课程设计-采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路

第十四组题目：钻床主轴进给控制系统程序设计控制要求：钻头从初始位置开始向右进行钻深孔工作，钻孔过程中，钻头向右钻一段距离后返回初始位置，然后再向右钻一段距离后再返回初始位置，如此反复，完成钻深孔工作过程。

钻头初始位置在原点（光电开关SQ1处），按下启动按钮SB1,钻头进给至SQ2光电开关处后返回原点，然后再进给至SQ3光电开关处后返回原点，依此类推，最后返回原点停止，至此完成钻床主轴进给控制系统全过程。

工艺流程图：钻床主轴工作示意图按照任务书的要求，完成控制设计。

0.前言PLC = Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

编程序控制器简称PLC，是一种以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术、通信技术和传统的继电器控制技术而发展起来的新型工业控制装置，具有编程容易、体积小、使用灵活方便、抗干扰能力强、可靠性高等一系列优点，是专门为工业控制应用而设计的一种通用控制器，近年来在工业生产的许多领域，如冶金、机械、电力、石油、煤炭、化工、轻纺、交通、食品、环保、轻工、建材等工业部门得到了广泛的应用，已经成为工业自动化的三大支柱之一。

由于PLC的应用日益广泛，学习和掌握其原理与应用设计对于工业领域的广大科技工作者以及大专院校电气和机电等有关专业的学生而言很有必要目录0. 前言1. 课程设计的任务和要求 1.1 控制要求1.2 课程设计任务书1.3 设计思想2. 总体设计2.1 操作面板示意图2.2 端子分配图3. PLC程序设计3.1 顺序功能图3.2 PLC控制梯形图4. 程序模拟调试说明5. 结束语6. 参考文献1.1.3 设计思想满足设计要求，设备要求设置多种工作方式，手动和自动（包括连续，单周期）工作方式。

基于PLC的钻孔组合机床控制系统设计摘要：钻孔组合机床是一种常用的加工设备，其控制系统对于机床的工作效率和加工质量有着重要的影响。

本文基于PLC（可编程逻辑控制器）技术，设计了一种钻孔组合机床控制系统，并对系统进行了仿真和实验验证。

实验结果表明，该控制系统能够稳定可靠地控制钻孔组合机床的工作，并且具有较高的精度和效率。

关键词：PLC；钻孔组合机床；控制系统；仿真；实验验证一、引言钻孔组合机床是一种常用的加工设备，广泛应用于各行各业。

传统的钻孔组合机床控制系统多采用电磁继电器和电路控制的方式，具有控制精度低、可靠性差等缺点。

而PLC技术具有编程灵活、控制精度高、可靠性好等优点，因此在钻孔组合机床控制系统中得到了广泛应用。

本文基于PLC技术，设计了一种钻孔组合机床控制系统，并对系统进行了仿真和实验验证。

二、PLC钻孔组合机床控制系统的设计1.控制系统硬件设计PLC钻孔组合机床控制系统的硬件部分包括PLC主控模块、人机界面模块、执行机构模块等。

PLC主控模块实现对整个控制系统各部分的控制指令的解码和执行；人机界面模块为操作员提供了直观的控制界面；执行机构模块负责实际的加工操作。

2.控制系统软件设计PLC钻孔组合机床控制系统的软件部分主要包括控制程序的编写和参数设置。

控制程序的编写是整个软件设计的核心，包括自动控制程序、手动控制程序、故障检测程序等。

参数设置是根据具体的机床和工件进行的，包括钻孔深度、钻孔速度等参数的设置。

三、PLC钻孔组合机床控制系统的仿真为了验证设计的控制系统的正确性和可行性，本文进行了系统的仿真。

仿真结果表明，控制系统能够稳定可靠地控制钻孔组合机床的工作，并且具有较高的精度和效率。

四、PLC钻孔组合机床控制系统的实验验证根据仿真结果，设计了实验验证方案，并进行了实验。

实验结果表明，控制系统能够稳定可靠地控制钻孔组合机床的工作，实现了钻孔深度和钻孔速度的准确控制。

五、总结通过本文的研究，基于PLC的钻孔组合机床控制系统设计得到了较好的结果。

前言PLC的编程方法简单易学。

其中梯形图是使用的最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂。

近年来又发展了面向对象的顺控流程图语言，也称功能图，使编程更加简单方便。

而且PLC可靠性高，抗干扰能力强其大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，加上PLC充分考虑了工业生产环境电磁、粉尘、温度等各种干扰，在硬件和软件上采取了一系列抗干扰措施PLC有极高的可靠性；PLC的适应性很强，应用灵活，硬件配套齐全，用户使用方便；PLC的相关产品均成系列化生产，品种齐全，用户可根据自己的需要灵活选用，以满足系统大小不同及功能繁简各异的控制要求。

