组合机床电气控制课程设计
机床电气控制技术课程设计
机床电气控制技术课程设计
简介
机床电气控制技术是机械制造领域中非常关键的一环，它直接影响到机床的功
效和效率。
通过机床电气控制，可以实现机床的进给速度、切削深度、切削速度等参数的变化，从而控制机床的加工效果。
本文将从以下几个方面介绍机床电气控制技术的课程设计。
目的
本课程设计的目的在于帮助学生掌握机床电气控制的基本原理，了解机床和机
床电气控制器的结构和工作原理，学会设计和调试机床电气控制电路、PLC程序和HMI界面，并运用所学知识完成机床加工过程的自动化控制。
内容
任务一：机床加工过程控制电路设计
设计一个机床加工过程控制电路，要求实现机床带刀切削之前，可调节机床进
给速度和切削深度，带刀切削过程中，可调节机床进给速度、切削深度和切削速度。
设计要求电气控制方式稳定、可靠。
该任务需要学生掌握常用电气元件的使用方法，如开关元件、电阻、电容、继
电器等，学会使用电缆编码、端子排布线等电气工具，完成加工过程控制电路设计，并进行电路档图、元件清单、接线图等说明。
任务二：PLC程序编写和调试
根据任务一的加工过程控制电路设计和要求，编写PLC程序。
要求程序设计合理，运行稳定可靠。
学生需要学习PLC软件的使用方法，了解程序范例、常用指令、IEC语法规则和编程规范，完成PLC程序的编写和调试。
1。
-某组合机床的电气控制系统 设计.
输出部分
输出部分
点数
接触器
12
总计
12
注：照明不需要接入PLC，只需要选择开关就可以。
所以选用FX2N―32MR加扩展单元FX2N―32ER，FX2N―32MR含有32个 I/O点（16入，16出），FX2N―32ER为含有32点扩展单元。 下面是电器元件选择。
代号 M1 M2 M3 M4 M5
名称
接触器的线圈通过接110V电压与PLC的输出端和COM端相连。按 钮和开关与输入端和COM端相连。
3.4 元器件选型
首先是PLC的选择。统计组合机床PLC输入元器件、执行元器件及 I/O点数：
输入部分
输入部分 动力头工作方式选择按钮 SB
冷却泵选择开关SA 行程开关SQ 按钮SB 总计
点数
6
2 6 4 18
3.3 I/O分配
图3-5 照明灯
因采用PLC控制，需分配其I/O点，它决定着系统如何工作。
输入地址 号
信号名称
输出地址号 信号名称
X0
左动力头正转
启动按钮
X1
左动力头反转
启动按钮
Y0
M1主轴正转
（KM1）
Y1
M1主轴反转
（KM9）
X2
左动力头停车
Y2
按钮
M3工进正转 （KM3）
X3
左动力头冷却
Y3
成，可靠性高。PLC还配备了自检和监控功能，能自诊断出自身的故 障，并随时显示给操作人员，还能动态的监视控制程序的执行情况，为 现场调试和维护提供了方便。
总之，PLC在性能上均优越于继电接触式控制系统，特别是控制速 度快，可靠性高，设计施工周期短，调试方便，控制逻辑修改方便，而 且体积小，功耗低。
机床电气控制技术课程设计指导书
***C控制系统的特点：精度高、速度快、自动化程度高
伺服控制系统的特点：响应速度快、精度高、稳定性好
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机床电气控制系 统的设计
面。
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优秀作品评选及展示
评选标准：创新性、实用性、技术难度、完成度等 评选方式：专家评审、学生投票、网络投票等 展示形式：展览、研讨会、网络平台等 奖励措施：奖学金、荣誉证书、实习机会等
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汇报人：
格式要求：符合学校或课程设计规定的 格式要求
提交时间：按照课程设计规定的时间提 交设计报告
机床电气控制系 统的基本组成
控制系统概述
控制系统：用于控制机床运行的核心部 分
基本组成：包括控制单元、执行单元、 检测单元和显示单元
控制单元：负责接收和处理来自操作者 的指令，控制机床的运行
执行单元：负责执行控制单元的指令， 驱动机床的各个部件
设计
设计要求：满 足机床电气控 制技术的基本
要求
设计内容：包 括电气控制原 理、电气控制 设计、电气控
制实现等
设计时间：根 据课程安排， 合理分配设计
时间
设计成果：提 交设计报告、 设计图纸、设
计实物等
设计评价：根 据设计成果， 进行综合评价
和反馈
设计步骤和时间安排
确定设计题目和任务要求（1-2天） 查阅相关资料和文献（2-3天） 制定设计方案和计划（3-4天）
考核方式及评价标准
考核方式：包括理 论考试和实践操 择题、判断题、简 答题等题型，主要 考察学生对理论知
三面铣组合机床的电气控制系统设计
年月 日
教研室主任签名：
年月日
学生签名：
年月日
摘要
组合机床（transfer and unit machine）组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。
组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。
关键词:电气控制系统、液压控制系统、三面铣组合机床
1.工件的加工过程及行程开关的安装位置图
2.
