情境3：組合鉆床控制系統(tǒng)講解

1、課題情境3組合鉆床控制系統(tǒng)教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1、多臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)、停止控制。2、使用SCR指令設(shè)計(jì)順序功能圖。3、使用SCR指令編寫(xiě)梯形圖程序。能力目標(biāo)1、能夠掌握S7-200外圍電路的接線連接。2、能夠掌握S7-200編程控制多臺(tái)電機(jī)的啟停。素質(zhì)目標(biāo)1、培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力；2、培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和交流合作能力。教學(xué)重點(diǎn)1、多臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)、停止控制。2、使用SCR指令設(shè)計(jì)順序功能圖。3、使用SCR指令編寫(xiě)梯形圖程序。教學(xué)難點(diǎn)使用SCR指令編寫(xiě)梯形圖程序。教學(xué)準(zhǔn)備1、 西門(mén)子可編程控制器1臺(tái)2、ZYPLC31 PLC模擬控制實(shí)驗(yàn)（一）掛箱1 個(gè)3、 安裝了 STEP7

2、-Micro/WIN編程軟件的PC機(jī)1臺(tái)4、 PC/PPI編程電纜1根5、 連接導(dǎo)線若干課型理實(shí)一體課日寸12課時(shí)教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容學(xué)法段 教方手師生活動(dòng)時(shí)間 分配導(dǎo)入清點(diǎn)人數(shù)、組織秩序，并導(dǎo)入項(xiàng)目課程。導(dǎo)入新課：本章以組合鉆床控制系統(tǒng)為例，先通過(guò) 三臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)、停止學(xué)習(xí)多臺(tái)電機(jī)的控制方法，為 組合鉆床系統(tǒng)中電機(jī)的控制做基礎(chǔ)，然后延續(xù)上一章 的順序控制設(shè)計(jì)法，學(xué)習(xí)使用SCR指令編寫(xiě)梯形圖程 序，掌握較全面的編程方法，最終使學(xué)生有應(yīng)對(duì)一些 復(fù)雜項(xiàng)目的能力。講授法 和引導(dǎo) 文法1、教師講解；2、學(xué)生 聽(tīng)課5分鐘教學(xué)實(shí)施告知一、組合鉆床系統(tǒng)介紹鉆床指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。通常 鉆頭旋轉(zhuǎn)為主

3、運(yùn)動(dòng)，鉆頭軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆床 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度相對(duì)較低，可鉆通孔、盲孔，更 換特殊刀具，可擴(kuò)、锪孔，鉸孔或進(jìn)行攻絲等加工。 加工過(guò)程中工件不動(dòng)，讓刀具移動(dòng)，將刀具中心對(duì)正 孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）。鉆床的特點(diǎn)是工件講授1、教師固定不動(dòng)，刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)鉆床的用途和結(jié)構(gòu) 主要分為以下幾類(lèi)：1、立式工作臺(tái)和主軸箱可以在立柱上垂直移動(dòng)，用于加 工中小型工件。2、臺(tái)式簡(jiǎn)稱臺(tái)鉆。一種小型立式鉆床，最大鉆孔直徑為 1215毫米，安裝在鉗工臺(tái)上使用，多為手動(dòng)進(jìn)鉆， 常用來(lái)加工小型工件的小孔等。3、搖臂式主軸箱能在搖臂上移動(dòng)，搖臂能回轉(zhuǎn)和升降，工 件固定不動(dòng)，適用于加工大而重和多孔的工件，廣

4、泛 應(yīng)用于機(jī)械制造中。4、深孔鉆床用深孔鉆鉆削深度比直徑大得多的孔（如槍管、 炮筒和機(jī)床主軸等零件的深孔）的專門(mén)化機(jī)床，為便 于除切屑及避免機(jī)床過(guò)于高大，一般為臥式布局，常 備有冷卻液輸送裝置（由刀具內(nèi)部輸入冷卻液至切削 部位）及周期退刀排屑裝置等。5、中心孔鉆床用于加工軸類(lèi)零件兩端的中心孔。6、銑鉆床工作臺(tái)可縱橫向移動(dòng)，鉆軸垂直布置，能進(jìn)行銑 削的鉆床。7、臥式鉆床主軸水平布置，主軸箱可垂直移動(dòng)的鉆床。一般 比立式鉆床加工效率咼，可多面同時(shí)加工。法；引導(dǎo)文 法；多 媒體；講解；2、學(xué)生 個(gè)人發(fā) 言、分 組討 論。2課時(shí)圖3-1臥式組合鉆床組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng) 化程度較高

