目录
第一章 绪论 .................................................................................................................................... 1
第二章 设计方案 ............................................................................................................................ 3
2.1 左、右两动力头进给电机 . ............................................................................................... 3
2.2电动机控制电路 . ................................................................................................................ 3
2.3液压泵电动机 . .................................................................................................................... 4
2.4液压动力滑台控制 . ............................................................................................................ 4
2.5主电路及照明电路 . ............................................................................................................ 6
2.6保护与调整环节 . ................................................................................................................ 6
2.7继电器电气原理简图 . ........................................................................................................ 8
第三章 IO 分配表 . ........................................................................................................................ 10
第四章 组合机床电气控制电路图............................................................................................... 11
第五章 课程设计的具体内容....................................................................................................... 12
5.1单循环自动工作 . .............................................................................................................. 12
5.1.1单循环自动工作循环图 . ....................................................................................... 12
5.1.2单循环自动工作功能表………………………………………………………….12
5.1.3单循环自动工作梯形图 . ....................................................................................... 12
5.2左铣单循环工作 . .............................................................................................................. 13
5.2.1左铣单循环功能表 . ............................................................................................... 13
5.2.2左铣单循环梯形图 . ............................................................................................... 13
5.3右铣单循环工作梯形图 . .................................................................................................. 13
5.4公用程序........................................................................................................................... 13
5.5回原位程序....................................................................................................................... 14
5.6手动程序........................................................................................................................... 15
5.7 PLC梯形图总体结构图 . ................................................................................................. 15
5.8面板设计........................................................................................................................... 16
第六章 系统调试 .......................................................................................................................... 17
第七章 设计心得 .......................................................................................................................... 18