液压元件动作表
元件
工序
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
KP1
原位
—
（+）
—
—
—
—
夹紧
+
—
—
—
—
+
快进
（+）
—
+
—
—
+
工进
（+）
—
+
—
+
+
死挡铁停留
（+）
—
+
—
+
+
快退
（+）
—
—
+
—
+பைடு நூலகம்
松开
—
+
—
—
—
—
3.
夹紧过程：
按下按钮SB4检查右1铣头工作是否正常
组合机床的课程设计
组合机床的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解组合机床的基本概念、组成部分及工作原理。
2. 学生能够掌握组合机床的常见类型、特点及应用场景。
3. 学生能够了解组合机床在现代化生产中的地位和作用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析组合机床的加工工艺和操作方法。
2. 学生能够设计简单的组合机床加工工艺流程，并解决实际问题。
3. 学生能够运用相关软件或工具进行组合机床的模拟操作和调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱机械制造专业，增强对我国制造业的自豪感。
2. 培养学生严谨、细致的工作态度，提高团队合作意识和沟通能力。
3. 培养学生关注行业发展，树立创新意识和绿色制造观念。
课程性质：本课程为机械制造及自动化专业的一门专业核心课程，旨在帮助学生掌握组合机床的相关知识，提高实践操作能力。
学生特点：学生已具备一定的机械基础知识，具有较强的动手能力和求知欲，但对组合机床的了解有限。
教学要求：结合学生特点和课程性质，本课程要求教师以理论教学为基础，注重实践操作和案例分析，引导学生主动探索、积极实践，提高综合运用知识的能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为从事相关工作奠定基础。
二、教学内容1. 组合机床概述- 组合机床的定义、分类及发展历程- 组合机床的组成部分及功能- 组合机床在现代制造业中的应用2. 组合机床的加工原理与工艺- 机床加工原理及运动分析- 组合机床加工工艺参数的确定- 常见组合机床加工工艺流程及案例分析3. 组合机床的设计与选型- 组合机床设计原则及步骤- 常见组合机床类型及其适用范围- 组合机床的选型方法及注意事项4. 组合机床的控制系统与调试- 组合机床的电气控制系统- 常用控制元件及其功能- 组合机床的调试方法及步骤5. 组合机床的维护与故障排除- 组合机床的日常维护与保养- 常见故障类型及其原因分析- 故障排除方法及案例分析教学内容安排与进度：第一周：组合机床概述第二周：组合机床的加工原理与工艺第三周：组合机床的设计与选型第四周：组合机床的控制系统与调试第五周：组合机床的维护与故障排除本教学内容紧密结合课程目标，注重理论与实践相结合，通过以上教学内容的系统学习，使学生全面掌握组合机床的相关知识，为实际工作中的应用打下坚实基础。
组合式机床电气控制设计
组合式机床电气控制设计组合式机床电气控制设计【摘要】本文阐述了组合式机床相关知识和PLC的相关概念，论证了组合式机床电气设计的基本理论和过程，并结合PLC编程程序来进行设计。
【关键字】组合式机床;电气设计;PLC编程1、组合式机床的相关知识1.1组合式机床的概念组合式机床是集机电于一体的、自动化程度较高的成套技术装备，它是由一些通用部件及少量的专用部件组成的自动化或者半自动化的专用机床。
它的特征是高效率、高质量、低成本、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、轻工业等行业。
1.2组合式机床的加工方式组合式机床加工方式一般为多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工，它的生产效率是通用机床的几倍甚至几十倍。
组合式机床一般用来加工箱体类或形状特殊的零件，基本上加工物固定不动，由刀具的各方位的旋转以及刀具与工件的相对运动来实现钻孔、扩孔、铰孔、铣削平面、切削内外螺纹等工序。
随着技术日臻成熟，出现了一种新型的组合式机床，它利用原有的继电接触式控制电路加上PLC控制系统，来完成多位主轴箱、可换主轴箱等的自动更换，达到任意改变工作循环控制和驱动系统的目的。
2、可编程控制器及应用2.1可编程控制器(PLC)概述PLC是一种专门在工业环境下产生的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，在其内部进行存储和执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字信号或模拟信号来进行输入和输出，从而控制各种类型的机械或生产过程。