5、的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是 高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、 交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的 組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液 壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中 型箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工 各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀 槽，以及銑削平面和成形面等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步， 一種新型的組合機(jī)床一一柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人 們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨 行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán) 控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品

6、種加工的可調(diào)可 變的組合機(jī)床。單面組合鉆床是一種鉆削普通厚度工件的加工鉆 床，只有一個(gè)鉆頭，即只能同時(shí)加工一個(gè)表面，加工 精度要求高，配以可編程控制器 S7-200,可以提高控 制系統(tǒng)的可靠性，降低運(yùn)行故障率，而且改變程序即 可實(shí)現(xiàn)不同工件的加工鉆削工藝要求，充分發(fā)揮組合 鉆床的多種加工功能。二、知識(shí)鏈接順序功能圖中除了使用位存儲(chǔ)器 M代表各步外， 還可以使用順序控制繼電器 S來(lái)代表各步，使用S代 表各步的順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖程序時(shí)，需要使用 SCR指令設(shè)計(jì)梯形圖程序。S7-200的系列CPU中的順序控制繼電器（S）是 專門(mén)用于編制與時(shí)序相關(guān)的控制程序的，它能夠按照 自然的工藝過(guò)程編制狀態(tài)控制

7、程序。順控繼電器按位 尋址的形式是SX. X在S7-200中，順序控制繼電器的 編號(hào)從S0.0到S31.7共256個(gè)。順序控制繼電器的指令如表3-1所示。表3-1順序控制繼電器指令梯形圖程序語(yǔ)句表程序指令功能I SCRLSCR n步開(kāi)始指令，為步開(kāi)始的標(biāo)志， 該步的狀態(tài)兀件位置 1時(shí)，激活 該步?.?SCRT)SCRT n步轉(zhuǎn)移指令，使能有效時(shí)，關(guān)斷 本步，激活目標(biāo)步。n為目標(biāo)步的 順序控制狀態(tài)元件5匚HE）SCRE步結(jié)束指令，為步結(jié)束的標(biāo)志說(shuō)明：1）SCR和SCRT兩指令的操作數(shù)都必須是狀態(tài)繼 電器S的位（如S0.0）。2）SCRE無(wú)操作數(shù)，直接能與母線相連。3）每一步的編程都必須以 SCR

8、開(kāi)始，以SCRE 結(jié)束，中間一般都有 SCRT指令，而且可以有多條 SCRT指令并列。4）同一個(gè)S位不能用于不同的程序中，例如：如果在 主程序中使用了 S0.1，在子程序中就不能再使用它。項(xiàng)目1：多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制1三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序定時(shí)啟動(dòng)同時(shí)停止-訓(xùn)練目標(biāo)通過(guò)本次練習(xí)，需要掌握S7-200與外圍電路如何 連接，主電路三臺(tái)電動(dòng)機(jī)如何連接，并進(jìn)一步理解定 時(shí)器的應(yīng)用?？刂埔螅?、輸入輸出元件及控制功能初步訓(xùn)練類(lèi)型PLC對(duì)應(yīng)元件元件控制功能地址（符號(hào)）名稱I0.0SB1啟動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸入端口按鈕I0.1SB2停止停止電動(dòng)機(jī)按鈕Q0.0KM1接觸控制電動(dòng)機(jī)1器1輸出端口Q0.1KM2接觸器2控制電動(dòng)機(jī)

