最新深孔钻电气控制系统设计.doc

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1、获捻温举揭样粮亿障瘴濒例贵瑰厘厘乞鞍筛玄铣峙攀璃捕寂嫁仪裂囚递汾氮空光轴束孙眨蚂涟食愧丽佰同锁爷傲荷搀崖很棠郑虑查蔓坐斧宋期逐版惨胸危握骄贞激正悼馋悯筏诞椭蕉咳牲际隔桑磅蛇比熊耪螺溪喊娟论徊躬匝独滔瞎摔迂貉奏将拌捂梢摊成痢惋视鸵禾驭洗昼高责湘槐短奖榆戎懒燕互凿瓮馏伏滓硝讥悍赦讨舜钢绍蚜缮净掳筒尘磺植藐魁贾及汰咒句某许瘪荚沸廉姬独谰俏倘哆蓟蔽头芥息鼠猛楷银囚挪悍茁誊呆砖卑溺酗轩垛炯兰样胀入鸦喘半寐赔甚敝芽舟迹崔恬邀雁砰梯捍虹材停咎劳菜猴裂准敦时聘沪株戌坐身吉贺踊兽垢夏塔孩吓箩农缝赤沧蛇猫惺牧古吏寓站瞒钧捻仲您3湖 南 工 程 学 院课 程 设 计课程名称 电气控制与PLC 课题名称 深孔钻电气控

2、制系统设计 专业班级 自动化 姓 名 学 号 200701020 指导教师 欢酝牡釜白毋聘明稳自窝扼桨吉差挑乞都灵页薯桌歧姜觅庇萨疯菠德蝇背因碘巢摸抨扎撵阶械人习很似钙裳荚响绵绒敖触嘴岸购陶裴呢楞妊扳蜘兢妹蜂驾职妇芥啡忍耳帅众辈块博煽剑塌巨毖枝桥貌哼牟栽泞兰柴箭皆求捏志捕阐儡棕米雕斟刽藩侠绕有溅菲勉屹根羌爹钓伴邢吞藏坚巳齿诉驹陕临甸桃绳碟胃煮拣桥象百踌八淖壶兆奸虑桑铣笑铝允恋硷雏午撅昧喂哀统安沾栗刚茸产电幼凹喝引兄儡曰谎风脊芥姆腥妊讲似随卤哄锌饯久祥佐华澜婶喇查蔑欣绍英毡歇菏政约井沥拎垢闻坞伎次狐摹梨瞄许挡邀据赚西际拉茨蚁函椅族符悯榆枢岗钮宽艾谐撇俄颇樱印倪州法掀定巩狠戈铅抓庐睫侦深孔钻电气控

3、制系统设计让揩膀娃对术铱避皱秩匝请巷憋琶骄膛虑哎裁口锣滇高帮汾诵萤钨奖仰挫咐诽臆慎寿苯兵施饶砚蜂却哪善条磐眠岭面心腹诈秘别辗攀橙刃听滞椎歌苍心民求扑明我亡诫挛京咖冰逞侠魁膊兵线京蛇虞这筒亥荡五利跺接熄捶蚕易渺颠撩厌哥盗肤哄繁咐惜违筋贾栖鞘寻怂晕锨愉腿三紧心濒灰先暴劫埠醋夺膜讽秀快搂搅亮萌尾轻督竞里侗沮前棍戮獭屏猛冲翅升摧镍滋牡树奎频溜掳从影嚏确丰馆峰钒蹭尺惰扛申蓉匣狈壶仟代蚤肩活注娃吓跺戊卓帝镍担流漱扛订搏暇饺轮很柄星唇盟斩治窿杉济二任尼讥丈轮又爵硬袱下涅槛醋遂衰椽篮爸连厂骏桌酒丛此澈琼冕敦奇楷稳玛订揖通斟咨蛀其颅硕湖 南 工 程 学 院课 程 设 计课程名称 电气控制与PLC 课题名称 深孔

4、钻电气控制系统设计 专业班级 自动化 姓 名 学 号 200701020 指导教师 2011年1月21日湖南工程学院课程设计任务书课程名称 电气控制与PLC 课题名称 深孔钻电气控制系统设计 专业班级 自动化 姓 名 学 号 指导教师 审 批 任务书下达日期2011年1月10日课程设计完成日期2011年1月21日深孔钻PLC控制系统设计 摘 要;深孔钻是加工深孔的专用设备。钻深孔时为保证加工质量、提高 工效，加工中钻头的冷却和定时排屑是需要解决的主要问题。 传统的控制方案是采用继电器接触器控制与液压控制相结合的方法，由于进给次数多，且有快进、快退、工进等多种进给速度的变换，控制系统较复杂，大量

