电气控制技术课程设计任务书

电气控制技术课程设计任务书

一、设计课目：基于PLC的C650型车床控制系统设计

二、系统组成

车床是机械加工业中应用最为广泛的一种机床约占机床总数的25％～50％。车床可以用来切削各种的外圆、内孔、螺纹和端面，还可以安装钻头或绞刀等进行钻孔、绞孔等项加工。C650型卧式车床属中型车床，加工工件回转半径最大可达1020m m，长度可达3000mm。其结构如图所示，主要由车身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杆和光杆等部分组成。

普通车床结构图

车床的切削加工包括主运动、进给运动和辅助运动三部分。

1、主运动是工件作旋转运动，也就是产生车削的运动。主轴转动带动装夹在其端头的工件转动。

2、进给运动是刀具作直线运动，也就是使切削能连续进行下去的运动。刀具安装在刀架上，与滑板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动。主轴的传动和溜板箱的移动均由主电动机驱动，并通过各自的变速箱调节主轴转速进给速度。当加工的工件比较大时其转动惯量也比较大，停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能，较好的停车制动是采用电气制动。

3、为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，要求带动刀架移动的溜板箱能够快速移动（辅助运动）。在加工的过程中，还需提供切削液（冷却液）。

采用一台不变速的异步电动机拖动，实现切削主运动和刀具进给运动，其变速由变速齿轮箱通过手柄操作进行切换来实现的有级调速。采用一台电动机单独驱动刀架的快速移动；采用一台电动机单独驱动冷却泵和液压泵。

三、控制要求

1、主电动机M1，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动，可正反两个方向旋转（反转控制主要用于加工螺纹时，要求反转退刀），并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有正向点动功能。

2、电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动停止方式，并且为连续工作状态。

3、快速移动电动机M3，电动机可根据使用需要，随时手动控制起、停。

4、要求有局部照明和必要的电气保护和联锁。

四、设计任务

1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，绘出电气控制原理图，包括主电路和PLC的控制电路接线图，本设计要求采用S7-200 PLC；

2、重要电器元器件的选择和有关计算；

3、进行PLC元件的I/O地址分配；

4、根据控制要求，编制PLC控制程序（梯形图和指令表），并适当给出一些程序注释；

5、完成控制箱内和面板的元器件布置图与安装接线图；

6、列出所需电气设备器材的明细表（应包括：序号、文字符号、器材名称、规格、型号、数量、作用）

7、编制设计说明书（说明书格式见附件）。

电气控制技术课程设计任务书

一、设计课目：基于PLC的XA6132型铣床控制系统设计

二、系统组成

铣床在金属切削机床中使用数量仅次于车床。其主要用于加工零件的平面、斜面、沟槽等，装上分度头可以铣切直齿齿轮、螺旋面（如钻头的螺旋槽、螺旋齿轮）等零件。还可以加装万能铣头和圆工作台铣切凸轮和弧形槽。铣床的种类很多，有卧铣、立铣、龙门铣、仿形铣以及各专用铣床。XA6132卧式万能铣床是应用最广泛的铣床之一。XA6132型是在X62W型万能铣床的基础上增设电磁铁离合器抱闸制动，二者的其他机械结构是相同的，其电气控制电路也基本相同。其结构如图所示，主要由底座、溜板、刀架支杆、悬梁、工作台、床身、升降台等几部分组成。

XA6132卧式万能铣床结构

XA6132卧式万能铣床有三种运动：

1、主运动：主轴带动铣刀的旋转运动。

2、进给运动: 工件相对于铣刀的移动，即加工中，工作台带动工件的移动或圆工作台的旋转运动。

3、辅助运动：工作台带动工件在上下、左右、前后三个方位的快速移动。说明：

工作台传动链示意图

三、控制要求

1、主电动机M1，完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用直接起动，可正反两个方向旋转（反转控制主要用于加工螺纹时，要求反转退刀），并可进行正反两个旋转方向的电气停车制动。为加工调整方便，还具有正向点动功能。

2、电动机M2拖动冷却泵，在加工时提供切削液，采用直接起动停止方式，并且为连续工作状态。

3、快速移动电动机M3，电动机可根据使用需要，随时手动控制起、停。

4、要求有局部照明和必要的电气保护和联锁。

四、设计任务

1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，绘出电气控制原理图，包括主电路和PLC的控制电路接线图，本设计要求采用S7-200 PLC；