9、2Q0.2KM3接觸控制電動(dòng)機(jī)3器3表3-2 I/O分配2、硬件設(shè)計(jì)演示法1、教師演示；2、學(xué)生 分兩組 討論6課時(shí)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序定時(shí)啟動(dòng)，同時(shí)停止的主電路如 圖3-10所示，控制電路PLC接線圖如圖3-11所示圖3-10三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序定時(shí)啟動(dòng)控制主電路圖圖3-11三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序定時(shí)啟動(dòng) PLC接線圖3、梯形圖程序打開(kāi)Step7-MicroWIN V4.0，打開(kāi)程序塊部分，編 寫(xiě)梯形圖。4、演示操作1）按圖3-10和3-11所示連接主電路和控制電路， 檢查無(wú)誤后接通電源。2） 打開(kāi)計(jì)算機(jī)中的編程軟件，將圖3-12所示程 序下載給PLC。3）使用編程軟件的運(yùn)行和停止按鈕或者是撥動(dòng) PLC的運(yùn)行開(kāi)

10、關(guān)運(yùn)行或停止程序。4）按控制要求進(jìn)行操作，觀察并調(diào)試程序直到滿 足要求。2、三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序定時(shí)啟動(dòng)逆序停止4訓(xùn)練目標(biāo)通過(guò)本次練習(xí)，進(jìn)一步熟悉三臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟停控制 的接線方法，并深入理解定時(shí)器和置位、復(fù)位指令的 應(yīng)用?？刂埔螅河冒粹o控制三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)第 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)之后，每隔5s再啟動(dòng)一臺(tái)；按下停止按鈕 時(shí)，先停下第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，之后每隔5s逆序停下第二 臺(tái)和第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。-控制方案設(shè)計(jì)1、輸入輸出元件及控制功能表3-3 I/O分配類(lèi)型PLC對(duì)應(yīng)元件元件控制功能地址（符號(hào)）名稱I0.0SB1啟動(dòng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸入端口按鈕I0.1SB2停止停止電動(dòng)機(jī)按鈕Q0.0KM1接觸控制電動(dòng)機(jī)1器1輸

11、出端口Q0.1KM2接觸器2控制電動(dòng)機(jī)2Q0.2KM3接觸控制電動(dòng)機(jī)3器32、硬件設(shè)計(jì)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序定時(shí)啟動(dòng)，逆序停止的主電路和 控制電路接線圖分別如圖3-10和3-11所示。3、梯形圖程序打開(kāi)Step7-MicroWIN V4.0，編寫(xiě)梯形圖。4、演示操作1）按圖3-10和3-11所示連接主電路和控制電路， 檢查無(wú)誤后接通電源。2）打開(kāi)計(jì)算機(jī)中的編程軟件，將圖 3-13所示程 序下載給PLC。3）使用編程軟件的運(yùn)行和停止按鈕或者是撥動(dòng) PLC的運(yùn)行開(kāi)關(guān)運(yùn)行或停止程序。4）按控制要求進(jìn)行操作，觀察并調(diào)試程序直到滿 足要求。3、三臺(tái)電動(dòng)機(jī)星三角形降壓?jiǎn)?dòng)停止控制丄訓(xùn)練目標(biāo)通過(guò)本次練習(xí)，熟悉三臺(tái)電

12、動(dòng)機(jī)星三角降壓?jiǎn)?dòng) 控制的主電路和控制電路接線方法，并深入理解PLC編程指令的應(yīng)用。水控制要求：控制三臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按 鈕，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)將三相定子繞組接成星形接線啟動(dòng) 8s后再將三相定子繞組接成三角形，10s后如此啟動(dòng) 第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)，10s后再啟動(dòng)第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)。停止時(shí)，按下停止按鈕，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)立即停止。丄控制方案設(shè)計(jì)1、輸入輸出元件及控制功能表3-4 I/O分配類(lèi)型PLC地址對(duì)應(yīng)元件（符號(hào)）元件名稱控制功能輸入端口I0.0SB1啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)I0.1SB2停止按鈕停止電動(dòng)機(jī)輸出端口Q0.0KM11接觸器1第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)電源連接Q0.1KM12接觸器2第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)星形連接Q

