基于PLC臥式雙面組合鉆床設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 1 摘 要 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 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)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。 本文對(duì) 可編程序控制器 （ PLC）應(yīng)用于 雙面鉆孔 組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想作了介紹。對(duì)系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的闡述。 通過(guò)上位計(jì)算機(jī)可對(duì)機(jī)床的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)實(shí)施監(jiān)控和對(duì)工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。 近幾年來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況表明，該 PLC 控制系統(tǒng)工作可靠，操作方便，提高了工效。 關(guān)鍵詞： PLC；組合機(jī)床；步進(jìn)梯形指令 (STL)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 2 Abstract Combination machine tools and automatic line is a comprehensive collection and integration of high degree of automation in the manufacturing technology and process equipment packages. It is characterized by highly efficient, high quality, economical and practical, they have been widely used for mechanical engineering, communications, energy, industry, light industry, and home electrical appliances industry. Our traditional combination machine tools and machine tool portfolio automatically routes primarily use machines, electricity, gas, hydraulic control, and its processing is targeted at the production lot larger-and medium-bold type and Zhou Lei parts and complete drilling, reaming, cut Kong, the processing of thread, boring, cars carry noodles and protrude Taiwan in Conedera smooth-bore various shapes shafts and horizontal Xianxiao and shape face. As technology advances, a new portfolio of machine tools - soft combination machine tools increasingly been favored, it applied a line box, convertible main boxes, coding and cutlery accompanying jig automatic replacement, coupled with programmable controller (PLC), numerical control (NC), to arbitrarily change the work cycle control and drive systems, and the flexibility to adapt to the multi-species processing scale variable portfolio tools. This article mainly introduces the design thought of PLC applying for Modular Machine Tool electronic control system. It gives a detailed statement on the components of the system hardware and design of software. detail. The machine tool state 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 3 can be monitored and the parameter can be adjusted in the site by top-computer, and enabling the system to have optimal property. Recent application on spots shows: this PLC controlling system works reliably, operates conveniently and effectively. Keywords: PLC； Modular Machine Tool； STL 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 4 目 錄 1 緒 論 .5 1.1 課題背景 .5 1.1.1 組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 .6 1.1.2 PLC 控制技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 .7 1.2 組合機(jī)床的概述 .9 1.2.1 組合機(jī)床的概念 .9 1.2.2 雙面組合鉆床的介紹 .9 1.3 可編程序控制器及應(yīng)用 .10 1.3.1 可編程序控制器概述 .10 1.3.2 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作方式 . 11 1.3.3 三菱 F2 系列 PLC 及其指令系統(tǒng) .15 1.4 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題 .16 1.5 課題內(nèi)容及其研究目標(biāo) .17 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案 .19 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想及優(yōu)選方案的確定 .19 2.1.1 臥式雙面組合鉆床電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成 .19 2.1.2 系統(tǒng)的功能要求 .19 2.1.3 PLC 控制系統(tǒng)的特點(diǎn) .20 2.1.4 PLC 控制技術(shù)的總體設(shè)計(jì)思想 .22 2.2 關(guān)鍵技術(shù)及主要研究任務(wù) .24 3 系統(tǒng)的控制方法及 PLC 控制程序的編寫(xiě) .26 3.1 雙面組合鉆床的動(dòng)作循環(huán) .26 3.2 組合鉆床電氣控制原理圖的繪制 .29 3.2.1 PLC 輸入 /輸出端子分配整體圖 .29 3.2.2 組合鉆床電氣控制原理圖的繪制 .29 3.3 PLC 控制程序的編寫(xiě) .30 3.3.1 可編程控制器的選取 .30 3.3.2 PC 的 I/O 地址分配 .33 3.3.3 PLC 狀態(tài)圖及梯形圖（程序）的設(shè)計(jì) .36 4 提高可編程序控制器可靠性措施分析 .42 結(jié) 論 .53 謝 辭 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 參考文獻(xiàn) .55 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 5 1 緒 論 1.1 課題背景 我國(guó)加入 WTO 以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng) 對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷(xiāo)兩旺的良好勢(shì)頭，截至 2002 年 9 月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床產(chǎn)品一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá) 800 余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá) 3 個(gè)億以上，較 2001 年同比增長(zhǎng)了10%以上 , 另外組合機(jī)床行業(yè)工業(yè)增加值、產(chǎn)品銷(xiāo)售率、全員工資總額、出口交貨值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)較 上 年均有大幅度提高，可見(jiàn)行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng) 狀況良好。 組合機(jī)床及其 PLC 電氣控制系統(tǒng)是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(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)床電氣控制系統(tǒng)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（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），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。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多，有大型組合機(jī)床和小 型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床 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)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。 因此，為適應(yīng)市場(chǎng)要求 ，適應(yīng)組合機(jī)床由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 6 向“柔性”化方向發(fā)展的趨勢(shì)，我設(shè)計(jì)了這套“雙面組合鉆床 PLC 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”，希望能夠滿足用戶(hù)的需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。 1.1.1 組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 近兩年雖然組合機(jī)床行業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但行業(yè)內(nèi)一些企業(yè)同樣存在負(fù)債經(jīng)營(yíng)的情況，主要原因是傳統(tǒng)的組合機(jī)床產(chǎn)品不能滿足用戶(hù)柔性化、高精度、短周期的市場(chǎng)需求，同時(shí)組合機(jī)床行業(yè)一些企業(yè)存在現(xiàn)代化管理水平低、人才流失嚴(yán)重、科研成果不能迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力等缺陷。為此 出現(xiàn)如下幾點(diǎn) 須待改進(jìn)的 現(xiàn)狀： （ 1）提高 現(xiàn)代化管理水平。中國(guó)加入 WTO 后，迫切要求企業(yè)提高現(xiàn)代化管理水平，進(jìn)一步深化企業(yè)內(nèi)部改革，建立健全適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行機(jī)制，“建立企業(yè)的科學(xué)的管理體制，做到集權(quán)有道、分權(quán)有序、授權(quán)有章、用權(quán)有度的責(zé)權(quán)利內(nèi)在統(tǒng)一的有機(jī)結(jié)合，是提高企業(yè)控制力所必須的?！币獜氐赘淖兟浜蟮捏w制，必須樹(shù)立全球化經(jīng)營(yíng)理念，提高國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，建立市場(chǎng)快速反應(yīng)機(jī)制，以適應(yīng)日趨發(fā)展的市場(chǎng)需求。 （ 2）亟待提高企業(yè)創(chuàng)新能力。企業(yè)的生存，關(guān)鍵在于產(chǎn)品的生命力。已步入電子時(shí)代的今天，傳統(tǒng)的組合機(jī)床已經(jīng)不能適應(yīng)高速發(fā)展的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需要，這就 要求企業(yè)必須適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，建立技術(shù)創(chuàng)新體系，推進(jìn)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，加速向柔性化、數(shù)控化、高精度、短周期方向發(fā)展，提高組合機(jī)床適用范圍和市場(chǎng)覆蓋面；同時(shí)實(shí)施名牌戰(zhàn)略，爭(zhēng)創(chuàng)世界品牌 , 加速我國(guó)組合機(jī)床的發(fā)展進(jìn)程，使我國(guó)組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)在世界制造領(lǐng)域里立于不敗之地。 （ 3）企業(yè)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新和管理水平的提高都需要高技術(shù)人才。在全球化經(jīng)濟(jì)格局不斷明朗的今天，人才爭(zhēng)奪戰(zhàn)已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，組合機(jī)床行業(yè)應(yīng)適時(shí)把握國(guó)際大環(huán)境，廣招高技術(shù)人才、高技能工人。現(xiàn)在企業(yè)尤其缺少高技能工人，專(zhuān)家指出，目前我國(guó)企業(yè)產(chǎn)品平 均合格率僅為 7 成，畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 7 不良產(chǎn)品每年損失近 2000 億元，而其中 50%以上系由工人技能不高所致。