而且PLC 系统相对继电接触器控制系统，接线少，其主要功能是通过程序实现的，在需要改变设备的控制功能时，只要修改程序，修改接线的工作量是很小的。

而且可编程序控制器产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各硬件装置功用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。

可编程序控制器安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。

可编程序控制器有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。

PLC的功能非常强大，扩展能力强.PLC中含有数据巨大的可用于开关量处理的继电器类软元件，可轻松地实现大规模的开关量逻辑控制，这是一般的继电器系统所不能实现的。

PLC或其功能单元能方便地实现D/A、A/D转换及PID运算，实现过程控制、数字控制等功能。

PLC具有通讯联网功能，它不仅可以控制一台单机，一条生产线，还可以控制一个机群，许多个生产线。

它不但可以进行现场控制，还可以用于远程监控。

PLC 控制系统设计、安装、调试方便. PLC中相当于继电器接触器系统中的中间继电器、时间继电器、计数器等“软元件”数量巨大，又用程序代替硬接线，安装接线工作量少，设计人员只要具有PLC就可以进行控制系统设计并可在实验室进行模拟调试。

基于PLC的钻床加工控制系统设计摘要本文的重点是阐述了机械零部件在钻床加工中与电气控制系统PLC进一步的升级从而让钻床更加快速有效的工作。

重中之重是对那些过去普遍使用过时了的继电器控制线路老化问题、可靠性问题和故障排除复杂等问题进行控制系统改造。

所以，此次设计对大钻头和小钻头钻床电气控制系统的进一步优化，是利用把PLC 控制技术融合到优化改进方案里面去，用来提升大、小钻头钻床的工作性能。

大、小钻头钻床主要是用计算机来进行控制，管理，监视主机，应用可编程控制器西门子系列PLC S7-200为控制器，设计大、小两个钻头和旋转工作台，上位机是用组态王6.55软件完成PC和PLC之间的相互数据通信。

研究了大、小钻头钻床控制系统的控制方法，得到了大、小钻头钻床控控制系统的运行指标，提高了大、小钻头钻床控制系统运行的效率。

关键词：大、小钻头钻床，PLC，组态Design of Control System for Drilling Machine ProcessingBased on PLCABSTRACTThis paper mainly studies the mechanical parts processing drilling machine electric control system of the PLC, mainly to the traditional relay control circuit aging problem, the reliability and fault exclusion of complex control system transformation. Therefore, the design of big or small drill electric control system transformation of, will PLC control technology is applied to the transformation of the program, in order to improve the performance of duplex drill. Duplex drill used in computer as the control, management, monitoring host, the programmable controller of Siemens series S7-200 as the main controller, design size two drills and rotary worktable, PC using Kingview 6.55 to complete data communication between computer and PLC. In this paper, we study the big or small drilling machine control system control strategy, big or small headed drilling machine control system performance, improve the big or small drilling machine control system operation efficiency. According to the big or small drilling machine control system function implementation requirements and selection of motor and motor drive, and gives the block diagram of the system and the equipment circuit wiring diagram.KEY WORDS: Big or small Drilling Machine, PLC, King View目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 课题国内外发展状态 (2)1.2 课题研究目的及意义 (3)1.3 设计内容及安排 (3)第2章PLC工作原理和特性简介 (5)2.1 PLC工作原理 (5)2.2 PLC的特性 (6)第3章钻床系统硬件设计 (7)3.1 钻床控制系统要求 (7)3.1.1 工作要求 (7)3.1.2 工作方式及功能 (8)3.2 PLC选型 (8)3.3 I/O地址分配 (8)3.4 PLC外部接线图 (10)3.5 主电路图 (10)第4章钻床系统软件设计 (12)4.1 钻床控制系统分析 (12)4.2 钻头钻床梯形图程序的设计 (14)4.3 PLC总梯形图 (17)4.4 PLC指令表 (21)第5章组态设计及调试 (25)5.1 上位机软件设计概述 (25)5.2 组态软件的设计步骤 (25)5.3 设计监控画面 (26)5.4 定义数据变量 (27)5.5 变量动画连接 (29)5.6 运行调试 (32)结论 (36)谢辞 (38)参考文献 (39)外文资料翻译 (41)前言大、小钻头钻床是大部分工厂里普遍使用的金属切削机床，它的功能很强大，可以进行很多的各种各样种类形式的加工，如：钻孔、镗孔、铰孔及螺纹等。

plc课程设计专用钻床一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解PLC在专用钻床控制系统中的应用，理解PLC 的工作原理和编程方法，掌握使用PLC对专用钻床进行控制的基本技能。