2、重要电器元器件的选择和有关计算；

3、进行PLC元件的I/O地址分配；

4、根据控制要求，编制PLC控制程序（梯形图和指令表），并适当给出一些程序注释；

5、完成控制箱内和面板的元器件布置图与安装接线图；

6、列出所需电气设备器材的明细表（应包括：序号、文字符号、器材名称、规格、型号、数量、作用）

7、编制设计说明书（说明书格式见附件）。

电气控制技术课程设计任务书

一、设计课目：基于PLC的T68型镗床控制系统设计

二、系统组成

镗床是冷加工中使用比较普遍的设备，主要用于加工精确的孔和各孔间相互位置要求较高的零件，如钻孔、镗孔、铰孔、扩孔及加工端面等。而这些工件的加工对于钻床来说是难以胜任的。镗床可分为卧式镗床和坐标镗床两类。T68型卧式镗床是镗床中应用较广的一种，主要用于钻孔、镗孔、扩孔、铰孔及加工端平面等，使用一些附件后，还可以车削圆柱表面、螺纹，装上铣刀可进行铣削。T68型卧式镗床（其直径为85mm）主要由车身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱、尾架、上、下溜板等几部分组成。其结构如图所示。

T68型卧式镗床的结构

镗床在加工时，工件固定在工作台上，由镗杆或花盘上的固定刀具进行加工。在工作过程中，镗轴一面旋转，一面沿轴向作进给运动。T68型卧式镗床的运动形式有三种：

1、主运动：镗轴与花盘的旋转运动。

2、进给运动：工作台的前、后、左、右；主轴箱的上、下；镗杆的进、出运动；花盘上刀具的径向运动。进给运动除可以自动进给外，还可以进行手动进给和快速移动。

3、辅助运动：工作台的旋转、后立柱水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。主轴每转的进给量可以在0.01mm～6mm范围内变化；花盘每转滑块进给量在0.08mm～12mm范围内变化。镗床有坐标测量，帮助定位。主轴箱垂直坐标与工作台横向坐标采用感应同步器的数字显示装置，读数精度为0.01mm。

三、电力拖动方式和控制要求

1、拖动方式

1）主电动机M1：主电动机为双速电动机，机床的主运动和进给运动由主电动机来拖动。主轴旋转和进给多要求有较大的调速范围，所以采用机电联合调速。即用变速箱进行机械调速，用交流双速电动机完成电气调速，低速时将定子绕组接成三角形，高速时将定子绕组接成双星形。各方向的运动由相应的手柄选择各自的传动链来实现。

2）快速电动机M2：为了缩短调整工件和刀具间相对位置的时间，机床各部件的快速移动由快速手柄操纵快速电动机M2实现。

2、控制要求

1）主电动机M1：主电动机可正反转连续运行、正、反转点动、正、反方向的制动和双速调速。制动采用电磁离合器带动的机械制动装置。主电动机在低速时可以直接起动，在高速时，控制电路要保证电动机先以低速起动，经过延时后再接通高速电路，以减小起动电流。为保证变速后齿轮进入良好的啮合状态，在主轴变速和进给变速时，主电动机要缓慢转动。镗杆的进给运动和工作台水平移动两者只能取一，必须要有互锁。

2）快速电动机M2：正、反两个方向短时点动。通过齿轮、齿条、丝杆的不同连接来完成各方向的快速运动。

四、设计任务

1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，绘出电气控制原理图，包括主电路和PLC的控制电路接线图，本设计要求采用如下

1、S7-200 PLC；

2、重要电器元器件的选择和有关计算；

3、进行PLC元件的I/O地址分配；

4、根据控制要求，编制PLC控制程序（梯形图和指令表），并适当给出一些程序注释；

5、完成控制箱内和面板的元器件布置图与安装接线图；

6、列出所需电气设备器材的明细表（应包括：序号、文字符号、器材名称、规格、型号、数量、作用）

7、编制设计说明书（说明书格式见附件）。

电气控制技术课程设计任务书

一、设计课目：基于PLC的Z3040型摇臂钻床控制系统设计

二、系统组成

钻床为孔加工机床，主要用来加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔。如钻孔、镗孔、铰孔及攻螺纹。因此要求钻床的主轴运动和进给运动有较宽的调速范围。Z3040型摇臂钻床的主轴的调速范围为50:1，正转最低转速为40 r/min，最高为