13、0.2KM13接觸器3第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)角形連接Q0.3KM21接觸器4第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)電源連接Q0.4KM22接觸器5第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)星形連接Q0.5KM23接觸器6第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)角形連接Q0.6KM31接觸器7第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)電源連接Q0.7KM32接觸器8第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)星形連接Q1.0KM33接觸器9第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)角形連接2、硬件設(shè)計(jì)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)星三角形降壓?jiǎn)?dòng)控制主接線圖如圖3-14所示，控制電路PLC接線圖如圖3-15所示圖3-14三臺(tái)電動(dòng)機(jī)星三角形降壓?jiǎn)?dòng)控制主接線路II迂 1 Kiri :EZ:2LT i. 11111.113 EM 1 心.心 3IQ.I 1 XL U3 4UL 3 Hi 1UI3： E

14、l l II ifai IM 11“ j 11L 113cm St MC/DC/JU.Yi p 心 i iPUP n 怛 i ii- - n ibi b|h i|ii.| rt hi i|b 電卜 iM I*1IIcr an ilii Jia-i I r,rIK1 11 1 1,1 1 1 1111 1 1 1 1圖3-15三臺(tái)電動(dòng)機(jī)星三角形降壓?jiǎn)?dòng)控制PLC接線圖3、梯形圖程序打開(kāi)Step7-MicroWIN V4.0，編寫(xiě)梯形圖程序。4、演示操作項(xiàng)目：組合鉆床控制強(qiáng)化訓(xùn)練通過(guò)讀者們?cè)诔醪接?xùn)練中所掌握的知識(shí)，以小組 的形式，獨(dú)立完成組合鉆床控制的訓(xùn)練，教師負(fù)責(zé)指 導(dǎo)、檢查和評(píng)價(jià)。一、設(shè)計(jì)要求

15、1、單面組合鉆床各電機(jī)控制要求：?jiǎn)蚊娼M合鉆床只有在液壓泵電動(dòng)機(jī) M1正常啟動(dòng) 運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)床供油系統(tǒng)正常供油后，才能啟動(dòng)。刀具電 動(dòng)機(jī)M2應(yīng)在滑臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，滑臺(tái)退回教師原位后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。切削液壓泵電動(dòng)機(jī) M3可以在滑臺(tái) 指導(dǎo) 工進(jìn)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，在工進(jìn)結(jié)束后自動(dòng)停止。2、機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)、工件定位裝置、夾緊裝置控制 要求：機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)、工件定位裝置、夾緊裝置由液壓 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。電磁閥YV1、YV2控制定位銷(xiāo)液壓缸活塞1、教師 引導(dǎo)、 示范、 指導(dǎo)；2、學(xué)生 分組， 單獨(dú)對(duì) 項(xiàng)目進(jìn) 行 操 作。2課時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向；YV3、YV4控制夾緊液壓缸活塞的 運(yùn)動(dòng)方向；YV5、丫V6及YV7為滑臺(tái)油路中的換向電

16、 磁閥。各電磁閥動(dòng)作狀態(tài)如下：表3-5各電磁閥動(dòng)作狀態(tài)表工件定位夾緊滑臺(tái)電磁YVYVYVYVYVYVYV7工件+工件+滑臺(tái)+滑臺(tái)+滑臺(tái)+松開(kāi)+拔定+停止注：牛”為電磁閥線圈接通。從表3-5中可以看出，電磁閥YV1線圈通電時(shí)， 機(jī)床工件定位裝置將工件定位；當(dāng)電磁閥YV3通電時(shí)，機(jī)床工件夾緊裝置將工件夾緊；當(dāng)電磁閥YV3、YV5、YV7通電時(shí)，滑臺(tái)快速移動(dòng)；當(dāng)電磁閥 YV3、 YV5通電時(shí)，滑臺(tái)工進(jìn)；當(dāng)電磁閥YV3、YV6通電時(shí)， 滑臺(tái)快速后退；當(dāng)電磁閥YV4通電時(shí)，松開(kāi)定位銷(xiāo)； 當(dāng)電磁閥YV2通電時(shí)，機(jī)床拔開(kāi)定位銷(xiāo)；定位銷(xiāo)松開(kāi) 后，撞擊行程開(kāi)關(guān)ST1，機(jī)床停止運(yùn)行。3、組合鉆床總控制過(guò)程：當(dāng)需要