在知识目标方面，学生需要了解专用钻床的结构和工作原理，掌握PLC的基本组成和工作方式，熟悉PLC编程软件的使用。

在技能目标方面，学生需要能够使用PLC编程软件编写简单的控制程序，能够对专用钻床进行控制系统的调试和维护。

在情感态度价值观目标方面，学生需要培养对新技术的兴趣和好奇心，树立正确的创新意识和团队合作精神。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括三部分：第一部分是专用钻床的结构和工作原理，包括钻床的主要组成部分、工作流程和控制要求；第二部分是PLC的基本组成和工作原理，包括PLC的结构、工作方式、编程软件的使用；第三部分是PLC在专用钻床控制系统中的应用，包括PLC程序的编写、调试和维护。

三、教学方法为了实现本节课的教学目标，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法等。

在讲授法方面，教师将利用多媒体教学资源，通过生动的语言和形象的比喻，讲解专用钻床的结构和工作原理，PLC的基本组成和工作原理，以及PLC编程的方法。

在案例分析法方面，教师将提供一些实际的案例，让学生通过分析案例，理解PLC在专用钻床控制系统中的应用。

在实验法方面，教师将学生进行实验，让学生通过实际操作，掌握PLC编程和控制系统调试的技能。

四、教学资源为了支持本节课的教学内容和方法，我们将准备多种教学资源，包括教材、多媒体资料、实验设备等。

教材将提供详细的知识点和编程方法，多媒体资料将通过图像和视频，生动地展示专用钻床的结构和工作原理，PLC的组成和工作方式，实验设备将用于学生的实际操作和练习。

五、教学评估本节课的教学评估将采取多元化方式进行，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

评估主要包括平时表现、作业、考试三个部分。

平时表现主要评估学生在课堂上的参与度、提问回答、小组讨论等，通过观察和记录，评价学生的学习态度和积极性。

plc钻床课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和结构组成，掌握钻床的基本操作流程。

2. 学生能够运用PLC编程实现对钻床的启动、停止、前进、后退等基本控制功能。

3. 学生能够了解并描述钻床的安全操作规程和相关电气知识。

技能目标：1. 学生能够运用PLC编程软件进行程序编写、调试和故障排查。

2. 学生能够独立完成钻床的PLC控制系统设计，实现基本控制功能。

3. 学生能够培养实际操作中问题分析和解决的能力，提高动手实践能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，增强对自动化控制技术的兴趣，激发学习热情。

2. 学生在团队合作中，培养沟通与协作能力，提高集体荣誉感。

3. 学生能够树立安全意识，养成严谨、负责任的工作态度。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学，注重培养学生的动手操作能力和实际应用能力。

学生特点：学生具备一定的电气基础和PLC编程知识，喜欢实践操作，对新技术充满好奇。

教学要求：教师需结合课程内容，采用任务驱动法，引导学生主动参与，注重理论与实践相结合，提高学生的综合应用能力。

在教学过程中，关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。

通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，为未来的职业发展打下坚实基础。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. PLC基本原理与结构：介绍PLC的工作原理、硬件结构、输入输出接口等，结合教材相关章节，为学生提供基础理论知识。

2. 钻床操作流程：讲解钻床的基本操作步骤，包括启动、停止、前进、后退等功能，让学生了解钻床在实际工作中的使用方法。

3. PLC编程控制：教授PLC编程软件的使用方法，使学生掌握编程、调试和故障排查技巧，结合教材实例进行讲解。

4. 钻床PLC控制系统设计：指导学生运用所学知识，独立完成钻床PLC控制系统的设计与实现，包括控制程序编写、调试等。

5. 安全操作规程与电气知识：强调钻床操作中的安全注意事项，讲解相关电气知识，提高学生的安全意识。

电气控制与可编程序控制器应用技术课程设计报告设计课题：采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路专业班级：自动化0812小组成员：张巍（08118085）指导教师：冯浩源设计时间：2013年3月30日采用PLC技术设计专用钻床控制系统的电气控制线路一、设计任务与要求1、任务：根据实验指导书中实验五所提供的有关专用钻床的技术要求，应用PLC技术设计出PLC电气控制图。