第八章 参考文献 .......................................................................................................................... 19
第一章 绪论
对于机械—电气结合控制的组合机床，电气控制系统起着重要的神经中枢作用。传统的组合机床采用的继电器—接触器控制系统，接线复杂、故障率高、调试和维护困难。
随着PLC 控制技术日益成熟并得到越来越广泛的应用，利用原有的继电器—接触器控制电路设计PLC 控制系统，或直接进行PLC 控制系统的设计，都能很好地满足组合机床自动化控制的要求。本次设计的要求如下：
组合机床结构示意图
组合机床工作循环图
组合机床采用两个动力头从两个侧面分别加工，左、右动力头的电动机均为2.2kw ，进给系统和工件夹紧都用液压系统驱动，液压泵电动机的功率为3kw ，动力头和夹紧装置的动作由电磁阀控制。设计要求如下：
（1）两台铣削动力头分别由两台笼型异步电动机拖动，单向旋转，无须电气变速和停机制动控制，但要求铣刀能进行点动对刀。
（2）液压泵电动机单向旋转，机床完成一次半自动工作循环后按下总停机按钮时才停机。
（3）加工到终点，动力头完全停止后，滑台才能快速退回。
（4）液压动力滑台前进、后退能点动调整。
（5）电磁铁、采用直流供电。
（6）机床具有照明、保护和调整环节。
第二章 设计方案
2.1 左、右两动力头进给电机
根据设计要求知左、右两动力头要求快进→工进→快退的工作循环，并且左、右两动力头可以同时工作，也可进行单独调整。液压泵电动机M1正转，工作进给电机M2、M3也能够正转即可。其主电路如下图：
2.2电动机控制电路
为液压泵电动机，操作按钮或，使得电或失电，控制电动机起动或停止。 为机床半自动工作与调整工作的选择开关。开关置于位置时机床实现半自动工作，左、右铣削动力头酌电动机与分别由滑台移动到位，压下行程开关与，使、得电并自锁，、分别起动工作。加工到终点时，滑台压下终点行程开关，使、断电，两动力头停转。
2.3液压泵电动机
液压泵电动机正转，因液压泵电动机的功率较小，故可以直接启动。其主电路图如下：
液压泵电动机接线图
当KM1的线圈得电吸合使电机M1正转，通过plc 的输出就可以使不同的接触器线圈得电，从而使各电机转动起来。
2.4液压动力滑台控制
液压泵电动机起动工作后，按下按钮，继电器得电并自锁，电磁铁得电，控制液压滑台快速趋近，至滑台压下行程阀，滑台转为工作进给速度进给。工作进给至终点，死挡铁停留，进油路油压升高，到压力继电器动作。失电，电磁铁失电，同时得电，电磁铁得电，滑台快速退回到原位，压下原位行程开关，失电，失电，滑台停在原位，一个工作循环结束。
液压动力滑台的液压系统图
元件动作表
2.5主电路及照明电路
机床照明灯通过控制变压器降压为24，由开关控制。
机床照明灯
2.6保护与调整环节
熔断器实现对电动机、变压器、一次侧短路保护。实现对电动机、短路保护。实现对控制电路短路保护。实现对照明电路短路保护。实现对电磁铁线圈电路短路保护。
保护环节电路
三台电动机的过载保护分别由、、热继电器实现。为了保护刀具与工件安全，当其中一台电动机过载时，要求其余两台电动机均应停止工作。因此，熟继电器的常闭触点均应接在控制电路的总电路中。
组合机床是由通用部件和专用部件组成。组合机床在整机的安装、调试过程中，希望各部件能灵活方便地进行单独调试，而不影响其它部件。因此，控制电路应具有对自动加工与调整工作状态的控制作用。
左、右动力头调整点动对刀时，通过操作转换开关于调整位置，分别按下按钮、实现左、右动力头点动对刀的调整。
液压动力滑台前进、后退的调整是将开关置于位置，切断、线圈电路，使滑台移动到、位置时，左、右铣削动力头不应起动工作。按下点动按钮、，分别使、得电，获得滑台前进与后退的点动调整工作。
调节环节电路
2.7继电器电气原理简图
3
程序的设计
根据要求知需使左、右两动力头均要求快进→工进→快退的工作循环和可使左、
右两动力头同时工作，也可进行单独调整。故设计的流程图如下图
N N
N
N
N
N N
N
N
程序流程图
第三章 IO 分配表
因采用PLC 控制，需分配其IO 点，它决定着系统如何工作。
第四章 组合机床电气控制电路图
第五章 课程设计的具体内容
5.1单循环自动工作 5.1.1单循环自动工作循环图
5.1.2单循环自动工作功能表
5.1.3单循环自动工作梯形图（见附件） 5.2左铣单循环工作 5.2.1左铣单循环功能表
5.2.2左铣单循环梯形图（见附件） 5.3右铣单循环工作梯形图（见附件） 5.4公用程序
5.5回原位程序
5.6手动程序
5.7 PLC梯形图总体结构图
5.8面板设计
使用说明书：
两面加工组合机床电气控制系统介绍：具有半自动、手动、单循环启动、左铣头单循环、右铣头单循环5种工作方式，用转换开关进行控制。手动方式时，用个操作按钮来点动执行相应的动作，单循环时，每按一次启动按钮，向前执行一个循环动作，半自动时首先机床回原位，再按下启动按钮就会执行一个周期，换回原位工作方式时，按下“回原位”按钮工件自动回到原位状态。
第六章 系统调试
安装GX Developer和三菱的仿真软件，建立一个新工程，将梯形图输入到工程中，完成后将其转换。再启动梯形图逻辑测试，选择软元件测试，输入不同的软元件，改变其状态，观察输出的改变。
调试表格
第七章 设计心得
通过这次PLC 课程设计，我知道：使机床与plc 结合，可以轻松的完成规定的工作，这可以很大程度的减小工人的工作和减小危险。因为这一切都是有程序控制的，能够使机器严格按规律执行，而人工作的时候总会有一些错误发生，这些错误有可能引发危险。
和学别的学科一样，在学完PLC 理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我做的是组合机床的组合机床的电气控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我基本学会了PLC 设计的步聚和基本方法。
通过这次设计实践。我学会了PLC 的基本编程方法，对PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，
在没有做实践设计以前，我对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我把自己想出来的程序与到PLC 中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
通过此次课设，让我了解了plc 梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC 设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。
最后，非常感谢老师的指导和同学们的帮助！
第八章 参考文献
1. 常晓玲 主编《电气控制系统与可编程控制器》 机械工业出版社； 2. 王永华 主编《现代电气控制及PLC 应用》；
3. 陈立定 等编《电气控制与可编程控制器》华南理工大学出版社 2001年； 4. 张 华 主编《电类专业毕业设计指导》机械工业出版社； 5 王炳实 主编《机床电气控制》机械工业出版社； 6马镜澄等编《低压电器》兵器工业出版社；
7李建心主编 《可编程控制器及其应用》机械工业出版社 8李 仁 主编《生产机械的电气控制》机械工业出版社 9徐虎等编《电机原理》机械工业出版社
目录
