模集成电路和微处理机技术的发展及应用，上述控制技术也发生了根本性的变化，在70年代出现了将计算机的存储技术引入顺序控制器，产生了新型工业控制器--可编程序控制器（PLC），它兼备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前在世界各国已作为一种标准化通用装置普遍应用于工业控制。 为解决占机械总加工量80％左右的单件和小批量生产的自动化的难题，50年代出现了数控机床。它综合应用了电子技术、计算机技术、检测技术、自动控制和机床结构设计等各个技术领域的最新技术成就，它是典型的机电一体化产品。数控机床经过40年来的发展，品种日益增多，性能不断完善，其中以轮廓控制的数控机床和带有自动换刀装置和工作台能自动转位的数控加工中心发展更为迅速。数控机床由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成，其中伺服系统的性能是决定数控机床加工精度和生产率的主要因素之一。 1.1.2研究的目的与意义 轧辊车床主要应用与冶金制造行业,它主要是对各类长短不同、重量不同的轧辊外表层进行切削加工。由于在轧辊切削过程中对切削速度、刀架档位及进刀速度有特殊要求，所以控制轧辊车床的PLC输入/输出点数也相应增多，同时考虑到余量，可选用欧姆龙中型C200Hα系列PLC。该系列PLC集中了“信息化对应控制器”功能的SYSMACa系列可编程控制器，实现了工业现场的自动控制。同时，触摸屏的加入使操作更加方便，实时的报警信息是维护和改进更加方便。 本文主要介绍了欧姆龙PLC及触摸屏在轧辊车床上的应用，通过对轧辊车床基本功能及运动方式的介绍，增加了读者对PLC各个通道的地址分配及PLC程序设计的认识；通过介绍轧辊车床和人机界面的参数，使我们进一步熟悉了欧姆龙PLC、触摸屏及电机选型的方法；对PLC各个模块硬件连线图进行了详细说明，目的是进一步了解利用欧姆龙PLC如何完成对轧辊车床的控制，并对PLC中每个外部接点的含义有了深刻认识，有利于系统掌握PLC的硬件组成；按照轧辊车床完成的功能，利用组态图加标注的方法，将轧辊车床的组态任务进行了图解，从而能直观看出每个组态画面所要完成的功能，易于初学者掌握工程中的基本组态；同时强调了一些基本程序指令在实际应用中应注意的问题，使读者在以后应用或设计中能够引起重视；最后介绍PLC与触摸屏的通信设置，使我们进一步掌握了PLC与触摸屏建立通信的方法。 特别加入了梯形图和指令表的描述，用这两种方式对轧辊车床控制程序进行介绍，使得读者能进一步了解梯形图与指令表的区别，并从中掌握一些特殊指令的应用。 本文将介绍触摸屏PLC控制系统在C84型轧辊车床上的应用，其中包括轧辊车床的组成、参数说明、控制系统构成及选型、扎辊车床的硬件接线、PLC输入/输出地址分配、触摸屏画面的组态、PLC梯形图程序、指令表程序及PLC与触摸屏的通信。通过对轧辊车床PLC及触摸屏的介绍，我们将进一步熟悉PLC与触摸屏的设计方法及在工程应用中所要注意的问题。 1.2基本内容和拟解决的问题 1.2.1基本内容 1．选择和确定总体设计方案； 2．设计电气控制原理框图； 3．进行PLC的选型及I/O分配； 4．设计PLC硬件系统； 5. PLC控制程序的设计； 6.触摸屏画面组态设计 1.2.2拟解决的问题 1. PLC及连接PLC外围设备选用。 2.触摸屏组件选用,人机界面选用。 3. PLC输入与输出硬件接线设计,PLC与主轴和PLC与刀架硬件的接线设计,PLC地址分配。 4. PLC与触摸屏画面的通信设置。