2、课程设计要求型PLC专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔，(1) 应用三菱FX2N通过设计和调试复杂系统的控制程序，控制程序的设计和调试方法；(2) 画出I/O分配图，及硬件接线图；(3) 画出梯形图和程序指令表；(4) 上机调试程序；(5) 写课程设计报告。

3、控制要求1)当用户按下启动按钮后，相应的钻床开始自动工作，直至工件一次加工（钻头规定为两个，即一次钻一对孔）完成后，钻头自动恢复初始位置，继续执行下一次加工；2)当一件工件加工全部完成（即钻孔全部钻好，本设计以6个钻孔为任务）后，钻床可自动返回至初始状态，为下一次启动加工做好准备。

二、方案设计与论证钻床是用钻头在工件上加工孔的机床。

通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。

即工件固定不动，刀具做旋转运动，但是，在本设计中是工件做旋转运动。

因此，设计的程序主要是控制刀具（即钻头）的运动，而且钻头应能根据钻孔的程度作出相应的响应，按照给定的顺序一步一步往下进行，使用步进顺序控制进行设计简单可行。

根据对两个钻头的控制方式的不同，本课程小组产生如下两个方案：方案一、钻头异步工作当钻床启动后，钻床工作台把工件夹紧，两个钻头同时工作钻孔，但是由于摩擦等因素，两钻头不可能同时钻孔完成。

于是，钻孔先完成的钻头先回到初始位置，然后该钻头向某一方向先旋转120°，继续执行钻孔操作；当另一钻孔完成一次钻孔后，也同方向旋转120°，继续执行钻孔任务。

当任意一个钻头钻够三个钻孔时，就停止工作，先回到初始状态。

石家庄铁道大学四方学院集中实践报告书课题名称专用钻床钻孔PLC 设计 姓 名 ** 学 号 2012**** 系、 部电气工程系 专业班级方**** 指导教师李**2014年12月31日※※※※※※※※※ ※※ ※※※※※※※※※※※※※ 2012级 PLC 课程设计目录第1章设计目的 (1)第2章设计要求 (1)第3章I/O分配表和接线图 (1)3.1PLC选型 (1)3.2I/O分配表 (2)3.3I/O接线图 (2)第4章PLC程序设计 (3)4.1梯形图设计 (3)4.2指令语句表 (4)第5章设计总结 (4)参考文献 (5)第1章设计目的熟悉常用控制电器的结构原理、用途，达到正确使用和选用的目的。

掌握电气控制电路的基本环节，具备阅读和分析电气控制电路图的能力。

具备独立设计简单电气控制电路的能力。

熟悉掌握PLC的工作原理与系统构成、指令系统、编程方法及PLC控制系统的设计。

具备应用PLC实现电气控制自动化要求的设计、安装、调试、故障处理能力。

第2章设计要求1）初始状态时，大小钻头位置均在上限X3=1（大），X5=1（小）；2）工件放好后，按下启动按钮X0=1，工件被加紧，Y0置1；3）当压力继电器X1=1时，大钻Y1、小钻Y3开始钻孔；4）当大小钻分别到达深度X2=1，X4=1时，大小钻开始上行，回到初始位置，此时，计数器C0加1；5）若没有钻完3对孔，则工件旋转120度Y5=1，旋转到位X6=1，又开始第二次钻孔；6）3对孔钻完，工件松开Y6=1，松开到位X7=1，系统返回初始状态。

请画出顺序功能图和梯形图。

第3章I/O分配表和接线图3.1plc选型三菱公司近年来推出的FX系列PLC有FX0、FX2、FX0S、FX0N、FX2C、FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC等系列型号。