PLC还有一些相关的外围设备与其配合，形成一个整体，这样易于功能性的`扩展。
2.2有关组合式机床的电气控制设计的实现方式组合式机床的电气控制，理论上讲，可以采用继电接触式电气控制系统、单片机控制系统和PLC控制系统来实现。
但PLC控制系统是实际工程中比较经济、有效、性能优越的控制方案。
下面做以简单的比较：(1) 控制逻辑继电接触式控制系统采用线路的串联、并联以及串并联的硬接线逻辑，它的连线复杂、体积大、功耗大，不易改革，所以在灵活性和扩展性存在缺陷;而PLC采用逻辑存储，它只有输入端和输出端的外围设备需要线路连线，逻辑控制是由程序来完成并存储在PLC的内存当中，改变程序就可以改变逻辑控制，所以PLC的灵活性和扩展性更强。
plc组合机床课程设计
plc组合机床课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和功能，掌握其在组合机床控制中的应用。
2. 学生能够掌握组合机床的基本结构和工作原理，了解机床与PLC结合的必要性和优势。
3. 学生能够学会阅读并分析组合机床的电气图纸，理解其中PLC控制逻辑和电路设计。
技能目标：1. 学生能够独立进行PLC编程，设计简单的组合机床控制程序，实现基本的机床运动控制。
2. 学生能够运用所学知识对组合机床控制系统中出现的问题进行诊断和故障排除。
3. 学生通过实际操作，培养动手能力和团队协作能力，提高解决实际工程问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对自动化技术及PLC控制技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 学生在学习过程中，树立正确的工程观念，认识到技术发展对社会生产的重要性。
3. 学生通过小组合作，培养沟通与协作能力，形成良好的团队合作精神和职业素养。
本课程针对高年级学生，在已有电气基础和机床知识的基础上，进一步深化对PLC组合机床控制系统的理解和应用。
课程强调理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力，为今后从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. PLC基础知识：介绍PLC的基本结构、工作原理、编程语言及常用指令，使学生理解PLC在机床控制中的应用。
- 教材章节：第1章 PLC概述、第2章 PLC硬件与软件结构、第3章 PLC 编程语言及指令系统。
2. 组合机床结构与原理：讲解组合机床的基本结构、功能及其工作原理，分析机床与PLC结合的优势。
- 教材章节：第4章 组合机床概述、第5章 组合机床的结构与原理。
3. PLC在组合机床控制中的应用：分析PLC在组合机床控制中的实际应用，学习机床控制系统的设计方法。
- 教材章节：第6章 PLC在机床控制中的应用、第7章 机床控制系统的设计。
4. PLC编程与操作：学习PLC编程软件的使用，掌握编程技巧，设计简单的组合机床控制程序。
电气控制车床课程设计
电气控制车床课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电气控制车床的基本原理和结构组成，理解各部分功能及其相互关系。
2. 使学生了解电气控制车床的常用控制电路及其工作原理，能分析电路图并进行简单故障排除。
3. 帮助学生掌握电气控制车床的操作方法，熟悉安全操作规程。
技能目标：1. 培养学生能正确操作电气控制车床，进行金属切削加工的基本技能。
2. 培养学生具备分析和解决电气控制车床故障的能力，提高实际操作中的问题解决技巧。
3. 提高学生的团队合作能力，学会在小组内协作完成电气控制车床的编程和调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电气控制车床操作的兴趣，激发学习热情，提高学习积极性。
2. 增强学生的安全意识，养成严谨、细致的工作态度，注重产品质量。
3. 培养学生的创新意识，鼓励他们在实际操作中勇于尝试，提高解决问题的能力。
课程性质：本课程为实践性较强的专业课，旨在培养学生的动手操作能力和实际问题解决能力。
学生特点：学生已具备一定的电工电子基础和金属加工知识，具有较强的学习兴趣和求知欲。
教学要求：结合课程特点和学生学习需求，注重理论联系实际，强调实践操作，提高学生的综合能力。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 电气控制车床概述- 了解电气控制车床的发展历程、分类及适用范围。
- 熟悉电气控制车床的组成部分及其功能。
2. 电气控制车床的原理与结构- 掌握电气控制车床的主轴控制、进给控制、刀架控制等基本原理。
- 学习电气控制车床的主要部件，如电机、变速系统、控制系统等。