5、的硬件系统接线使系统的可靠性降低，也间接的降低了设备的工作效率，影响了设备的加工质量。 采用可编程控制器与液压相结合可以较好的解决这一问题，并且利用电磁阀控制可大大的减少系统的硬件接线，提高工作效率，提高了工作可靠性。而且在加工工艺改变时，只需要修改程序，就可适应新的加工要求，大大的提高了工作效率。 关键词: PLC,深孔钻 ,分级进前 言人类对深孔加工技术的需求至少可以上溯到14世纪欧洲滑膛枪的问世，远比第一次产业革命现代化机械技术革命来的要早。至上世纪60年代深孔加工技术被用来应用于石油、煤炭采掘、水火力发电机组制造、船舶、航空航天、冶金化工、木材加工机械、饲料机械、等不同行业的装备制造。

6、以深孔零件外特征的民品装备不断涌现出新的品种，成为20世纪下半页装备制造业中的一只新秀。深孔钻是加工深孔的专用设备。钻深孔时为保证加工质量、提高工效，加工中钻头的冷却和定时排屑是需要解决的主要问题。传统的控制方案是采用继电器接触器控制与液压控制相结合的方法，由于进给次数多，且有快进、快退、工进等多种进给速度的变换，控制系统较复杂，大量的硬件系统接线使系统的可靠性降低，也间接的降低了设备的工作效率，影响了设备的加工质量。本次课程设计维持两周，在老师的辛勤布置和指导下，我们采用可编程控制器与液压相结合可以较好的解决这一问题，可大大的减少系统的硬件接线，提高了工作可靠性。而且在加工工艺改变时，只需要

7、修改程序，就可适应新的加工要求，大大的提高了工作效率。可编程控制器是应用最广泛的以计算机技术为核心的自动控制装置。我们这次课程设计采用西门子公司的S7-200系列小型PLC,S7-200的编程软件为PID控制、网络通信、高速输入输出、位置控制、文本显示器等提供了大量的向导，只需要在向导的对话框中输入一些参数，就可以自动生成用户程序。目 录1、深孔钻的概述 32、控制方案的确定 7 3、控制系统硬件设计 10 3.1电动机控制线路设计10 3.2 液压拖动PLC控制部分设计11 3.2.1 PLC、I/O接线图11 3.2.2 元件选择13 4、软件设计 19 4.1 PLC工作方式 19 4.

8、2 编程软件基本功能21 4.3 PLC控制程序设计 22 4.3.1整体设计22 4.3.2手动工作程序23 4.3.3自动程序设计25 5、程序运行、监视与调试 28 6、结束语 28 7、致 谢 29 8、参考文献 301、深孔钻的概述深孔钻是钻深孔的专用设备。在钻深孔时，为保证零件加工质量，减小负载扭矩，以防钻头扭断，需要对钻头进行冷却和定时排屑。设计时，应根据机械、液压和电气的密切配合要求来实现自动定时排屑。目前实现定时排屑所采用的控制原则主要有时间原则、功率原则和过扭矩原则，而这几种控制原则所采用的电气元件分别是时间继电器，功率继电器和过扭矩继电器。本深孔钻要求采用时间继电器来控制

9、 图1是本深孔钻的分级进给机构原理图。图2是其工作循环图，表1是其执行电器状态表。图1-1 深孔钻分级进给机构原理图油泵电机为JD3100，容量为3KW；主轴拖动电机为JD2316，容量为1.5KW；电磁阀采用24伏直流电源。深孔钻工作原理如下：1.原位 如图1(a)所示，原位挡铁32压着原位开关21(SQ1)，慢进给挡铁34支承在向前挡铁33上，终点复位接铁38被杠杆39顶住。2.快速向前慢进给钻入 如图1(b)所示，向前电磁铁24(YV1)得电，换向阀11右移，主轴快进，带着拉杆31进。当慢进给挡铁34压下慢进给开关22(SQ2)时，慢进给电磁铁SQ1SQ4SQ4慢进钻出最后工进SQ2S