FX0S的功能简单实用，价格便宜，可用于小型开关量控制系统；FX0N可用于要求较高的中小型控制系统；FX2N的功能最强，可用于要求很高的系统。

基于plc的钻床课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理及其在钻床控制中的应用。

2. 学生能够掌握钻床的基本操作流程及安全规范。

3. 学生能够描述钻床控制系统中常用的传感器和执行器的功能及其相互协作方式。

技能目标：1. 学生能够运用PLC编程软件设计简单的钻床控制程序。

2. 学生能够独立进行钻床操作，并利用PLC程序实现基本加工过程。

3. 学生能够分析并解决钻床运行过程中出现的常见问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化设备及PLC技术的兴趣，激发其探究精神。

2. 培养学生具备安全生产意识，养成严谨、规范的操作习惯。

3. 培养学生团队协作精神，提高沟通与交流能力。

课程性质：本课程为实践性较强的专业课，结合理论知识与实践操作，旨在提高学生对PLC在钻床控制领域的应用能力。

学生特点：学生已具备一定的电工电子基础知识，具备初步的编程能力，但对PLC在实际工程中的应用了解有限。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强化实践操作训练，提高学生的动手能力和解决问题的能力。

在教学过程中，关注学生的个体差异，提供个性化指导，确保课程目标的达成。

通过课程学习，使学生能够具备实际操作钻床并进行简单编程的能力。

二、教学内容1. PLC基础知识：- PLC的结构与工作原理- 常用PLC型号及其特点- PLC编程语言及编程方法2. 钻床结构与操作：- 钻床的主要部件及功能- 钻床的操作流程及安全规范- 钻床的日常维护与故障排除3. 钻床控制系统的设计：- 常用传感器及其在钻床控制中的应用- 执行器（如电磁阀、电机等）的工作原理及选型- PLC在钻床控制中的应用实例4. PLC编程与仿真：- 编程软件的安装与使用- 钻床控制程序的编写与调试- 基于PLC的钻床控制系统仿真5. 实践操作：- 钻床的现场操作与编程实践- 故障分析与处理能力的培养- 课程项目设计与实施教学内容安排与进度：1. PLC基础知识（2课时）2. 钻床结构与操作（2课时）3. 钻床控制系统的设计（2课时）4. PLC编程与仿真（4课时）5. 实践操作（6课时）教材章节及内容对应：1. 《PLC原理与应用》第1、2章2. 《金属切削机床》第3章3. 《自动化设备及控制》第4章4. 《PLC编程与仿真》第5、6章5. 结合课程项目，参照实践指导书进行操作三、教学方法为了提高教学效果，确保学生充分掌握基于PLC的钻床课程内容，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：- 在PLC基础知识、钻床结构与操作等理论教学中，采用讲授法进行知识传授。

毕业设计成果（产品、作品、方案）设计题目: 自动钻床PLC控制系统的设计二级学院航空电子设备维修学院专业电气自动化班级学号姓名指导教师诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在老师的指导下，独立完成所取得的成果。

尽我所知，设计中除特别加以标注的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。

本声明的法律结果由本人承担。

学生签名：指导教师签名：2016年12 月25 日2016 年 12 月 25 日目录1 概述 (5)1.1自动钻床概述 (5)1.2 PLC的特点 (5)1.3自动钻床的结构 (2)1.4 PLC的工作原理 (7)2 自动钻床PLC控制系统的总体设计思路 (4)2.1 自动钻床PLC设计要求 (4)2.2 自动钻床PLC整体设计 (11)3 自动钻床PLC控制硬件设计 (13)3.1 自动钻床PLC的I/O分配表 (13)3.2 自动钻床PLC接线图 (15)4 自动钻床PLC控制程序设计 (16)4.1 自动钻床PLC SFC程序图 (16)5 自动钻床PLC控制系统软硬件仿真及调试 (19)5.1 自动钻床PLC SFC程序仿真调试 (19)5.2 自动钻床系统接线与调试 (22)6 总结 (25)7 参考文献 (26)1 概述1.1自动钻床概述自动钻床是一种自动化钻孔平台，是指利用比目标物更坚硬、更锐利的工具通过旋转切削或旋转挤压的方式，在目标物上留下圆柱形孔或洞的机械和设备统称。

也有称为打孔机、钻孔机、打眼机、通孔机等。

通过对精密部件进行钻孔，来达到预期的效果，自动钻床有自动钻床和手动钻床，随着人力资源成本的增加；大多数企业均考虑自动钻床作为发展方向。

随着时代的发展，自动钻床的钻孔技术的提升，采用自动钻床对各种五金模具表带钻孔表带钻孔首饰进行钻孔优势明显。

1.2 PLC的特点采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。