T6113機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造PLC.doc

1第1章緒論1.1選題的目的和意義由于現(xiàn)代加工技術(shù)的日益提高，對(duì)加工機(jī)床特別是工作母機(jī)的要求也越來(lái)越高，由此人們也將注意力集中到機(jī)床上來(lái)，數(shù)控技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等發(fā)展的產(chǎn)物，他的出現(xiàn)極大的推動(dòng)了制造業(yè)的進(jìn)步。機(jī)床的控制系統(tǒng)的優(yōu)劣與機(jī)床的加工精度息息相關(guān)，特別是PLC廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域后，已經(jīng)顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性?？删幊炭刂破鱌LC已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的自動(dòng)控制。在機(jī)械加工領(lǐng)域，機(jī)床的控制上更顯示出其優(yōu)點(diǎn)。由于鏜床的運(yùn)動(dòng)很多、控制邏輯復(fù)雜、相互連鎖繁多，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時(shí)，需要的繼電器多、接線復(fù)雜，因此故障多維修困難，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不僅加大了維修成本，而且影響設(shè)備的功效。采用PLC控制可使接線大為簡(jiǎn)化，不但安裝十分方便而且工作可靠、降低了故障率、減小了維修量、提高了功效。1.2關(guān)于課題的一些介紹和討論1.2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬定解決的關(guān)鍵問(wèn)題完成對(duì)T6113機(jī)床的整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造，控制核心是PLC，并使其加工精度進(jìn)一步提高，加工范圍擴(kuò)大，控制更可靠。研究?jī)?nèi)容：（1）T6113的電氣系統(tǒng)（PLC）硬件電路設(shè)計(jì)和在機(jī)床上的布局。（2）PLC程序的編制。解決的關(guān)鍵問(wèn)題：PLC對(duì)機(jī)床各個(gè)工作部分的可靠控制電氣電路的安全問(wèn)題的解決1.2.2題目的可行性分析雖然目前數(shù)控機(jī)床以其良好的加工性能得到了人們的肯定，但是其昂貴的價(jià)格是一般用戶望塵莫及的，所以改造現(xiàn)有的機(jī)床以達(dá)2到使用要求是比較現(xiàn)實(shí)的，也是必須的。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明這樣的改造是可以滿足大多數(shù)情況下的精度和其他加工要求，并且在實(shí)踐中已取得的相當(dāng)好的效益。1.2.3本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處利用PLC作為控制核心，替代傳統(tǒng)機(jī)床的繼電器控制，使得機(jī)床的控制更加靈活可靠，減少了很多中間的機(jī)械故障的可能。利用PLC的可編程功能使得變換和改進(jìn)控制系統(tǒng)成為可能。1.2.4設(shè)計(jì)產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域鏜床是一種主要用鏜床刀在工件上加工孔的機(jī)床。通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔。特別是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求較高的孔，如各種箱體，汽車發(fā)電機(jī)缸體等零件的孔。一般鏜刀的旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在鏜床上除鏜孔外，還可以進(jìn)行銑削、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪平面等工件。因此鏜床的工作范圍較廣。它可以應(yīng)用于機(jī)械加工的各個(gè)領(lǐng)域，但因其價(jià)格比一般機(jī)床貴好多，所以在比較大的加工車間才可見(jiàn)到。1.3電氣控制技術(shù)的發(fā)展電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而迅速發(fā)展的，從最早的手動(dòng)控制到自動(dòng)控制，從簡(jiǎn)單的控制設(shè)備到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從有觸點(diǎn)的硬接線控制系統(tǒng)到以計(jì)算機(jī)為中心的存儲(chǔ)系統(tǒng)?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子技術(shù)、精密測(cè)量等許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。作為生產(chǎn)機(jī)械的電機(jī)拖動(dòng)，已由最早的采用成組拖動(dòng)方式，發(fā)展到今天無(wú)論是自動(dòng)化功能還是生產(chǎn)安全性方面都相當(dāng)完善的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。繼電接觸式控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)容易、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，至今仍是機(jī)床和其他許多機(jī)械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學(xué)習(xí)先進(jìn)電氣控制的基礎(chǔ)。這種控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是采用固定的3接線方式，靈活性差，工作頻率低，觸點(diǎn)易損壞，可靠性差。從20世紀(jì)30年代開(kāi)始，生產(chǎn)企業(yè)為了提高生產(chǎn)率，采用機(jī)械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式，對(duì)不同類型的產(chǎn)品分別組成生產(chǎn)線。