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1、任务十五任务十五 组合机床动力滑台控制系统组合机床动力滑台控制系统的编程与实现的编程与实现 任务十五任务十五 组合机床动力滑台控制系统的编程与实现组合机床动力滑台控制系统的编程与实现PLCPLC控制系统编程与实现控制系统编程与实现 组合机床主要用于大批量生产零部件的打孔和扩孔组合机床主要用于大批量生产零部件的打孔和扩孔等加工工序，其加工精度与加工效率要求均较高，目前等加工工序，其加工精度与加工效率要求均较高，目前均采用专用设备进行加工。组合机床由动力头和动力滑均采用专用设备进行加工。组合机床由动力头和动力滑台两部分组成，动力滑台的机械进给运动可以采用液压台两部分组成，动力滑台的机械进给运动可以
2、采用液压驱动。为提高工效，进给速度通常分为快进与工进。本驱动。为提高工效，进给速度通常分为快进与工进。本任务为组合机床液压动力滑台的任务为组合机床液压动力滑台的PLCPLC自动工作循环控自动工作循环控制。制。 液压动力滑台采用电磁换向阀来控制动力头的快液压动力滑台采用电磁换向阀来控制动力头的快进、工进和快退，其一个工作循环的工艺流程如图进、工进和快退，其一个工作循环的工艺流程如图5-15-1所示。所示。PLCPLC控制系统编程与实现控制系统编程与实现图图5-1 5-1 液压动力滑台工作循环流程图液压动力滑台工作循环流程图控制要求：控制要求： 滑台在原始位置，按动起动按钮滑台在原始位置，按动起动
3、按钮SBlSBl，电磁阀，电磁阀YVlYVl、YV2YV2得得电，滑台快进，同时接触器电，滑台快进，同时接触器KMlKMl驱动主轴电动机驱动主轴电动机M M起动；压下起动；压下行程开关行程开关SQlSQl，YV2YV2失电，滑台由快进变为工进，进行切削加失电，滑台由快进变为工进，进行切削加工；压下行程开关工；压下行程开关SQ2SQ2，工进结束，工进结束，YVlYVl失电，滑台停留失电，滑台停留3 s3 s；延时时间到延时时间到KMlKMl失电，主轴电动机失电，主轴电动机M M停转，同时停转，同时YV3YV3得电，滑台得电，滑台作横向退刀；压下行程开关作横向退刀；压下行程开关SQ3SQ3，YV3
4、YV3失电，横退结束，失电，横退结束，YV4YV4得得电，滑台作纵向退刀；压下行程开关电，滑台作纵向退刀；压下行程开关SQ4SQ4，YV4YV4失电，纵退结失电，纵退结束，束，YV5YV5得电，滑台作横向进给直到原点，压下行程开关得电，滑台作横向进给直到原点，压下行程开关SQOSQO，YV5YV5失电，完成一次工作循环。失电，完成一次工作循环。 起动后，滑台要做连续循环，按动停止按钮起动后，滑台要做连续循环，按动停止按钮SB2SB2后，滑台后，滑台要返回原点才能停止。要返回原点才能停止。训练训练PLCPLC控制系统设计的基本原则；系统设计的主要控制系统设计的基本原则；系统设计的主要内容以及系统
5、设计与调试的主要步骤。内容以及系统设计与调试的主要步骤。训练组合机床动力滑台控制系统的编程与实现。训练组合机床动力滑台控制系统的编程与实现。3 3 培养综合性工作任务的实施能力。培养综合性工作任务的实施能力。PLCPLC控制系统编程与实现控制系统编程与实现 在设计在设计PLCPLC控制系统时，应遵循以下基本原则：控制系统时，应遵循以下基本原则： PLC PLC的选择除了应满足技术指标的要求外，还应重点考虑该公司产品的选择除了应满足技术指标的要求外，还应重点考虑该公司产品 的技术支持与售后服务的情况。的技术支持与售后服务的情况。 最大限度地满足被控对象的控制要求。最大限度地满足被控对象的控制要求
6、。 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维 修方便。修方便。 保证控制系统的安全、可靠。保证控制系统的安全、可靠。 考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLCPLC容量时，应适当留有裕容量时，应适当留有裕 量。量。 对于不同的用户要求的侧重点有所不同，设计的原则应有所区别。对于不同的用户要求的侧重点有所不同，设计的原则应有所区别。三三.相关知识相关知识 根据生产设备或生产过程的工艺要求，以及所提出的各项控制指根据生产设备或生产过程的工艺要求，以及所提出的各项控制指 标与经济预算，首