2000 r/min，进给范围为0.05～1.60 r/min。它的调速是通过三相交流异步电动机和变速箱来实现的。也有的是采用多速异步电动机拖动，这样可以简化变速机构。钻床按其结构型式不同，有立式钻床、卧式钻床、深孔钻床、多轴钻床及摇臂钻床等。摇臂钻床适合于在大、中型零件上进行钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹等工作，在具有工艺装备的条件下还可以进行镗孔。Z3040型摇臂钻床的结构如下所示。

Z3040型摇臂钻床结构

1-底座 2-内立柱 3-外立柱 4-摇臂 5-主轴箱 6-主轴 7-工作台

Z3040型摇臂钻床上运动形式有：

1、主运动：主轴带动钻头的旋转运动；

2、进给运动：钻头的上下运动；

3、辅助运动：摇臂可沿外立柱的圆柱面上下垂直调整位置；主轴箱可沿摇臂的导轨横向调整位置；摇臂及外立柱绕内立柱转动至不同的位置；工作时可以很方便的调整主轴的位置（工件不动）。后两者为手动，另外还需考虑主轴箱、摇臂、内外立柱的夹紧和松开。

摇臂钻床的主轴旋转运动和进给运动由一台交流异步电动机拖动，主轴的正反向旋转运动是通过机械转换实现的。故主电动机只有一个旋转方向。摇臂的上升、

下降由一台交流异步电动机拖动。主轴箱、立柱的夹紧和放松由另一台交流电动机拖动。通过电动机拖动一台齿轮泵，供给夹紧装置所需要的压力油。而摇臂的回转和主轴箱的左右移动通常采用手动。此外还有一台冷却泵电动机对加工的刀具进行冷却。

三、控制要求

1、主要控制电器为四台电机：主电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机、冷却泵电机。

2、主电动机和液压泵电机采用热继电器进行过载保护，摇臂升降电动机、冷却泵电机均为短时工作，不设过载保护。

3、摇臂的升降，主轴箱、立柱的夹紧放松都要求拖动摇臂升降电动机、液压泵电动机能够正反转。

4、摇臂的升降控制：按下摇臂上升起动按钮，液压泵电动机起动供给压力油，

经分配阀体进入摇臂的松开油腔，推动活塞使摇臂松开。同时摇臂升降电动机旋转使摇臂上升。如果摇臂没有松开，摇臂升降电动机不能转动，必须保证了只有摇臂的可靠松开后方可使摇臂上升或下降，可使用限位开关控制。当摇臂上升到所需要的位置时，松开摇臂上升起动按钮，升降电动机断电，摇臂停止上升。当持续1~3s 后，液压泵电动机反转，使压力油经分配阀进入的夹紧液压腔，摇臂夹紧，同时液压泵电动机停止，完成了摇臂的松开—上升—夹紧动作。

5、摇臂升降电动机的正转与反转不能同时进行，否则将造成电源两相间的短路。

6、因为摇臂的上升或下降是短时的调整工作，所以应采用点动方式。

7、摇臂的上升或下降要设立极限位置保护。

8、立柱和主轴箱的松开与夹紧控制：主轴箱与立柱的松开及夹紧控制可以单独进行，也可以同时进行。由开关SA2和按钮SB5（或SB6）进行控制。SA2有三个位置：在中间位置（零位）时为松开及夹紧控制同时进行，扳到左边位置时为立柱的夹紧或放松，扳到右边位置时为主轴箱的夹紧或放松。SB5是主轴箱和立柱的松开按钮，SB6为主轴箱和立柱的夹紧按钮。

9、主轴箱的松开和夹紧为的动作过程：首先将组合开关SA2扳向右侧。当要主轴箱松开时，按下按钮SB5约1～3s后，液压泵电动机正转使压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱放松。主轴箱和立柱松开指示灯HL2亮。