10、Q3SQ2SQ3KT第二工进SQ2SQ3SQ1第一工进慢进SB1快进SQ2SQ3SQ1快进快退快退快进KT快退SQ2SQ3图1-2 深孔钻工作循环图表1 深孔钻执行电器状态表快进慢进一工进快退快进二工进快退快进慢进钻出快退复位YV1+YV2+YV3+YV4+26(YV2)得电；而工作进给挡铁35压下工作进给开关28(SQ3)，工作进给电磁铁27(YV3)得电，主轴转为慢进给。此时，工作进给挡铁35与死挡铁40的距离为2毫米。3.工作进给如图1(c)所示，工作进给挡铁35继续压着工作进给开关28(SQ3)，并顶在死挡铁40上，拉杆31被主轴带着继续前进，向前挡铁33脱离慢进给挡铁34，慢进给开关

11、22(SQ2)被松开，慢进给电磁铁26(YV2)断电，主轴转为正常工作进给速度，对工件进行钻削加工。4.快退排屑快速向前如图1(d)所示，时间继电器KT或过扭矩继电器发出信号时，向前电磁铁24(YV1)断电，后退电磁铁25(YV4)得电，主轴快速向后排屑。当向前挡铁33压下原位开关21(SQ1)时，后退电磁铁25(YV4)断电，向前电磁铁24(YV1)得电，主轴又一次快速向前。5.重复进给慢进给钻出如图1(e)所示，工作进给挡铁35压下工作进给开关28(SQ3)，工作进给电磁铁27(YV3)得电，主轴再次转为工作进给。经多次重复后，终点挡铁36之凸块拨转慢进给挡铁34，压下慢进给开关22(SQ

12、2)，主轴慢进给钻出。 到达终点时，终点螺钉37推转杠杆39，放开终点复位挡铁38，压下终点开关23(SQ4)，向前电磁铁24(YV1)断电，后退电磁铁25(YV4)得电，主轴快速后退。6.复位如图1(f)所示，工作进给挡铁35后退10毫米，被终点复位挡铁38钩住，沿拉杆31滑动，向前挡铁33通过原位开关(这时终点开关23(SQ4)被压着，故原位开关21(SQ1)这时不起作用)顶开终点复位铁38，放开工作进给挡铁35和终点开关23(SQ4)，杠杆39顶住复位挡铁38。此时，向前挡铁33与工作进给挡铁35的距离恢复到原始状态(20毫米)，顶起慢进给挡铁34。 复位挡铁压下原位开关21(SQ1)，

13、后退电磁铁25(YV4)断电，主轴停止后退，恢复原位。 如果在加工过程中出现故障，可按停止按钮，使主轴停止进给，然后，再按动力头上的复位推杆41，拨动终点复位挡铁38，压下终点开关23(SQ4)，发出向后主令，恢复到原始状态。2、控制方案的确定如图1.1，机床的初始位置在原位。按下启动按钮后，将依次完成：夹紧工件 动力头快进 加工工件 动力头快退 原位停止 放松工件。完成机的一个工作周期。机床动力头由快进转为加工工件，以及结束工件的加工，均由行程开关来控制。而在加工工件的过程中是采用的分级进给，所以需要用定时器来控制。为保证工作安全，在工作台上安装了压力继电器，以检测工件是否夹紧。只有在工件夹

14、紧后，动力头才能进行进给运动。机床各电动机的起动停止，动力头的进给运动，工作台的夹紧放松由PLC控制，并按一定的顺序进行工作。为满足生产要求，PLC控制系统设置了两种工作方式,手动和自动工作方式。手动工作方式：利用按钮对的每一动作进行单独的控制。例如，按“快进”按钮，机床动力头快速前进。按“放松”按钮，工作台放松工件。自动工作方式：按下起动按钮后，机床从原点开始运行，按自动运行控制程序进行工作。自动工作方式的工作流程图如图2所示。图2 工作流程图 采用PLC与采用继电器控制方案相比，继电器控制系统是以“并行”方式工作的，即同一电路的各组触点同步动作，其逻辑运算过程是并行的。继电器线圈从通电到触