7、先进行系统的总体设计。标与经济预算，首先进行系统的总体设计。 根据控制要求基本确定数字根据控制要求基本确定数字I/OI/O点和模拟量通道数，进行点和模拟量通道数，进行I/OI/O点初点初 步分配，绘制步分配，绘制I/OI/O使用资源图。使用资源图。 进行进行PLCPLC系统配置设计，主要为系统配置设计，主要为PLCPLC的选择。的选择。 选择用户输入设备选择用户输入设备( (按钮、操作开关、限位开关、传感器等按钮、操作开关、限位开关、传感器等) )、输、输 出设备出设备( (继电器、接触器、信号灯等执行元件继电器、接触器、信号灯等执行元件) )以及由输出设备驱动的以及由输出设备驱动的 控制对象
8、控制对象( (电动机、电磁阀等电动机、电磁阀等) ) 。 设计控制程序，在深入了解与掌握控制要求、主要控制的基本方设计控制程序，在深入了解与掌握控制要求、主要控制的基本方 式以及应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等方式以及应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等方 面情况之后，对较复杂的控制系统，可用状态流程图的形式全面地表面情况之后，对较复杂的控制系统，可用状态流程图的形式全面地表 达出来。达出来。 了解并遵循用户要求，重视人机界面的设计，增强人机间的友好了解并遵循用户要求，重视人机界面的设计，增强人机间的友好 关系。设计操作台、电气柜及非标准电器元部件。编写设计
9、说明书及关系。设计操作台、电气柜及非标准电器元部件。编写设计说明书及 使用说明书。使用说明书。 三三.相关知识相关知识三三.相关知识相关知识PLCPLC控制系统的设计与调试主要步骤。控制系统的设计与调试主要步骤。 深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求。深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求。 确定确定I/OI/O设备。设备。 选择合适的选择合适的PLCPLC类型。类型。 I/OI/O地址分配。地址分配。 设计应用系统的设计应用系统的PLCPLC梯形图程序。梯形图程序。 将程序输入将程序输入PLCPLC。 软件调试。软件调试。 现场调试。现场调试。 编制技术文件。编制技术文件。三三.相
10、关知识相关知识图图5-2 PLC5-2 PLC控制系统设计与调试的主要步骤控制系统设计与调试的主要步骤 能够用中断功能处理的特定事件称为能够用中断功能处理的特定事件称为中断事件中断事件。S7-200 PLCS7-200 PLC为每个中断事为每个中断事件规定了一个中断事件号。影响中断事件而执行的程序称为件规定了一个中断事件号。影响中断事件而执行的程序称为中断服务程序中断服务程序，把中断事件号和中断服务程序关联起来才能执行中断处理功能。把中断事件号和中断服务程序关联起来才能执行中断处理功能。中断指令主要包括以下几种：中断指令主要包括以下几种： ENIENI（全局允许中断）（全局允许中断）：功能是全
11、局地开放所有被连接的中断事件，允许：功能是全局地开放所有被连接的中断事件，允许 CPUCPU接受所有中断事件的中断请求。接受所有中断事件的中断请求。 DISIDISI（全局禁止中断）（全局禁止中断）：功能是全局地关闭所有被连接的中断事件，禁止：功能是全局地关闭所有被连接的中断事件，禁止 CPUCPU接受所有中断事件的中断请求。接受所有中断事件的中断请求。 ATCHATCH（中断连接）（中断连接）：功能是建立一个中断事件：功能是建立一个中断事件EVNTEVNT与一个标号为与一个标号为INTINT的中的中 断服务程序的联系，并对该中断事件开放。断服务程序的联系，并对该中断事件开放。 三三.相关知识
12、相关知识2.2.拓展知识拓展知识 中断指令中断指令 图图5-3 ATCH5-3 ATCH梯形图符号梯形图符号三三.相关知识相关知识 DTCHDTCH（中断分离）（中断分离）：功能是取消某个中断事件：功能是取消某个中断事件EVNTEVNT与所有中断程序的关与所有中断程序的关联，并对该中断事件禁止。联，并对该中断事件禁止。图图5-4 DTCH5-4 DTCH梯形图符号梯形图符号 RETIRETI（中断返回）和（中断返回）和CRETICRETI（中断返回）（中断返回）功能是：当中断结束时，通过中功能是：当中断结束时，通过中断返回指令退出中断服务程序，返回到主程序。断返回指令退出中断服务程序，返回到主
