PLC冲床课程设计

湖南工程学院课程设计课程名称电气技术课题名称冲床电气控制系统设计专业班级XXXX班姓名 X X 学号 123456789012 指导教师赖老师、刘老师2011年11月25日湖南工程学院课程设计任务书课程名称电气技术课题名称冲床电气控制系统设计专业班级XXXX X 姓名 X X 学号 123456789012 指导教师赖老师、刘老师审批老师、老师、老师任务书下达日期2011年11月14日课程设计完成日期2011年11月25日课题：冲床电气控制系统设计一. 冲床概况及控制要求冲床运动过程示意图如图1所示。

初始状态时机械手在最左边，左限位开关SQ4接通，冲头在最上面，上限位开关SQ3接通；机械手松开(YV1断开)。

其运动过程如下：图1 冲床运动过程示意图1.按下起动按钮SB1，YV1接通，机械手夹紧工件并保持。

2.1S后YV2接通，机械手右行。

3.机械手右行到位，接通右限位开关SQ1，冲头下行(YV4接通)，加工工件。

4.工件加工后，下限位开关SQ2接通，冲头上行(YV5接通)。

上行到位时，上限开关SQ3接通，冲头回到初始位置。

5.机械手左行(YV2接通)。

6.机械手左行到位，左限位开关SQ4接通，机械手松开 (YV1断开)，机械手回到初始状态。

冲床要求设置单周期和自动连续循环两种工作方式。

二.设计任务1.设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。

2.选择电气元件，编制电气元件明细表。

3.设计操作面板电器元件布置图。

4.上机调试程序。

5.编写设计说明书。

前言可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。

但由于PC 容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。

它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。

用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序的编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。

目录第1章概论 (2)1.1冲床电气控制系统概况及控制要求 (2)第2章对控制系统总体设计方案论证 (3)2.1可编程控制器(PLC) (3)2.2PLC与单片机的区别 (3)2.3PLC与继电器系统的异同 (3)2.4小结 (3)第3章控制系统的硬件设计 (4)3.1控制主电路设计 (4)3.2电气元器件的选择计算 (5)3.3PLC I/O接线图设计 (6)第4章控制系统的软件设计 (7)4.1顺序功能图 (7)4.2程序主思路 (8)4.3梯形图程序设计 (9)4.31 初始复位程序 (9)4.32 启动程序 (9)4.33 右行程序 (10)4.34 下行程序 (10)4.35 上行程序 (10)4.36 左行程序 (11)4.37 循环计数程序 (11)4.38 急停程序 (11)第５章控制系统的调试 (12)第6章结束语 (13)致谢 (14)参考文献 (15)附录 (16)附录1程序梯形图 (16)附录2程序语句表 (20)第1章概论1.1 冲床电气控制系统概况及控制要求冲床机械手要求按照其指定的路线运动，并沿原路回到原点，运动路线主要靠限位开关来决定，运动方向分别通过PLC四个输出接口控制。

控制过程中有必要的急停、预行等按钮来实现其不同的应用。

控制系统通过按钮实现不同的动作，其中它有三种工作模式：手动、连续和单周期运行。

冲压生产主要是针对板材的。

能过模具，能做出落料，冲孔，成型，拉深，修整，精冲，整形，铆接及挤压件等等。

各个领域均有应用，如我们用的开关插座，杯子，碗柜，碟子，电脑机箱，甚至导弹飞机……有非常多的配件都可以用冲床通过模具生产。

第2章对控制系统总体设计方案论证2.1 可编程控制器(PLC)可编程控制器是基于微处理器的一种工业控制计算机，编程简单且具有高可靠性，功能齐全，使用灵活方便等优点。

2.2 PLC与单片机的区别(1). PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。

(2). 单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。

(3). 对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，手尾少，但成本较高。

2.3 PLC与继电器系统的异同继电器接触器是以电磁开关为主体的低压电器元件，其构成的系统是用导线依一定的规律将它们连接起来，实现不同的控制功能。

从逻辑控制看，PLC与继电器系统的区别主要是:◆组成器件不同◆触点数量不同◆实时控制的方法不同◆工作方式不同2.4 小结综上，PLC在工控领域具有单片机和继电器无可比拟的优势，其稳定性和可靠性恰恰适应了本系统的要求，固系统采用PLC实现智能控制。

第3章控制系统的硬件设计3.1 控制主电路设计四条个限位开关分别为上限为开关SQ3、下限位开关SQ2、左限位开关SQ4、右限位开关SQ1，控制过程如下：图3-1 系统的工作自动模式：启动时先将SA切换到I0.2（自动连续），在确定机械手在原位后按下启动按钮SB1系统开始自动运行，否则系统保持停止，延时1S后开始向右运动在限位开关依次导通后机械手沿着指定的路线运行至右下方，直到加工完工件（SQ2导通）机械手按原路返回至原位，松开机械手延时0.5S进入下一个循环。