第一章 绪论 .................................................................................................................................... 1
第二章 设计方案 ............................................................................................................................ 3
2.1 左、右两动力头进给电机 . ............................................................................................... 3
2.2电动机控制电路 . ................................................................................................................ 3
2.3液压泵电动机 . .................................................................................................................... 4
2.4液压动力滑台控制 . ............................................................................................................ 4
2.5主电路及照明电路 . ............................................................................................................ 6
2.6保护与调整环节 . ................................................................................................................ 6
2.7继电器电气原理简图 . ........................................................................................................ 8
第三章 IO 分配表 . ........................................................................................................................ 10
第四章 组合机床电气控制电路图............................................................................................... 11
第五章 课程设计的具体内容....................................................................................................... 12
5.1单循环自动工作 . .............................................................................................................. 12
5.1.1单循环自动工作循环图 . ....................................................................................... 12
5.1.2单循环自动工作功能表………………………………………………………….12
5.1.3单循环自动工作梯形图 . ....................................................................................... 12
5.2左铣单循环工作 . .............................................................................................................. 13
5.2.1左铣单循环功能表 . ............................................................................................... 13
5.2.2左铣单循环梯形图 . ............................................................................................... 13
5.3右铣单循环工作梯形图 . .................................................................................................. 13
5.4公用程序........................................................................................................................... 13
5.5回原位程序....................................................................................................................... 14
5.6手动程序........................................................................................................................... 15
5.7 PLC梯形图总体结构图 . ................................................................................................. 15
5.8面板设计........................................................................................................................... 16
第六章 系统调试 .......................................................................................................................... 17
第七章 设计心得 .......................................................................................................................... 18