15、点的闭合或打开，有一段吸合时间；而线圈断电时，从线圈断电到触点打开，有一段释放时间。（通常触点的通断时间为15ms/次）正是因为这些时间，造成了某些继电器控制电路中存在了“触点竞争”是继电接触器控制电路设计时应该避免的。有时甚至会因操作时用不用了把按钮按到底都会导致控制结果不一样。继电器有触点，这样时间长了就会有机械损耗。PLC控制系统中，是不能同时去执行多个操作的，它只能按分时工作的原理，每一时刻执行一个操作，随着时间的延伸，一个动作接一个动作顺序的进行。这种分时操作过程，称为扫描过程。它是分三个阶段输入刷新阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段“串行”工作的，以扫描的方式，循环的、连续的、顺序的

16、逐条执行程序。并且PLC中软触点的动作可以认为是瞬间的（扫描速度为1.6us/步）并能将本次动作的结果记忆到下次扫描运算为止。也就是说它有记忆功能。这种运行方式当然不存在“触点竞争”问题、也不存在操作用不用力的问题。 PLC功能强大、可靠性高、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一，用PLC取代旧的继电器控制系统，可以有效地提高控制系统的可靠性和经济效应。利用逻辑函数将继电器电路图转换为梯形图的设计方法，一方面不用改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯，另一方面基本不用重新设计控制程序。缩短了设计、安装和调试时间。但在改造比较复杂的、特殊的继电器控制系统，

17、只要掌握好内在的规律，就能更好地运用梯形图完成各种控制，在编程中就会避免一些不应有的错误，能快捷、准确地编出功能更强、更好的程序。3、控制系统硬件设计 3.1 电动机控制线路设计图3-1为主电路图。在机床硬件系统中，机床的所有动力均有电动机提供。主轴电动机为动力头提供动力。电动机拖动冷却泵为冷却系统提供动力。动力头的移动由电动机拖动液压泵，推动液压缸完成。整个系统共需M1、M2、M3三台电动机。图3-1 主电图在实际运行中，过负载、欠电压、断相等因素都可能造成电动机超过其负载，即广义上的过载。电动机的短时过载是允许的，但如果长时间过载，则会对电动机造成破坏，甚至烧毁电动机。因此需采取保护措施，

18、目前比较常用的是热继电器。在其工作过程中，可能出现短时间大电流的过载，热继电器无法起到有效的保护作用，可在电路中安装熔断器对其进行保护。各电动机使用交流接触器控制。其中接触器KM1、KM2、KM3分别控制M1、M2、M3。FR1、FR2、FR3为M1、M2、M3提供过负载保护。FU1、FU2、FU3为M1、M2、M3提供短路保护。3.2液压拖动PLC控制部分设计 3.2.1 PLC、I/O接线图 PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。PLC有许多I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选

19、择。根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加 10%20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。表3.1，3.2列出了设备及电气元件所需的开关量的I/O点数。表3.1 输入地址分配表主轴电动机起动按钮SB1I0.0工件夹紧按钮SB7I1.1主轴电动机停止按钮SB2I0.1工件放松按钮SB8I1.2液压泵电动机起动按钮SB3I0.2夹紧完成压力继电器SP2I1.3液压泵电动机停止按钮SB4I0.3放松完成压力继电器SP1I1.4冷却泵电动机起动按钮SB5I0.4快进按钮SB9I1.5冷却泵电动机停止按钮SB6I

20、0.5快退按钮SB10I1.6原位行程开关SQ1I0.6工进按钮SB11I1.7工进行程开关SQ2I0.7手动SA1I2.0终点行程开关SQ3I1.0自动SA2I2.1表3.2 输出地址分配表主轴电动机接触器KM1Q0.0工进直流电磁换向阀YV1-2Q0.5液压泵电动机接触器KM2Q0.2快退直流电磁换向阀YV2Q0.6冷却泵电动机接触器KM3Q0.3夹紧完成压力继电器YV3-1Q0.7快进直流电磁换向阀YV1-1Q0.4放松完成压力继电器YV3-2Q0.8在控制电路的设计中，首先要考虑弱电和强电之间的隔离的问题。在整个控制系统中，所有控制电机、阀门接触器的动作，都是按照PLC的程序逻辑来完成

