数控机床电气控制及PLC技术课程设计-任务书

设计总体要求：

1、PLC的型号选择

2、设计PLC 的I/O接线图

3、完成主电路设计以及相应电器元件的选择

4、完成梯形图的设计

5、提交设计说明书

题目1数控钻床主轴进给控制系统PLC设计

控制要求：

卧式数控钻床采用G83指令完成钻深孔加工，动作如图，钻头初始位置在原点（光电开关SQ1处），按下启动按钮SB1，钻头进给至光电开关SQ2处后返回原点，然后再进给至光电开关SQ3处返回原点，以此类推，最后返回原点停止，主轴进给动作结束。

题目2 CA6140卧式车床的PLC改造

控制要求：CA6140卧式车床的电气控制原理图如下,应用S7-200PLC完成CA6140卧式车床的电气改造。

题目3 C650卧式车床的PLC改造

控制要求：C650卧式车床的电气控制原理图如下,应用S7-200PLC完成C650卧式车床的电气改造。

题目4 抢答器控制

控制要求：

1.系统初始上电后，主控人员在总控制台上点击“开始”按键后，允许各队人员开始抢答，即各队抢答按键有效；

2.抢答过程中，1～4队中的任何一队抢先按下各自的抢答按键（S1、S2、S3、S4）后，该队指示灯（L1、L 2、L 3、L 4）点亮，LED数码显示系统显示当前的队号，并且其他队的人员继续抢答无效；

3.主控人员对抢答状态确认后，点击“复位”按键，系统又继续允许各队人员开始抢答；直至又有一队抢先按下各自的抢答按键；

题目5 十字路口交通灯控制控制要求：

题目5自动售货机控制

控制要求：

课题6 自动售货机

在上图中，按M1、M2、M3按钮，模拟投入货币，Y0显示投入的货币的数量，按动“QS”和“CF”按钮分别代表购买“汽水”和“咖啡”。出口处的“E”和“F”表示“汽水”和“咖啡”已经取出。购买后Y0显示剩余的货币，按下“ZL”找零按键：

1.按下“M1”、“M2”、“M3”三个开关，模拟投入1元、2元、3元的货币，投入的货币可以累加起来，通过Y0的数码管显示出当前投入的货币总数。

2.售货机内的二种饮料有相对应价格，当投入的货币大于等于其售价时，对应的汽水指示灯C、咖啡指示灯D点亮，表示可以购买。

3.当可以购买时，按下相应的“汽水按钮”或“咖啡按钮”，同时与之对应的

汽水指示灯C或咖啡指示灯B点亮。表示已经购买了汽水或咖啡。

4.在购买了汽水或咖啡后，Y0显示当前的余额，按下“找零按钮”后，Y0显示00，表示已经清零。

题目7 简易机械手控制

控制要求：

下图为一个将工件由A处被机械手抓取并放到B处机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。

1.机械手回到初始状态，SQ4=SQ2=1，SQ3=SQ1=0，原位指示灯HL点亮，按下“SB1”启动开关，下降指示灯YV1点亮，机械手下降，（SQ2=0）下降到A处后（SQ1=1）夹紧工件，夹紧指示灯YV2点亮。

2.夹紧工件后，机械手上升（SQ1=0），上升指示灯YV3点亮，上升到位后（SQ2=1）,机械手右移（SQ4=0）,右移指示灯YV4点亮。

3.机械手右移到位后（SQ3=1）下降指示灯YV1点亮，机械手下降。

4.机械手下降到位后（SQ1=1）夹紧指示灯YV2熄灭，机械手放松。

5.机械手放松后上升，上升指示灯YV3点亮。

6.机械手上升到位（SQ2=1）后左移，左移指示灯YV5点亮。

7.机械手回到原点后再次运行。

题目8 多种液体混合

控制要求：

如面板图所示，本装置为三种液体混合模拟装置，由液面传感器SL1、SL2、SL3，液体A、B、C阀门与混合液阀门由电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4，搅匀电机M，加热器H，温度传感器T组成。实现三种液体的混合，搅匀，加热等功能。