因此，建立強(qiáng)大的技術(shù)生力軍，不斷更新知識(shí)，更新觀念，依靠?jī)?yōu)秀的高技術(shù)人才、高技能工人，加快企業(yè)信息化建設(shè)，是企業(yè)發(fā)展的必由之路。 綜上所述，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)一要開(kāi)展科技攻關(guān)，攻克當(dāng)前行業(yè)企業(yè)技術(shù)發(fā)展上的難題；二要加強(qiáng)與國(guó)外的合資合作，利用和學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術(shù)水平；三要通過(guò)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收進(jìn)行再創(chuàng)新，發(fā)展自己的產(chǎn)品。通過(guò)我們的努力，使我國(guó)真正由制造大國(guó)變成制造強(qiáng)國(guó)。 1.1.2 PLC 控制技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 世界上公認(rèn)的第一臺(tái) PLC 是 1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制的。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的 PLC 主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。 20世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類(lèi)似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ) 元件都以繼電器命名。此時(shí)的 PLC 為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。 20 世紀(jì) 70 年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、 PID 功能及極高的性?xún)r(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20 世紀(jì) 80 年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升 。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 8 20 世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車(chē)、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改 革開(kāi)放開(kāi)始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了 PLC 的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 CF 系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D 系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的 S 系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的 YZ 系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的 PLC 生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入， PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。 21 世紀(jì)， PLC 會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控 制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 9 和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。 1.2 組合機(jī)床的概述 1.2.1 組合機(jī)床的概念 以獨(dú)立的通用部分為基本組成的專(zhuān)用機(jī)床，一般叫做組合機(jī)床。組合機(jī)床是由許多預(yù)制的通用部分及少量的專(zhuān)用部分組成的，它能從多面，多工位，多軸對(duì)一個(gè)或幾個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行加工，和一般的萬(wàn) 能機(jī)床相比，具有設(shè)計(jì)制造周期短，成本低，自動(dòng)化程度高，加工效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。在機(jī)械制造工業(yè)中，裝備新企業(yè)或?qū)掀髽I(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，采用組合機(jī)床及其自動(dòng)線，是發(fā)展生產(chǎn)，提高質(zhì)量的有效途徑之一。 這種機(jī)床利用總的電氣系統(tǒng)將各個(gè)部分的工作聯(lián)合成一個(gè)統(tǒng)一的循環(huán)。由于機(jī)床的各個(gè)部件都設(shè)計(jì)成能獨(dú)立存在的，因此有可能按照一定的特點(diǎn)將類(lèi)似用途的部件編成系列型譜，進(jìn)一步完善和驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上建立合理的規(guī)格尺寸系列，實(shí)現(xiàn)通用化。 1.2.2 雙面組合鉆床的介紹 臥式雙面組合鉆床由床身、夾具、液 壓操縱箱、主軸箱、電氣柜、冷卻裝置等組成。其中主軸箱是用于按各主軸所相互要求的距離來(lái)布置主軸，并將所須的轉(zhuǎn)數(shù)傳給主軸。布置在一個(gè)主軸箱內(nèi)的主軸數(shù)決定于被加工零件的結(jié)構(gòu)，有時(shí)可達(dá)幾十根。裝到個(gè)主軸箱上的刀具可以在尺寸或用途上都相同，或者不同。電氣柜是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，它承擔(dān)了整個(gè)機(jī)床的控制系統(tǒng) ,當(dāng)我們要用這臺(tái)機(jī)床加工工件的時(shí)候 ,只要把相應(yīng)的程序輸入然后按照機(jī)床的工作順序啟動(dòng) ,機(jī)床就會(huì)按照我門(mén)所要求的工件類(lèi)型進(jìn)行加工了。 雙面鉆孔組合機(jī)床是針對(duì)在工件兩相對(duì)表面進(jìn)行鉆孔加工而設(shè)計(jì)的一種高效自動(dòng)化專(zhuān)用加工設(shè)備，其基本 結(jié)構(gòu)是：兩個(gè)動(dòng)力滑臺(tái)對(duì)面布畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 10 置，安裝在標(biāo)準(zhǔn)側(cè)底座上，刀具電動(dòng)機(jī)固定在滑臺(tái)上，中間底座上裝有工件定位、夾緊裝置。該雙面鉆孔組合機(jī)床采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式，其控制過(guò)程是典型的順序控制，若采用可編程控制器(PLC)來(lái)構(gòu)成其電氣控制系統(tǒng)，則電氣 系統(tǒng)具有體積小、維修量少、工作可靠、操作簡(jiǎn)單并能適應(yīng)控制要求等優(yōu)點(diǎn)。 