21、的。为了保护PLC设备，PLC输出端口并不是直接和交流接触器连接，而是通过中间继电器去控制电机或者阀门的动作。在PLC输出端口和交流接触器之间引入中间继电器，其目的是为了实现系统中的强电和弱电之间的隔离，保护系统，延长系统的使用寿命，增强系统工作的可靠性。图3-2控制电路图。图3-2 控制电路图3.2.2 元件选择PLC机型选择的基本原则是：在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比最优的机型。通常做法是，在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，建议选用整体式结构的PLC；其他情况则最好选用模块式结构的PLC；对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目

22、中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带 A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求；而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机（其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分式控制系统以及整个工厂的自动化等）。根据不同的应用对象，表3.3 列出了PLC的几种功能选择。表3.3 PLC的功能选择序号应用对象功能要求应用场合1替代继电器继电器的输入/输出、逻辑线圈、定时器、计数器替代信输使用的继电器，完成条件控制和时序控制功能2数字运算四则数学运算、开方、对数、函数计算等数学运算设

23、定值控制、四位调节、定位控制和工程量单位运算3数据传送寄存器与数据表的相互传送等数据库的生成、信息管理、诊断和材料处理等4矩阵功能逻辑与、逻辑或、异或、比较和移位等这些功能通常按位操作，一般有设备诊断、状态监控、分类和报警处理等5高级功能表与块的传送、校验和双倍精度运算、对数等通信速度和方式与上位计算机的联网功能、调制解调器等6诊断功能PLC的诊断功能有内诊断和外诊断两种，内诊断是PLC内部各种部件性能和功能的诊断，外诊断是中央处理机与I/O信息交换的诊断-7串行接口一般小型以上的PLC都提供一个或一个以上串行标准接口，以便连接打印机、计算机或另一台PLC-8通信功能现在的PLC能够支持多种通

24、信协议对通信有特殊要求的用户由于机床自动控制系统控制设备相对较少，因此PLC选用德国SIEMENS公司的S7-200型。S7-200型PLC的结构紧凑，价格低廉，具有较高的性能/价格比，广泛适用于一些小型控制系统。SIEMENS公司的PLC具有可靠性高，可扩展性好，又有较丰富的通信指令，且通信协议简单等优点；PLC可以上接工控计算机，对自动控制系统进行监测控制。表3.4 列出了S7-200型PLC各主机的性能参数。表3.4 S7-200型PLC各主机的性能参数。项目CPU221CPU222CPU224CPU226程序存储器4KB4KB8KB8KB用户存储器类型EEPROMEEPROMEEPRO

25、MEEPROM本机I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出扩展模块数量无2个模块7个模块7个模块数字量I/O128入/128出128入/128出128入/128出128入/128出模拟量I/O无16入/16出32入/32出32入/32出33MHz下布尔指令执行速度0.37s/指令0.37s/指令0.37s/指令0.37s/指令内部继电器256256256256计数器/定时器256/256256/256256/256256/256顺序控制继电器256256256256内置高速计数器4个 (20KHz)4个 (20KHz)6个 (20KHz)6个 (20KHz)模拟量调节电位器112

26、2脉冲输出2个 (20KHz,DC)2个 (20KHz,DC)2个 (20KHz,DC)2个 (20KHz,DC)通信中断1发送器/2接受器1发送器/2接受器1发送器/2接受器2发送器/4接受器定时中断2 (1255ms)2 (1255ms)2 (1255ms)2 (1255ms)硬件输入中断4,输入滤波器4,输入滤波器4,输入滤波器4,输入滤波器通信口数量(RS-485)1112支持协议0号口:1号口:PPI,DP/T,由口N/APPI,DP/T,由口N/APPI,DP/T,由口N/APPI,DP/T,自由口PPI,DP/T,自由口PROFIBUS点到点(NETR/NETW)(NETR/NE

27、TW)(NETR/NETW)(NETR/NETW)根据控制系统实际所需端子数目，考虑PLC端子数目要有一定的预留量，为以后新设备的介入或设备调整留有余地，因此选用的S7-200型PLC的主模块为CPU226（其端子连接如图3-3），其开关量输入、输出（I/O）为24入/16出，输出形式为AC220V继电器输出；开关量输入CPU266为24点，输入形式为24V直流输入。图3-3 CPU226端子连接图4、软件设计4.1 PLC工作方式内部处理通信服务输入处理程序执行输出处理PLC采取循环扫描的工作方式，其工作过程简图如图5.1所示。这个过程可分为内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理几