13、程序。RETIRETI是无条件返回指令，是无条件返回指令，CRETICRETI是有条件返回指令。是有条件返回指令。三三.相关知识相关知识CPUCPU型号型号CPU221CPU221CPU222CPU222CPU224CPU224CPU226CPU226可连接的中断可连接的中断事件数事件数252531313434可连接的中断可连接的中断事件数事件数0 01212，19192323，272733330 02323，272733330 03333在在S7-200 PLCS7-200 PLC的的CPU22XCPU22X中，可连接的中断事件及中断事件号见表中，可连接的中断事件及中断事件号见表5-25-2
14、所示。所示。表表5-2 5-2 可连接的中断事件表可连接的中断事件表 根据控制系统的设计要求，根据控制系统的设计要求，PLCPLC外部输入设备外部输入设备( (如按钮和行程开关如按钮和行程开关) )可可以直接作为以直接作为PLCPLC的输入。直流电磁铁的工作电流小于的输入。直流电磁铁的工作电流小于1A1A，可直接用，可直接用PLCPLC的的输出器件驱动。电磁铁输出器件驱动。电磁铁YVYV电源电压为电源电压为24V24V直流电压，且无高速动作要直流电压，且无高速动作要求，故求，故PLCPLC的输出形式可采用继电器、晶体管型中任意一种。的输出形式可采用继电器、晶体管型中任意一种。 根据控制系统的设
15、计要求，考虑到系统的扩展和功能，选用一台晶根据控制系统的设计要求，考虑到系统的扩展和功能，选用一台晶体管输出结构的体管输出结构的CPU224CPU224小型小型PLCPLC作为控制核心，作为控制核心，CPU224CPU224的的I/OI/O点数为点数为2424点点(14(14入、入、1010出出) )。四、任务分析四、任务分析PLCPLC控制系统编程与实现控制系统编程与实现1 1、设计、设计PLCPLC的的I/OI/O地址分配表地址分配表输入输入I/OI/O功能功能输出输出I/OI/O功能功能SB1SB1I0.0I0.0停止按钮停止按钮KAKAQ0.0Q0.0主轴（主轴（KM1KM1）SB2S
16、B2I0.1I0.1起动按钮起动按钮YV1YV1Q0.1Q0.1快进、工进快进、工进SQ0SQ0I0.2I0.2原点原点YV2YV2Q0.2Q0.2工进工进SQ1SQ1I0.3I0.3工进工进YV3YV3Q0.3Q0.3横退横退SQ2SQ2I0.4I0.4终点停终点停YV4YV4Q0.4Q0.4纵退纵退SQ3SQ3I0.5I0.5纵退纵退YV5YV5Q0.5Q0.5横进横进SQ4SQ4I0.6I0.6横进横进表表5-3 5-3 液压动力滑台液压动力滑台I/OI/O地址分配表地址分配表五、任务实施五、任务实施五、任务实施五、任务实施2 2、设计、设计PLCPLC电气接线图电气接线图图图5-5 5
17、-5 液压动力滑台液压动力滑台PLCPLC电气接线图电气接线图五、任务实施五、任务实施3 3、设计自动循环工艺流程图、设计自动循环工艺流程图图图5-6 5-6 液压动力滑台自动循环工艺流程图液压动力滑台自动循环工艺流程图五、任务实施五、任务实施4 4、程序设计、程序设计 图图5-6 5-6 液压动力滑台控制参考程序液压动力滑台控制参考程序 按照图按照图5-5 5-5 液压动力滑台液压动力滑台PLCPLC电气接线图进行接线安装。安装方法及要电气接线图进行接线安装。安装方法及要求与继电求与继电- -接触器电路相同。接触器电路相同。 连接好连接好PLCPLC输入输出接线，启动输入输出接线，启动STE
18、P7 Micro/WIN32STEP7 Micro/WIN32编程软件。编程软件。 打开梯形图编辑器，录入程序并下载到打开梯形图编辑器，录入程序并下载到PLCPLC中，使中，使PLCPLC进入运行状态。进入运行状态。 按照控制要求与自动循环方式运行系统，相应操作输入设备或信号，观按照控制要求与自动循环方式运行系统，相应操作输入设备或信号，观察系统运行结果，若系统未能完成相应动作，应检查相应的电气系统接线察系统运行结果，若系统未能完成相应动作，应检查相应的电气系统接线是否正确，检查程序设计与录入中是否存在错误，直到完全正确运行为是否正确，检查程序设计与录入中是否存在错误，直到完全正确运行为止。止