1.打开“启动”开关，装置投入运行时。首先液体A、B、C阀门关闭，混合液阀门打开10秒将容器放空后关闭。然后液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达SL3时，SL3接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL2

时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门。液面到达SL1时，关闭液体C阀门。

2.搅匀电机开始搅匀、加热器开始加热。当混合液体在6秒内达到设定温度，加热器停止加热，搅匀电机工作6秒后停止搅动；当混合液体加热6秒后还没有达到设定温度，加热器继续加热，当混合液达到设定的温度时，加热器停止加热，搅匀电机停止工作。

3.搅匀结束以后，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2秒后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。

4.关闭“启动”开关，在当前的混合液处理完毕后，停止操作。

题目9 加工中心控制

控制要求：

如面板图所示，利用刀库中的钻头对工件进行钻削操作，用铣刀对工件进行铣削操作。

1.按下“SD”启动开关，X轴运动指示灯X点亮，按动“DECX”（X轴反馈

信号）按钮三次，钻头2指示灯T2、Z轴运动指示灯Z点亮。

2.按动“DECZ”（Z轴反馈信号）按钮三次，模拟钻头2向下运行三步，打开Z轴下限位开关Z下，模拟加工到位，再按动“DECZ”按钮三次后打开Z 轴上限位开关Z上，模拟钻头2返回刀库，换取铣刀T4。

3.按动“DECZ”按钮三次，模拟铣刀T4向下运行三步，打开Z轴下限位开关Z下，模拟加工到位，再按动“DECY”（Y轴反馈信号）按钮四次后打开Y 轴前限位开关，模拟铣刀T4加工完成。

4.按动“DECZ”按钮三次，打开Z轴下限位开关Z上，模拟铣刀T4返回刀库。

题目10机械滑台PLC控制系统

控制要求：

机械滑台上有主动力头，在操作面板上装有启动按钮SB1，停止按钮SB2。工艺流程：

1、当工作台在A点（原始位置）时，按下启动按钮SB1，电磁阀YV1得电，工

作台工进，进行切削加工，同时由接触器KM1驱动的动力头M启动。

2、2s后工作台工进到达B点，SQ2动作，工进结束，YV1失电，工作台停留2S，

YV2得电，工作台横向退刀，同时主轴电机M启动。

3、1s后工作台到达C点，行程开关SQ3压合，此时YV2失电，横向退刀结束，

YV3得电,工作台纵向退刀。

4、2s后退刀到达D点，行程开关SQ4压合，YV3失电，纵向退刀结束，YV4得

电，1s后工作台横向进给到原点，行程开关SQ1压合，此时YV4失电，完成一次循环。

5、机械滑台连续循环，中途按停止按钮SB2，机械滑台立即停止，并按加工工

艺回原点A，直到压合开关SQ1才能停止；当再按启动按钮SB1，机械滑台重新运行。

题目11分拣单元的PLC控制

上图是自动化生产线的分拣单元，其功能是完成将上一单元送来的已加工、装配的工件进行分拣，若工件是白色工件，推料1气缸启动将工件推入料槽1，若工件是黑色工件，推料2气缸启动将工件推入料槽2。

控制要求：在入料口放上工件，按下启动按钮，电动机启动，传送带将工件10s中带到料槽1处，15s到达料槽2处，不管工件被推进那个斜槽，电动机自动停止。没有工件不允许启动电动机。

题目12 供料单元控制

下图是自动化生产线的供料单元，工作原理是：工件垂直叠放在料仓中，推料气缸处于料仓的最底层，且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而顶料气缸则与次下层处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台时，首先顶料气缸的活塞杆推出，压住次下层工件，然后推料气缸活塞杆推出，从而把最下

层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出时，顶料气缸返回，松开次下层工件。

要求：

（1）设备上电后，若工作单元的两个气缸均处于缩回位置，且料仓内有足够的待加工工件，则“正常工作”指示灯常亮，表示设备准备好。

（2）若设备准备好，按下启动按钮，工作单元启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。启动后，若出货台上没有工件，则应把工件推到出货台上。出货台上的工件被人工取出后，若没有停止信号，则进行下一次推出工件操作。