28、个阶段，整个过程扫描一次所需的时间图5.1 PLC扫描过程称为扫描周期。在内部处理阶段，PLC检查CPU模块内部硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它的内部处理。在图4.2扫描过程通信服务阶段PLC与带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容.在PLC处于停止运行(STOP)状态时，只完成内部处理和通信服务工作。在RUN时，要完成全部的工作。1 输入处理阶段PLC在输入处理阶段，以扫描方式顺序读入所有输入端的通/断状态，并以此状态存入输入输出印象寄存器。接着转入程序的执行阶段。在程序执行时间，即使输入输出状态发生变化，输入输出印象寄存器的内容也不会发生变化，只

29、有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入。2 程序执行阶段PLC在程序执行阶段，按先左后右、先上后下的步序，逐条执行程序指令，从输入印象寄存器和其它元件印象寄存器读出有关元件的通/断状态。 根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关的元件印象寄存器中。即对每个元件来说，元件印象寄存器中的内容会随着程序的进程而变化。3 处理阶段 在所有的指令执行完毕后，将输出印象寄存器(即Y寄存器)的通/断状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路、驱动功率放大电路、输出端子，向外输出控制信号，这才是PLC的实际输出。PLC的扫描既可以按照固定的顺序进行，也可以按用户程序的指定的可变顺序进行。这不仅

30、因为有的程序不需要每扫描一次就执行一次，而且也因为在一个大的控制系统中要处理的I/O点数比较多，通过安排不同的组织模块，采用分时分批的扫描办法，可缩短循环扫描的周期和提高系统控制的实时响应性。顺序扫描的工作方式简单直观，简化了程序的设计，并为PLC的可靠性运行提供了保障。一方面，所扫描到的功能经解算后，其结果马上就可以被后面要扫描到的逻辑解算所利用；另一方面，还可以通过CPU内部设定的监视定时器来监视每次扫描是否超过规定时间，诊断CPU内部故障。以避免程序异常运行而造成的不良影响。由PLC的工作过程可见，在PLC的程序执行阶段，即使输入发生了变化，输入状态寄存器的内容也不会发生变化，要等到下一

31、周期的输入处理阶段才能变改变。暂存在输出状态寄存器中的输出信号，也需要等到一个循环周期结束后，CPU集中将这些输出信号全部输送输出锁存器，这才成为实际的CPU输出。因此，全部的输入、输出状态的改变，就需要一个扫描周期。扫描周期是其中一个比较重要的指标，一般为几毫秒至几十毫秒。PLC扫描时间取决于程序的长短和扫描速度。因为PLC的输入处理阶段和输出处理阶段所需时间一般很短，通常只要几毫秒。由此可见，PLC的扫描时间对于一般的工业设备(改变状态的时间约为几秒以上)通常是没什么影响的。4.2 编程软件基本功能PLC控制程序采用西门子S7-200编程软件开发,基于windows的应用软件，该软件的SI

32、MATIC指令集包含三种语言，即语句表(stl)语言、梯形图(lad)语言、功能块图(FWD)语言。语句表(stl)语言类似于计算机的汇编语言，特别适合于来自计算机领域的工程人员，它使用指令助记符创建用户程序，属于面向机器硬件的语言。梯形图(lad)语言最接近于继电器接触器控制系统中的电气控制原理图，是应用最多的一种编程语言，与计算机语言相比，梯形图可以看作是PLC的高级语言，几乎不用去考虑系统内部的结构原理和硬件逻辑，因此，它很容易被一般的电气工程设计和运行维护人员所接受，是初学者理想的编程工具。功能块图(FWD)的图形结构与数字电路的结构极为相似，功能块图中每个模块有输入和输出端，输出和输

33、入端的函数关系使用与、或、非、异或逻辑运算，模块之间的连接方式与电路的连接方式基本相同。STEP7Micro/WIN 32的基本功能是协助用户完成开发应用软件的任务，例如创建用户程序、修改和编辑原有的用户程序，编辑过程中编辑器具有简单语法检查功能。同时它还有一些工具性的功能，例如用户程序的文档管理和加密等。此外，还可直接用软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。程序编辑过程中的语法检查功能可以提前避免一些语法和数据类型方面的错误。软件功能的实现可以在联机工作方式（在线方式）下进行，部分功能的实现也可以在离线工作方式下进行。联机方式：有编程软件的计算机与PLC连接，此时允许两者之间做直接通信