它将循环运行100次，即加工100个工件后停。

运行时刻通过急停来强制性停止，预行可以使其在加工完当前工件后停下。

单周期模式：相当于自动模式下运行一次后停止。

手动模式：必须在机械手夹紧后才可点动运行机械手。

3.2 电气元器件的选择计算表3-1 电气原件选择表3.3 PLC I/O接线图设计图3-2 PLC的I/O接线图第4章控制系统的软件设计4.1 顺序功能图图4-1 自动控制功能图4.2 程序主思路图4-2 冲床运动示意图如图4-2所示，虚线表示机械手运动路线，其每一步运行皆靠限位开关完成，初始时在非手动运行时，机械手必须回到原位否则将不执行操作，以免造成事故，其次在机械手夹紧后开始自动运行，在一个周期的运行中，依次靠I1.3、I1.5、I1.4、I1.2来完成。

若是单周期、预行或运行完100个周期任一条件满足，则在其回到原位后停止工作，否则自动进入下一循环。

手动程序较简单，只需通过I0.0的非来选择即可区分自动手动。

复位C20主要有初始时进行复位，在非循环状态下程序运行一周自动回到初始化后，以便程序进行下次的单周期、循环、手动等地选择。

机械手夹紧松开都预留时间，以便其操作完毕再进行下一步。

4.3 梯形图程序设计由于冲床电气控制过程较简单，且运动路线少，所以并未采用子程序的设计方式，采用了启、保、停的设计方法，程序精简了很多步骤，程序介绍如下：4.31 初始复位程序系统启动初始复位，C20计数器通过M0.0清零。

图4-31 复位程序4.32 启动程序按下启动按钮，复位辅助继电器M0.1-M0.7，同时机械手夹紧。

图4-32 启动程序4.33右行程序机械手自动/手动右行程序，I0.0阻止手动自锁，同时关闭左行。

4.34 下行程序机械手自动/手动下行程序。

4.35 上行程序机械手自动/手动上行程序，同时开启左行、关闭下行。

图4-33 右行程序图4-35 上行程序图4-34 下行程序4.36 左行程序机械手自动/手动上行程序。

4.37 循环计数程序对循环加工工件件数计数。

4.38 急停程序在系统运行时紧急停止图4-36 左行程序图4-37 计数程序图4-38 急停程序第５章控制系统的调试在拿到课题后便分析此系统要实现的功能，初步规划后便进行系统的初步设计。

在纸上设计完梯形图后，发现程序相当简短，在后期上机调试后才发现，要补充的太多了。

程序出现的一个主要问题就是各动作或功能间相互影响着，比如在手动操作时，原本是手动点动运动，可它却是长动状态，因为手动模式没有与自动模式完全隔离；其次就是向右运动和想左运动同时进行，原因为没有互锁。

冲床电气控制是一个往返的运动，即沿着运动方向原路返回，但系统运动方向主要基于限位开关的控制，所以系统一不小心就会出现混乱的控制现象，比如在机械手从原位开始运行到右限位，机械手下一步是要向下运动还是往左侧运动就很难决定---因为往返过程右限位和上限位开关同时开启，仅凭限位开关是不能决定其运动方向的。

若加入记忆功能便可分辨这运动方向，但需添加的辅助继电器就会增加，为了简化程序，于是我找到了另一捷径：在“往”的过程中关闭左行辅助继电器M0.5，在“返”的过程中关闭下行辅助继电器M0.3，这样系统便无冲突的运行了。

在单周期运行时，系统自动进入下次循环，在自动连续时运行一个周期停下，找了半天原因，最后才发现程序功能图中连续和单周期返回入点有问题，即单周期下运行一周程序停在初始化后，连续运行时在运行一周后返回按启动按钮后一步。

在调试系统时有个工业中最常用的一个按钮就是停止，防止重大事故发生，它可以说是整个系统中最重要的，可每次按下那键后系统无任何反应，仔细检查没发现任何问题，原来问题出在：不能简单地将Q0.2-Q0.5（运动控制输出）置零，因为它们的前端输入有的仍处于导通状态，急停按钮松开，输出继电器又导通了。

只有复位其对应的辅助继电器才行。

第6章结束语PLC应用技术是一门实践性很强的专业课，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC、各种特殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具。

此次冲床控制系统全部功能完成，且稳定性进过反复测试（模拟实际生产的操作）。

我也学到了PLC在工业控制的部分应用，同时也知道程序设计的灵活性，不一定要按照某种特定的惯性去写。

经过这次设计我学到很多很多的的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。