3. 常用控制电路及工作原理- 学习并掌握常用的电气控制电路，如点动控制、自锁控制、正反转控制等。
- 分析并理解各电路的工作原理，提高电路分析和故障排除能力。
4. 电气控制车床的操作与编程- 学习电气控制车床的操作方法，包括开关机、工件装夹、刀具选择等。
- 掌握电气控制车床的编程方法，能独立编写简单的加工程序。
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目录第一章绪论 (1)第二章设计方案 (3)2.1 左、右两动力头进给电机 (3)2.2电动机控制电路 (3)2.3液压泵电动机 (4)2.4液压动力滑台控制 (4)2.5主电路及照明电路 (6)2.6保护与调整环节 (6)2.7继电器电气原理简图 (8)第三章I/O分配表 (10)第四章组合机床电气控制电路图 (11)第五章课程设计的具体内容 (12)5.1单循环自动工作 (12)5.1.1单循环自动工作循环图 (12)5.1.2单循环自动工作功能表 (12)5.1.3单循环自动工作梯形图 (12)5.2左铣单循环工作 (13)5.2.1左铣单循环功能表 (13)5.2.2左铣单循环梯形图 (13)5.3右铣单循环工作梯形图 (13)5.4公用程序 (13)5.5回原位程序 (14)5.6手动程序 (15)5.7 PLC梯形图总体结构图 (15)5.8面板设计 (16)第六章系统调试 (17)第七章设计心得 (18)第八章参考文献 (19)第一章绪论对于机械—电气结合控制的组合机床，电气控制系统起着重要的神经中枢作用。
传统的组合机床采用的继电器—接触器控制系统，接线复杂、故障率高、调试和维护困难。
随着PLC控制技术日益成熟并得到越来越广泛的应用，利用原有的继电器—接触器控制电路设计PLC控制系统，或直接进行PLC控制系统的设计，都能很好地满足组合机床自动化控制的要求。
本次设计的要求如下：组合机床结构示意图组合机床工作循环图组合机床采用两个动力头从两个侧面分别加工，左、右动力头的电动机均为2.2kw，进给系统和工件夹紧都用液压系统驱动，液压泵电动机的功率为3kw，动力头和夹紧装置的动作由电磁阀控制。
设计要求如下：（1）两台铣削动力头分别由两台笼型异步电动机拖动，单向旋转，无须电气变速和停机制动控制，但要求铣刀能进行点动对刀。
（2）液压泵电动机单向旋转，机床完成一次半自动工作循环后按下总停机按钮时才停机。
（3）加工到终点，动力头完全停止后，滑台才能快速退回。
（4）液压动力滑台前进、后退能点动调整。
（5）电磁铁1YV 、2YV 采用直流供电。
（6）机床具有照明、保护和调整环节。
第二章 设计方案2.1 左、右两动力头进给电机根据设计要求知左、右两动力头要求快进→工进→快退的工作循环，并且左、右两动力头可以同时工作，也可进行单独调整。
液压泵电动机M1正转，工作进给电机M2、M3也能够正转即可。
其主电路如下图：2.2电动机控制电路1M 为液压泵电动机，操作按钮2SB 或1SB ，使1KM 得电或失电，控制电动机起动或停止。
1SA 为机床半自动工作与调整工作的选择开关。
1SA 开关置于A 位置时机床实现半自动工作，左、右铣削动力头酌电动机2M 与3M 分别由滑台移动到位，压下行程开关2SQ 与3SQ ，使2KM 、3KM 得电并自锁，2M 、3M 分别起动工作。
加工到终点时，滑台压下终点行程开关4SQ ，使2KM 、3KM 断电，两动力头停转。
2.3液压泵电动机液压泵电动机正转，因液压泵电动机的功率较小，故可以直接启动。
其主电路图如下：液压泵电动机接线图当KM1的线圈得电吸合使电机M1正转，通过plc 的输出就可以使不同的接触器线圈得电，从而使各电机转动起来。
2.4液压动力滑台控制液压泵电动机1M 起动工作后，按下按钮3SB ，继电器1KA 得电并自锁，电磁铁1YV 得电，控制液压滑台快速趋近，至滑台压下行程阀，滑台转为工作进给速度进给。
工作进给至终点，死挡铁停留，进油路油压升高，到压力继电器KP 动作。
1KA 失电，电磁铁1YV 失电，同时2KA 得电，电磁铁2YV 得电，滑台快速退回到原位，压下原位行程开关1SQ ，2KA 失电，2YV 失电，滑台停在原位，一个工作循环结束。
液压动力滑台的液压系统图元件动作表工步YV1 YV2 KP 原位- - - 快进+ - - 工进+ - - 死挡铁停留+ - -/+ 快退- + -2.5主电路及照明电路机床照明灯EL 通过控制变压器1T 降压为24V ，由开关2SA 控制。
机床照明灯2.6保护与调整环节熔断器1FU 实现对电动机1M 、变压器1T 、2T 一次侧短路保护。
2FU 实现对电动机2M 、3M 短路保护。
3FU 实现对控制电路短路保护。
4FU 实现对照明电路短路保护。
5FU 实现对电磁铁线圈电路短路保护。