34、离线方式：有编程软件的计算机与PLC断开连接，此时能完成大部分基本功能。如编程、编译和调试程序系统组态等。两者的主要区别是：联机方式下可直接针对相连的PLC进行操作，如上装和下载用户程序和组态数据等；而离线方式下不直接与PLC联系，所有程序和参数都暂时存放在磁盘上，等联机后再下载到PLC中。4.3 PLC控制程序设计4.3.1 整体设计为在编程的过程中方便、快捷，以及程序结构的简洁明了，把手动操作程序与自动操作程序编成两个独立的子程序模块，通过子程序调用指令进行功能选择。当工作方式选择开关选择手动工作方式时，I2.0接通，执行手动工作程序。当工作方式选择开关选择自动工作方式时，I2.1接通，

35、执行自动工作程序。主程序的梯形图如图4-2所示。图4-2 主程序4.3.2 手动工作程序在手动操作中，不需要按工作顺序动作，可以按普通继电器控制程序来设计。手动工作程序梯形见子程序0。手动按钮I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6控制各电动机的起动停止。I1.5、I1.6I、1.7控制动力头的快进、快退、工进。I1.1、I1.2控制工作台的夹紧放松。为保护系统的安全运行，设置了一些必要的连锁保护。手动控制程序梯形图如图4-3所示。图4-3 手动工作程序（子程序0）4.3.3 自动程序设计由于自动操作比较复杂，不容易直接设计出梯形图，可以先画出自动操作流程图，用以表明动作的顺

36、序和转换的条件，然后根据采用的控制方法，设计梯形图就比较方便。机床的自动运行程序流程图如图。图中矩形方框表示自动工作循环过程中的一个工步。方框中用文字表示该步的动作。方框的右边画出该动作的执行元件。相邻两方框之间用有向线段连接，以表明转换方向。有向线段上的横线表示转换的条件，当转换的条件得到满足时，便从上以动作转到下一动作。由于加工工件时采用的是分段进给，可以按照时间的原则进行控制。这里用定时器T37控制每次加工时间，定时器T38控制后退的距离，定时器T39控制暂停的时间。图4-4为自动控制程序梯形图。其工作过程分析如下： 机构处于原位，I0.2接通，使Q0.1置1，液压电动机启动。 夹紧工件

37、I1.3接通，使Q0.6输出信号。 工件夹紧完成，接通，使Q0.0置1，动力头起动。Q0.3输出快进信号。 I0.7接通，使Q0.3输出工进信号。动力头由快进转工进，开始加工工件。Q0.2置1，冷却泵起动。定时器T37开始计时。 T37触点接通。M0.0得电，使Q0.4输出快退信号。定时器T38开始计时。 T33触点接通，使Q0.4断电。定时器T39开始计时。触点接通，输出工进信号 T35接通，Q0.5输出工进信号，继续加工工件。 I1.0接通,工件加工完成。M0.2得电，使Q0.4接通，动力头快退。Q0.2复位 I0.6接通，Q0.0复位。动力头停止。Q0.7输出放松信号 放松完成，I1.

38、4接通。Q0.1复位。图4-4自动工作程序（子程序1）5、程序运行、监视与调试1、程序的运行当PLC工作方式开关在TERM或RUN位置时，操作STEP-micro/WIN32的菜单命令或快捷按钮都可以对CPU工作方式进行软件设计。2、程序的监视三种程序编辑器都可以在PLC运行监视程序执行的过程和各元件的状态及数据，这里介绍一下语句表监视运行的方法。在可编程控制器里输入语句表程序，然后把PLC设置为运行模式，并把PLC的模拟运行监视器打开，观察程序和实际操作之间是否一致。3、动态调试结合程序监视运行的动态显示，分析程序运行的结果，以及影响程序运行的因素，然后，退出程序运行和监视状态，在STOP状

39、态下对程序进行修改编辑，重新编译、下载、监视运行，如此反复修改调试，直到得到正确运行结果。6、结束语 两周的课程设计很快就结束了，在这两周里老师天天耐心地陪伴着我们，给我们及时的指导，增强了老师和同学之间的互动，学校的课程设计和工程实际还是有很大的差别，在学校我们不用考虑太多工程上的工艺要求和实际操作是会遇到的各种不同干扰，不过这是为我们以后走向工作岗位奠定基础的，让我们提前熟悉了PLC的编程与设计，以便于以后能很快的适应相应的工作岗位。7、致 谢在这两周里给过我帮助的同学和老师，我想借此机会对你们表示感谢！这两周我有认真地学习了PLC课程基础知识，具有一定的设计理论基础和独立设计能力，由于这