17、機(jī)床工作時(shí)，按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕 SB2,液 壓泵電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)，將工件裝入定位夾緊裝置，按 下液壓系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕SB4,機(jī)床按如下步驟工作：按下液壓系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕SBQ工件定位和夾緊- 動(dòng)力滑臺(tái)快速進(jìn)給動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)動(dòng)力滑臺(tái)快退至 原位一夾緊裝置松開(kāi) 拔出定位銷(xiāo)。在動(dòng)力滑臺(tái)快速 進(jìn)給的同時(shí)，刀具電動(dòng)機(jī) M2啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)工作，提供切 削動(dòng)力；在動(dòng)力滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，切削液電動(dòng)機(jī) M3自動(dòng) 啟動(dòng)，在工進(jìn)結(jié)束時(shí)切削液泵電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止。在滑 臺(tái)退回原位后，刀具電動(dòng)機(jī)M2停止運(yùn)轉(zhuǎn)。、任務(wù)分析本任務(wù)既有電機(jī)的控制要求又有機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)、 工件定位、夾緊的控制要求，要結(jié)合考慮。在硬件設(shè) 計(jì)上，PLC輸入口可接10個(gè)端口，輸出口

18、可接11個(gè) 端口；在軟件設(shè)計(jì)上可采用單序列的順序控制法來(lái)設(shè) 計(jì)梯形圖。三、任務(wù)實(shí)施1、輸入輸出地址分配2、硬件設(shè)計(jì)4 申.啊 4卜 SpL l!h,TCPU226 AC/DC/KLYit 3D. D ID. J DI : E-j*陽(yáng)Trl EY-,:匸1zl 卜 za sko 6 qc t 41 d n ,1 叮71 VLi. 9 13. |：L T 3Z.DQZ L 口圖3-17組合鉆床控制系統(tǒng) PLC接線圖3、組合鉆床控制系統(tǒng)順序功能圖、梯形圖程序分別如圖3-18和3-19所示。圖3-18組合鉆床控制系統(tǒng)順序功能圖4、演示操作1）按圖3-17所示連接控制電路，檢查無(wú)誤后接 通電源。2） 打

19、開(kāi)計(jì)算機(jī)中的編程軟件，將圖3-19所示程 序下載給PLC。3）使用編程軟件的運(yùn)行和停止按鈕或者是撥動(dòng) PLC的運(yùn)行開(kāi)關(guān)運(yùn)行或停止程序。4）觀察并調(diào)試程序，直到能按控制要求進(jìn)行演示。5、任務(wù)驗(yàn)收拓展 訓(xùn)練用觸摸屏實(shí)現(xiàn)鉆床動(dòng)力滑臺(tái)系統(tǒng)控制畫(huà)面制作步 驟案例 演示 法教師指 導(dǎo)、學(xué) 生練習(xí)2課時(shí)尸*SQ2電如“電礒E J迎1(電酈閒門(mén)1啟動(dòng)項(xiàng)目 檢杳每個(gè)小組的任務(wù)完成過(guò)程中或完成后，小組討論，老師 現(xiàn)場(chǎng)對(duì)學(xué)生的完成情況及存在的問(wèn)題進(jìn)行檢杳和指正，進(jìn)行 任務(wù)驗(yàn)收。講授法評(píng)價(jià)法教師評(píng) 價(jià)、學(xué) 生發(fā)言15分鐘總結(jié)評(píng)價(jià)循序漸進(jìn)的完成三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序定時(shí)啟動(dòng)同時(shí)停止、逆序停 止、星三角形降壓?jiǎn)?dòng)停止控制和組合鉆床控制，在完成任 務(wù)過(guò)程中逐步掌握 S7-200新的編程指令和編程方