19、。五、任务实施五、任务实施 5 5、液压动力滑台控制系统电气安装、液压动力滑台控制系统电气安装6 6、液压动力滑台控制系统程序编制、液压动力滑台控制系统程序编制7 7、液压动力滑台控制系统运行调试、液压动力滑台控制系统运行调试六、评分标准六、评分标准任务名称：组合机床动力滑台控制系统编程与实现 组别：项目配分考核要求扣分标准扣分记录得分电路设计电路设计4040分分根据给定的控制电路图，根据给定的控制电路图，列出列出PLCPLC输入输入/ /输出元件地输出元件地址分配表，设计梯形图及址分配表，设计梯形图及PLCPLC输入输入/ /输出接线图，根输出接线图，根据梯形图，列出指令表据梯形图，列出指令
20、表(1)(1)输入输入/ /输出地址遗漏或写错，每处扣输出地址遗漏或写错，每处扣2 2分分(2)(2)梯形图表达不正确或画法不规范，梯形图表达不正确或画法不规范，每处扣每处扣3 3分分(3)(3)接线图表达不正确或画法不规范，接线图表达不正确或画法不规范，每处扣每处扣3 3分分(4)(4)指令有错误，每条扣指令有错误，每条扣2 2分分故障点查找故障点查找及排除及排除3030分分按照按照PLCPLC输入输入/ /输出接线图输出接线图在模拟配线板上正确安装在模拟配线板上正确安装元件，元件在配线板上布元件，元件在配线板上布置要合理，安装要准确紧置要合理，安装要准确紧固。配线美观，下入线槽固。配线美观
21、，下入线槽中且有端子标号，引出端中且有端子标号，引出端要有别径压端子要有别径压端子(1)(1)元件布置不整齐、不均匀、不合理，元件布置不整齐、不均匀、不合理，每处扣每处扣1 1分分(2) (2) 元件安装不牢固、安装元件时漏装元件安装不牢固、安装元件时漏装螺钉，每处扣螺钉，每处扣1 1分分(3) (3) 损坏元件，扣损坏元件，扣5 5分分(4) (4) 电动机运行正常，如不按电路图接电动机运行正常，如不按电路图接线，扣线，扣1 1分分(5)(5)布线不入线槽、不美观，主电路、布线不入线槽、不美观，主电路、控制电路每根扣控制电路每根扣0.50.5分分(6)(6)接点松动、露铜过长、反圈、压绝接点
22、松动、露铜过长、反圈、压绝缘层，标记线号不清楚、遗漏或误标，缘层，标记线号不清楚、遗漏或误标，引出端子无别径压端子，每处扣引出端子无别径压端子，每处扣0.50.5分分(7)(7)损伤导线绝缘或线芯，每根扣损伤导线绝缘或线芯，每根扣0.50.5分分(8)(8)不按不按PLCPLC控制控制I/OI/O接线图接线，每处接线图接线，每处扣扣2 2分分运行调试运行调试2020分分熟练操作键盘，能正确地将熟练操作键盘，能正确地将所编写的程序下载到所编写的程序下载到PLCPLC；按照被控设备的动作要求进按照被控设备的动作要求进行模拟调试，达到设计要求行模拟调试，达到设计要求(1) (1) 不熟练录入指令，扣
23、不熟练录入指令，扣2 2分分(2)(2)不会用删除、插入、修改等命令，每不会用删除、插入、修改等命令，每项扣项扣2 2分分(3)1(3)1次试车不成功扣次试车不成功扣4 4分，分，2 2次试车不成次试车不成功扣功扣8 8分，分，3 3次试车不成功扣次试车不成功扣1010分分安全、安全、文明工作文明工作1010分分(1)(1)安全用电，无人为安全用电，无人为损坏仪器、元件和设损坏仪器、元件和设备备(2)(2)保持环境整洁，秩保持环境整洁，秩序井然，操作习惯良序井然，操作习惯良好好(3)(3)小组成员协作和谐小组成员协作和谐，态度正确，态度正确(4)(4)不迟到、早退、旷不迟到、早退、旷课课(1)
24、(1)发生安全事故，扣发生安全事故，扣1010分分(2)(2)人为损坏设备、元器件，扣人为损坏设备、元器件，扣1010分分(3)(3)现场不整洁、工作不文明，团现场不整洁、工作不文明，团队不协作，扣队不协作，扣5 5分分(4)(4)不遵守考勤制度，每次扣不遵守考勤制度，每次扣2525分分 总总 分分六、评分标准六、评分标准 有四台三相异步电动机，其顺序控制如下：有四台三相异步电动机，其顺序控制如下：M1M1动作动作10s10s后后M2M2、M3M3启动，启动，M1M1动作动作15s15s后后M4M4动作，动作，M1M1的循环动作周期为启动的循环动作周期为启动24s24s停停10s10s，M2M2的循环动作周期为启动的循环动作周期为启动16s16s停停18s18s，M3M3的循环动作周期为启动的循环动作周期为启动5s5s停停29s29s，M4M4的循环动作周期为启动的循环动作周期为启动15s15s停停15s15s。设计地址表、电气原理。设计地址表、电气原理图及控制程序，并安装运行。图及控制程序，并安装运行。七、任务训练七、任务训练PLCPLC控制系统编程与实现控制系统编程与实现