当要主轴箱夹紧时，按下按钮SB6经1～3s后，液压泵电动机反转，压力油经分配阀进入主轴箱液压缸，推动活塞使主轴箱夹紧。同时指示灯HL3亮，HL2灭，指示主轴箱与立柱夹紧。

10、当将SA2扳到左侧时，立柱松开或夹紧。SA2在中间位置按下SB5或SB6时，主轴箱和主柱同时进行夹紧或放松。其他动作过程和主轴箱松开和夹紧完全相同，不再重复。、机床要有照明设施。

摇臂钻床电器元件列表符号名称及用途

M1主电动机

YA1主轴箱放松、夹紧用电磁铁

M2摇臂升降电动机

YA2立柱松开、夹紧用电磁铁

M3液压泵电动机

K1工作准备用中间继电器

M4冷却泵电动机

SA1机床工作灯开关

KM1主轴旋转接触器

SA2主轴箱、立柱松开、夹紧用转换开关

KM2摇臂上升接触器

FR1为M1电动机过载保护用热继电器，

KM3摇臂下降接触器，

FR2为M3电动机过载保护用热继电器，

KM4主轴箱、立柱、摇臂放松接触器

TC控制变压器

KM5主轴箱、立柱、摇臂夹紧接触器

SB1总起动按钮

KT1摇臂上升、下降用时间继电器

SB2主电动机起动按钮

KT2主轴箱、立柱和摇臂放松、夹紧用时间继电器SB3摇臂上升起动按钮

KT3主轴箱、立柱和摇臂放松、夹紧用时间继电器SB4摇臂下降起动按钮

SQ1摇臂升降极限保护限位开关

SB5主轴箱、立柱、摇臂松开按钮

SQ2摇臂放松用限位开关

SB6主轴箱、立柱、播臂夹紧按钮

SQ3摇臂夹紧用限位开关

SB7总停止按钮

SQ4立柱夹紧、放松指示用限位开关

SB8主电动机停止按钮

QF1～QF4电源引入兼做短路保护用断路器

HL1～HL4工作状态指示信号灯

QF5工作灯用断路器

EL机床工作灯

QF6冷却泵电动机电源断路器

四、设计任务

1、根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，绘出电气控制原理图，包括主电路和PLC的控制电路接线图，本设计要求采用S7-200PLC；

2、重要电器元器件的选择和有关计算；

3、进行PLC元件的I/O地址分配；

4、根据控制要求，编制PLC控制程序（梯形图和指令表），并适当给出一些程序注释；

5、完成控制箱内和面板的元器件布置图与安装接线图；

6、列出所需电气设备器材的明细表（应包括：序号、文字符号、器材名称、规格、型号、数量、作用）

7、编制设计说明书（说明书格式见附件）。

PLC课程设计

2016-2017（上）

课题：

专业：

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

设计日期：

成绩：

长春建筑学院电气信息学院

×××设计报告（二号黑体）

一、设计目的作用（三号宋体，加粗）

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××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××（小四号宋体）

二、设计要求（三号宋体，加粗）

说明：指所设计题目的具体要求

××××××××××××××××××××××××××××××××××。

（1）．×××××××××××

（2）．×××××××××××××××××××××××（3）．××××××××××××××（小四号宋体）

三、设计的具体实现（三号宋体，加粗）

1、系统概述（小三号宋体）

（简单介绍系统设计思路与总体方案的可行性论证，各功能块的划分与组成，全面介绍总体工作过程或工作原理。）

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××××××××××××××××××××××××××××（小四号宋体）

2、单元电路设计与分析（小三号宋体）

（详细介绍各单元电路的选择、设计及工作原理分析、仿真，并介绍有关参数的计算及元器件参数的选择等，要求有原理图和波形图。）

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×××（小四号宋体）

四、总结（三号宋体）

（设计过程中遇到的问题及解决办法，课程设计过程体会，对课程设计内容、方式、要求等各方面的建议）

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×××（小四号宋体）

五、附录（三号宋体）

元器件明细表（列出本次课程设计中所用的全部元器件）。如有必要在这里附完整电路图。

六、参考文献（三号宋体）

参考文献的格式如下：序号·作者名·书刊名·出版杜·出版时间(刊号)·（小四号宋体）