保护环节电路三台电动机的过载保护分别由1KR 、2KR 、3KR 热继电器实现。
为了保护刀具与工件安全，当其中一台电动机过载时，要求其余两台电动机均应停止工作。
因此，熟继电器的常闭触点均应接在控制电路的总电路中。
组合机床是由通用部件和专用部件组成。
组合机床在整机的安装、调试过程中，希望各部件能灵活方便地进行单独调试，而不影响其它部件。
因此，控制电路应具有对自动加工与调整工作状态的控制作用。
左、右动力头调整点动对刀时，通过操作转换开关1SA 于调整位置M ，分别按下按钮7SB 、8SB 实现左、右动力头点动对刀的调整。
液压动力滑台前进、后退的调整是将1SA 开关置于M 位置，切断2KM 、3KM 线圈电路，使滑台移动到2SQ 、3SQ 位置时，左、右铣削动力头不应起动工作。
按下点动按钮5SB 、6SB ，分别使1KA 、2KA 得电，获得滑台前进与后退的点动调整工作。
调节环节电路2.7继电器电气原理简图3程序的设计根据要求知需使左、右两动力头均要求快进→工进→快退的工作循环和可使左、右两动力头同时工作，也可进行单独调整。
故设计的流程图如下图N NNN NN NN N程序流程图第三章I/O分配表因采用PLC控制，需分配其I/O点，它决定着系统如何工作。
第四章组合机床电气控制电路图第五章课程设计的具体内容5.1单循环自动工作5.1.1单循环自动工作循环图5.1.2单循环自动工作功能表5.1.3单循环自动工作梯形图（见附件）5.2左铣单循环工作 5.2.1左铣单循环功能表M200X00X03X07M201SET Y0SET Y13T0M202M203T0X12Y03Y05M204Y15T1M205M206X15T1X11T2Y04Y11Y01T2Y02初始步夹紧夹紧指示快进工进左铣终点指示快退原位指示松开SET RST Y00RST Y135.2.2左铣单循环梯形图（见附件） 5.3右铣单循环工作梯形图（见附件） 5.4公用程序5.7 PLC 梯形图总体结构图公用程序回原位程序自动程序手动程序CJ P0CJ P2CJ P1X1X0X11ENDP0P1P2公用程序CALL P0CALL P1CALL P2X1X0X11...FENDSRET手动程序P0...SRET自动程序P1...SRET回原位程序P25.8面板设计使用说明书：两面加工组合机床电气控制系统介绍：具有半自动、手动、单循环启动、左铣头单循环、右铣头单循环5种工作方式，用转换开关进行控制。
手动方式时，用个操作按钮来点动执行相应的动作，单循环时，每按一次启动按钮，向前执行一个循环动作，半自动时首先机床回原位，再按下启动按钮就会执行一个周期，换回原位工作方式时，按下“回原位”按钮工件自动回到原位状态。
第六章系统调试安装GX Developer和三菱的仿真软件，建立一个新工程，将梯形图输入到工程中，完成后将其转换。
再启动梯形图逻辑测试，选择软元件测试，输入不同的软元件，改变其状态，观察输出的改变。
调试表格第七章设计心得通过这次PLC课程设计，我知道：使机床与plc结合，可以轻松的完成规定的工作，这可以很大程度的减小工人的工作和减小危险。
因为这一切都是有程序控制的，能够使机器严格按规律执行，而人工作的时候总会有一些错误发生，这些错误有可能引发危险。
和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。
我做的是组合机床的组合机床的电气控制系统。
由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。
但通过各方面的查资料并学习。
我基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。
通过这次设计实践。
我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。
能过解决一个个在调试中出现的问题，我对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
通过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。
有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。
最后，非常感谢老师的指导和同学们的帮助！第八章参考文献1.常晓玲主编《电气控制系统与可编程控制器》机械工业出版社；2.王永华主编《现代电气控制及PLC应用》；3.陈立定等编《电气控制与可编程控制器》华南理工大学出版社 2001年；4.张华主编《电类专业毕业设计指导》机械工业出版社；5 王炳实主编《机床电气控制》机械工业出版社；6马镜澄等编《低压电器》兵器工业出版社；7李建心主编《可编程控制器及其应用》机械工业出版社8李仁主编《生产机械的电气控制》机械工业出版社9徐虎等编《电机原理》机械工业出版社。