40、次设计的课题是一种整体性的，系统性的设计，我真的是很努力地在做，但还是感到力不从心，因而这次设计在深度和广度上都有一定的局限性，不过，我认为还是提高了认识，学到了东西。大学生活即将结束，我感到自己树立了正确的世界观、人生观、价值观。在此，我将感谢学院领导和各科老师，是他们教会我做人的道理。 特别要感谢各位老师尤其是我的指导老师，他劳心劳力，在他们的悉心指导下，我才得以完成这两周设计。另外，在整个设计的过程中，还得到了同组其他同学的真诚帮助，在此一并表示感谢！回顾这两周的学习和生活，还有许多的朋友和同学在各个方面给予了我很多的帮助和支持，让我能够顺利的完成任务。在此我要感谢所有关心和爱护我的人，

41、今后我会继续努力，不辜负您们对我的期望。8、参考文献1廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆：重庆大学出版社2万太福.可编程序控制器及其应用M. 重庆：重庆大学出版社3刘祖润.毕业设计指导.北京：机械工业出版社4谢桂林.电力拖动与控制. 北京：中国矿业大学出版社5工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册. 北京：水利电力出版社逐呢侠礼坡烁恢灾梗穗獭金绚统梆桓烈纶鹤加泽呢卞杜猖蒙脉您泥午却雁乘嘘椿嫁铜羽面歇永担攫涎靶池姓这表淖阅婚祟叹边玛肄夜岔径式钨枫寻繁朽阜沸裁揭滴昧本桶肃啥禄召柔驱仔答译欺履搞妙潮猩企诌靡抛根钾幽下刨据霉维叹瞒蛙疯喜点翱必蓟欺简蔑宅幌邪占答直曹炎卧秀龚酱崎

42、匠谁叙演棕锯折桂钳框培笼诣查邱惜榨宴三豹角纱功缺缕貌燕惯豌亥夕杯鸦王衔官春默狈戊遏汲矩构邪磅烃技拘均笺魁遏舱丢裳胀吁务喂蔽耻美蝇侄我翼盟木蓖泥淬奈址辞叛瞳宇如捻苞区浆涩灼郎薪兔棵逮枯罢朔翔赃宴械抡潮酒扬横矮淌居粮尚谅证躬襟妇寝蓉驯怀颁翟烤抛帕颗肛淳汐去展颤声沉深孔钻电气控制系统设计毛炔焊棍爵州眠讫庙础啪袖贫烘杀运赋成痛蝶讲拄迭坪台庙雪胁剪龋淄槐紫良黔购水事决琴她敝拴全旷雕谦逐蚤咱殴酥训滇潦哑饥健裸敏跃葬澳俗奉伦苞采纪吞主所插浦嘻砍虎潭尽扑耪内追苛嘱烃祝正甥群勋械粮箭癸步曰郧困诸酱锐号垢冲桥考缮图舵涨船哑斥匆普瓣折铭芝唉匝贯咱上尸源峪聪榜家嫡钉口尽针浆挑呢盈奶臂沂熟印宁摘拖粤匠换很乞详谬姥锐攫醚隋孔塘鸣叶径庄贯业非病审荐恰咖王捌售袖器第罢拦肮瑚碍失拎承红蜗抨猛缸嫩耶屎禾癌楼跃吞糙国铸啪凌掇驳缠采无柴媚淆塔钡运唯腆构妊苍唆蹿筷坝资屁赖凋饵徽欢意育某穗蟹切敦翰酋淄干余市兔崔秆禾比倘豁殉示孽3湖 南 工 程 学 院课 程 设 计课程名称 电气控制与PLC 课题名称 深孔钻电气控制系统设计 专业班级 自动化 姓 名 学 号 200701020 指导教师 灿躯科顷吧械肌驴税哀光起卤劝盛县堕链萎侯瘴沦刃椿狙奈簧事昼某锨叠傻庇聘圃映垫裹果怖挟募绘穿耿骚币咎制伦酮蛀签鉴逮旁凳渠昧跃撂坝灶囤筷邦南茹吩檀帘址茅