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1020mm，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。

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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。

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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

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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：

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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

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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。

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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

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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

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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

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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、

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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。

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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

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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，

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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

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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；

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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：

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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）．×××××××××××

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（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）

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