（3）若在运行中按下停止按钮，则在完成本工作周期任务后，各工作单元停止工作，指示灯熄灭。

（4）若在运行中料仓内工件不足，则工作单元继续工作，但“正常工作”指示灯以1HZ的频率闪烁，“设备运行”指示灯保持常亮。若料仓内没有工件，则指示灯0.5HZ频率闪烁。工作站在完成本周期任务后停止。除非向料仓补充足够的工件，工作站不能再启动。

题目13 机械手手臂搬运工件流程控制

如图所示由A、B两个液压缸完成工件的夹紧和提升的动作，A缸通过一个单电两位四通电磁换向阀控制工件的夹紧、放松，B缸通过一双电两位四通电磁阀控制机械手的升降；由小车实现机械手的移动。该小车由两台电动机驱动，一台是高速，一台是慢速。当小车前进时以慢—快—慢的形式进行，返回时按慢—快—慢的形式后退。当工件从传送带传输到机械手下方时，工件碰压行程开关SQ1，B缸活塞杆伸出，带动机械手下降，下降至终点碰压行程开关SQ3与机械手夹钳相连的A缸活塞杆收进，机械手将工件夹紧；当工件夹紧到位时，行程开关SQ5动作，B缸的活塞杆收进，把工件提升；当工件提升到最高位置时碰压行程开关SQ4，启动小车慢速右行；当小车碰压行程开关SQ7时转为快速行走；接近终点时小车碰压行程开关SQ8，转为慢速行走；行至右端行程开关SQ9，小车停止前进；停留5秒后，B缸活塞杆再次外伸，机械手下降至终点，A缸活塞杆外伸带动夹钳松开，将工件放下；然后机械手上升，小车以慢—快—慢的形式沿原路返回，恢复到图示所示的原点位置。

题目14 数控机床润滑系统的PLC控制

数控机床采用间歇性润滑系统，其工作流程如下，要求：应用S7-200SPLC 完成数控机床润滑系统的PLC控制

题目15 八工位数控车自动换刀的PLC控制

数控车自动换刀自动换刀动作过程：手动方式下，按下按手动换刀键SB1后，刀架松开，正转到与其相邻的一个工位或刀架正转一直保持到按键松开。刀架没转到一个工位对应的限位开关被压下，相应的刀架指示灯亮，当到达指定工位后，刀架停转并压紧。

自动方式下，数控系统发出换刀指令，刀架松开并沿着小于1800角的方向旋转，到位后刀架停转并压紧，相应的刀架指示灯亮。

不管是手动还是自动换刀，若长时间刀架转不到位，则以1HZ频率闪烁报警。

题目16 机械臂分拣装置的PLC控制

下图为一台分拣大小球的机械臂装置。工作过程如下：当机械臂处于原始位置时，既上限开关SQ1和左限开关SQ3压下，抓球电磁铁处于失电状态。这是按下启动按钮SB1，机械臂下行，若碰到下限位开关SQ2后停止下行，且电磁铁得电吸球。如果吸住的是小球，则大小球检测开关SQ为ON，如果吸住的是大球，则大小球检测开关SQ为OFF。1s后，机械臂上行，碰到限位开关SQ1后右行，它会根据大小球的不同，分别在SQ4（小球）和SQ5（大球）处停止右行，然后下行至下限位停止，电磁铁失电，机械臂把球放在大球箱或小球箱里，1s后返回。若未按下停止按钮SB2，机械臂一直循环工作；若按下停止按钮SB2，机械臂不管在什么位置最终都要停在原始位置。

题目17电动机顺序启/停控制

控制要求：在机床上有润滑电动机M1、主轴电动机M2和坐标轴电动机M3，要求这3台电动机按启动按钮后按顺序每隔1min后启动，启动完成后，按停止

按钮3台电机每隔1min后逆顺停止。其中M1电机0.125KW，M2电机37.5KW，M3电机0.25KW。