第八章 参考文献 .......................................................................................................................... 19
第一章 绪论
对于机械—电气结合控制的组合机床，电气控制系统起着重要的神经中枢作用。传统的组合机床采用的继电器—接触器控制系统，接线复杂、故障率高、调试和维护困难。
随着PLC 控制技术日益成熟并得到越来越广泛的应用，利用原有的继电器—接触器控制电路设计PLC 控制系统，或直接进行PLC 控制系统的设计，都能很好地满足组合机床自动化控制的要求。本次设计的要求如下：
组合机床结构示意图
组合机床工作循环图
组合机床采用两个动力头从两个侧面分别加工，左、右动力头的电动机均为2.2kw ，进给系统和工件夹紧都用液压系统驱动，液压泵电动机的功率为3kw ，动力头和夹紧装置的动作由电磁阀控制。设计要求如下：
（1）两台铣削动力头分别由两台笼型异步电动机拖动，单向旋转，无须电气变速和停机制动控制，但要求铣刀能进行点动对刀。
（2）液压泵电动机单向旋转，机床完成一次半自动工作循环后按下总停机按钮时才停机。
（3）加工到终点，动力头完全停止后，滑台才能快速退回。
（4）液压动力滑台前进、后退能点动调整。
（5）电磁铁、采用直流供电。
（6）机床具有照明、保护和调整环节。
第二章 设计方案
2.1 左、右两动力头进给电机
根据设计要求知左、右两动力头要求快进→工进→快退的工作循环，并且左、右两动力头可以同时工作，也可进行单独调整。液压泵电动机M1正转，工作进给电机M2、M3也能够正转即可。其主电路如下图：
2.2电动机控制电路
为液压泵电动机，操作按钮或，使得电或失电，控制电动机起动或停止。 为机床半自动工作与调整工作的选择开关。开关置于位置时机床实现半自动工作，左、右铣削动力头酌电动机与分别由滑台移动到位，压下行程开关与，使、得电并自锁，、分别起动工作。加工到终点时，滑台压下终点行程开关，使、断电，两动力头停转。
2.3液压泵电动机
液压泵电动机正转，因液压泵电动机的功率较小，故可以直接启动。其主电路图如下：
液压泵电动机接线图
当KM1的线圈得电吸合使电机M1正转，通过plc 的输出就可以使不同的接触器线圈得电，从而使各电机转动起来。
2.4液压动力滑台控制
液压泵电动机起动工作后，按下按钮，继电器得电并自锁，电磁铁得电，控制液压滑台快速趋近，至滑台压下行程阀，滑台转为工作进给速度进给。工作进给至终点，死挡铁停留，进油路油压升高，到压力继电器动作。失电，电磁铁失电，同时得电，电磁铁得电，滑台快速退回到原位，压下原位行程开关，失电，失电，滑台停在原位，一个工作循环结束。
液压动力滑台的液压系统图
元件动作表
2.5主电路及照明电路
机床照明灯通过控制变压器降压为24，由开关控制。
机床照明灯
2.6保护与调整环节
熔断器实现对电动机、变压器、一次侧短路保护。实现对电动机、短路保护。实现对控制电路短路保护。实现对照明电路短路保护。实现对电磁铁线圈电路短路保护。
保护环节电路
三台电动机的过载保护分别由、、热继电器实现。为了保护刀具与工件安全，当其中一台电动机过载时，要求其余两台电动机均应停止工作。因此，熟继电器的常闭触点均应接在控制电路的总电路中。
组合机床是由通用部件和专用部件组成。组合机床在整机的安装、调试过程中，希望各部件能灵活方便地进行单独调试，而不影响其它部件。因此，控制电路应具有对自动加工与调整工作状态的控制作用。
左、右动力头调整点动对刀时，通过操作转换开关于调整位置，分别按下按钮、实现左、右动力头点动对刀的调整。
液压动力滑台前进、后退的调整是将开关置于位置，切断、线圈电路，使滑台移动到、位置时，左、右铣削动力头不应起动工作。按下点动按钮、，分别使、得电，获得滑台前进与后退的点动调整工作。
调节环节电路
2.7继电器电气原理简图
3
程序的设计
根据要求知需使左、右两动力头均要求快进→工进→快退的工作循环和可使左、
右两动力头同时工作，也可进行单独调整。故设计的流程图如下图
N N
N
N
N
N N
N
N
程序流程图
第三章 IO 分配表
因采用PLC 控制，需分配其IO 点，它决定着系统如何工作。
第四章 组合机床电气控制电路图
第五章 课程设计的具体内容
5.1单循环自动工作 5.1.1单循环自动工作循环图
5.1.2单循环自动工作功能表
5.1.3单循环自动工作梯形图（见附件） 5.2左铣单循环工作 5.2.1左铣单循环功能表
5.2.2左铣单循环梯形图（见附件） 5.3右铣单循环工作梯形图（见附件） 5.4公用程序
5.5回原位程序
5.6手动程序
5.7 PLC梯形图总体结构图
5.8面板设计
使用说明书：
两面加工组合机床电气控制系统介绍：具有半自动、手动、单循环启动、左铣头单循环、右铣头单循环5种工作方式，用转换开关进行控制。手动方式时，用个操作按钮来点动执行相应的动作，单循环时，每按一次启动按钮，向前执行一个循环动作，半自动时首先机床回原位，再按下启动按钮就会执行一个周期，换回原位工作方式时，按下“回原位”按钮工件自动回到原位状态。
第六章 系统调试
安装GX Developer和三菱的仿真软件，建立一个新工程，将梯形图输入到工程中，完成后将其转换。再启动梯形图逻辑测试，选择软元件测试，输入不同的软元件，改变其状态，观察输出的改变。
调试表格
第七章 设计心得
通过这次PLC 课程设计，我知道：使机床与plc 结合，可以轻松的完成规定的工作，这可以很大程度的减小工人的工作和减小危险。因为这一切都是有程序控制的，能够使机器严格按规律执行，而人工作的时候总会有一些错误发生，这些错误有可能引发危险。
和学别的学科一样，在学完PLC 理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我做的是组合机床的组合机床的电气控制系统。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我基本学会了PLC 设计的步聚和基本方法。
通过这次设计实践。我学会了PLC 的基本编程方法，对PLC 的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，
在没有做实践设计以前，我对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我把自己想出来的程序与到PLC 中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
通过此次课设，让我了解了plc 梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC 设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。
最后，非常感谢老师的指导和同学们的帮助！
第八章 参考文献
1. 常晓玲 主编《电气控制系统与可编程控制器》 机械工业出版社； 2. 王永华 主编《现代电气控制及PLC 应用》；
3. 陈立定 等编《电气控制与可编程控制器》华南理工大学出版社 2001年； 4. 张 华 主编《电类专业毕业设计指导》机械工业出版社； 5 王炳实 主编《机床电气控制》机械工业出版社； 6马镜澄等编《低压电器》兵器工业出版社；
7李建心主编 《可编程控制器及其应用》机械工业出版社 8李 仁 主编《生产机械的电气控制》机械工业出版社 9徐虎等编《电机原理》机械工业出版社