隨著產(chǎn)品類型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線承擔(dān)的加工對(duì)象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線的機(jī)械設(shè)備按新的工藝過(guò)程運(yùn)行，而繼電接觸器控制系統(tǒng)采取固定接線方式，很難適應(yīng)這個(gè)要求。大型生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)使用的繼電器的數(shù)量很多，這種有觸點(diǎn)的電器工作頻率很低，在頻繁動(dòng)作的情況下壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線的運(yùn)行可靠性降低。為了解決這個(gè)問(wèn)題，20世紀(jì)60年代初期利用電子技術(shù)研制出矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)來(lái)代替繼電接觸式控制系統(tǒng)。對(duì)復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)則采用計(jì)算機(jī)控制，由于這些控制裝置本身存在不足，因此均未能獲得廣泛應(yīng)用。1968年美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車（GM）公司，為適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新，提出把計(jì)算機(jī)的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點(diǎn)和繼電接觸器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，做成一種能適應(yīng)工作環(huán)境的通用控制裝置，并把編程方法輸入方法簡(jiǎn)化。美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年率先研制出第一臺(tái)可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC），并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用獲得成功。從此以后，許多國(guó)家的著名廠商竟相研制，各自成為系列，而且品種更新很快，功能不斷增強(qiáng)，從最初的邏輯控制為主發(fā)展到能進(jìn)行模擬量控制，具有數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等多種功能。PLC另一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是可靠性很高，平均無(wú)故障運(yùn)行可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上，可以大大減少設(shè)備維修費(fèi)用和停產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前PLC已經(jīng)成為電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的核心控制裝置。電氣控制技術(shù)的發(fā)展始終是伴隨著社會(huì)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)水平的提高而前進(jìn)的。電氣控制技術(shù)的進(jìn)步反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)一步提高。同時(shí)，電氣控制技術(shù)又是與微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)等緊密聯(lián)系在一起的。21世紀(jì)電氣控制技術(shù)必將給人類帶來(lái)更加繁榮的明天。1.4PLC的發(fā)展史、優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)41.4.1發(fā)展史可編程控制器PLC誕生之前，工業(yè)電氣控制主要使用低壓電器構(gòu)成的繼電接觸器電路，它是以接線邏輯實(shí)現(xiàn)控制功能的。這樣的控制設(shè)備一經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)，功能就固定了，若要改變就必須改變控制器內(nèi)部的硬件接線，使用起來(lái)不靈活，也很麻煩。1968年，美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，要尋找一種比繼電器更可靠，功能更齊全，響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器，并從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，立即引起了開(kāi)發(fā)熱潮。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了第一臺(tái)可編程控制器PDP14，在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上適用成功，并取得了滿意的效果，可編程控制器由此誕生?？删幊炭刂破髯詥?wèn)世以來(lái)，發(fā)展極為迅速。1971年，日本開(kāi)始生產(chǎn)可編程控制器，1973年，歐洲開(kāi)始生產(chǎn)可編程控制器，到現(xiàn)在，世界各國(guó)的一些著名的電器工廠幾乎都在生產(chǎn)可編程控制器?？删幊炭刂破饕炎鳛橐粋€(gè)獨(dú)立的工業(yè)設(shè)備被列入生產(chǎn)中，成為當(dāng)代電控裝置的主導(dǎo)。早期的可編程控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，它采用了一些計(jì)算機(jī)技術(shù)，但簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)的內(nèi)部電路，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性較好，指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單，一般只具有邏輯計(jì)算的功能。隨著微電子技術(shù)和集成電路的發(fā)展，特別是微處理器和微計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，在20世紀(jì)70年代中期，美、日、德等國(guó)的一些廠家在可編程控制器中開(kāi)始更多地引入微機(jī)技術(shù)，微處理器及其他大規(guī)模集成電路芯片成為其核心部件，使可編程控制器具有了自診斷功能，可靠性有了大幅提高，性能價(jià)格比產(chǎn)生了新的突破。到20世紀(jì)80年代，可編程控制器都采用了微處理器（CPU）、只讀