機(jī)床上有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)：液壓泵電動(dòng)機(jī) M1，左刀具電動(dòng)機(jī) M2，右刀具電動(dòng)機(jī) M3，冷卻泵電動(dòng)機(jī) M4。電動(dòng)機(jī) M2， M3 分別拖動(dòng)左，右動(dòng)力滑臺(tái)上主軸箱的刀具主軸提供切削主運(yùn)動(dòng)。左，右動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給運(yùn) 動(dòng)和工件的定位，加緊，放松，均由電氣 -液壓聯(lián)合控制。 1.3 可編程序控制器及應(yīng)用 1.3.1 可編程序控制器概述 可編程序控制器（ Programmable Controller）通常也簡(jiǎn)稱(chēng)可編程控制器， PC 或 PLC?？删幊绦蚩刂破鞯漠a(chǎn)生和其他的控制裝置類(lèi)似，生產(chǎn)的實(shí)際需要是他產(chǎn)生的根本原因，計(jì)算機(jī)技術(shù)，電器制造技術(shù)，電力電子器件制造技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論等相關(guān)技術(shù)和學(xué)科的快速發(fā)展是它產(chǎn)生的物質(zhì)及理論基礎(chǔ)。 早期的可編程序控制器功能單一，僅有邏輯運(yùn)算，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)等順序控制功能，主要完成開(kāi)關(guān)量控制。所以但是將可 編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng) PLC（ Programmable Logic Controller）。在我過(guò)的一些文獻(xiàn)上，可編程控制器有叫 PC 的 ，也有沿用它的老名稱(chēng) PLC 的。考慮到 PC 又是個(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)，為避免混淆，也有人建議可編程控制器采用 PLC 為好。當(dāng)然，當(dāng)代的 PLC 已不再是強(qiáng)調(diào)邏輯控制的意思，而是泛指具有各種功能的可編程序控制器了。本文中采用 PLC 為可變成序控制器的縮寫(xiě)名稱(chēng)。 可編程序控制器技術(shù)發(fā)展很快，因此給 它 下一個(gè)確切的定義顯得很困難。歷史上曾經(jīng)有過(guò)幾個(gè)動(dòng)議，比較權(quán)威的是國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）在1987 年 2 月頒布的第三稿中對(duì)可編程控制器的定義是：“可編程控制器是畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 11 一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)”。 由定義可以看出，可編程序控制器實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行的工業(yè)計(jì)算機(jī)，由于其面向用戶(hù)的指令系統(tǒng)，使得它的應(yīng)用非常方便。還由于它具有數(shù)字量或模擬量的輸 入輸出能力，使得它特別使用于各種工業(yè)設(shè)備的控制。 1.3.2 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作方式 不同生產(chǎn)廠家的 PLC 盡管品種規(guī)格各異，各有個(gè)的特點(diǎn)，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的實(shí)時(shí)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，都是硬件和軟件兩部分組成。 可編程控制器主要有中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM）、輸入輸出單元 (I/O)、電源和編程器等幾部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如下： 圖 1-1 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 12 中央處理單元（ CPU） 可編程控制器中常用的 CPU 主要采用通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片 式微處理器三種類(lèi)型。通用微處理器（如 8086、 8080、 80286、 80386等）、單片機(jī)（如 8031、 8096 等）、位片式微處理器（如 AM2900、 AM2901等）?？删幊炭刂破鞯臋n次越高， CPU 的位數(shù)越多，運(yùn)算速度越快，功能指令越強(qiáng)。本提升系統(tǒng)中采用的三菱 FX2 系列的可編程控制器，其微處理器是 16 位的 8096 單片機(jī)。 存儲(chǔ)器 可編程控制器配有兩種存儲(chǔ)器：系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)管理程序。用戶(hù)存儲(chǔ)器存放用戶(hù)編制的控制程序。 常用的存儲(chǔ)器有 CMOS RAM、 EPROM。 CMOSRAM 是一種可進(jìn)行讀寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器存放用戶(hù)程序，生成用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)，存放在 RAM 中的用戶(hù)程序可方便地修改。 CMOS RAM 存儲(chǔ)器是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。 輸入輸出單元（ I/O 單元） 實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)是多種多樣的，外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電平也是不同的，而 PLC 的中央處理單元所處理的信號(hào)只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，正是通過(guò)輸入輸出單元來(lái)實(shí)現(xiàn)這些信號(hào)的轉(zhuǎn)換， I/O 單元實(shí)際上是 PLC 與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)的接口部件，輸入輸出口有良好的電隔離和濾波作用。接到 PLC 輸入接口的輸入器件是各種開(kāi)關(guān)、按鈕 、傳感器等，其輸出器件往往是電磁閥，接觸器，繼電器等。而繼電器有交流型和直流型，高壓型和低壓型之分，電壓型和電流型。 1.輸入接口電路 各種 PLC 的輸入電路大都基本相同，通常有三種類(lèi)型。直流（ 12-24）v 輸入，交流（ 100-120） v 輸入，交直流（ 12-24） v 輸出，外界輸入器件可以是無(wú)源觸點(diǎn)或者是有源傳感器的集電極開(kāi)路的晶體管。這些外部輸入器件是通過(guò) PLC 輸入端子與 PLC 相連的， PLC 輸入電路有光電耦合隔離，畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 13 并沒(méi)有 RC 濾波器，用以消除觸點(diǎn)的抖動(dòng)和外部噪聲干擾。當(dāng)輸入開(kāi)關(guān)閉合時(shí)一次電路中流過(guò)電流。輸入指示 燈亮，光電耦合器被激勵(lì)，三極管從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，這是一個(gè)數(shù)據(jù)輸入的過(guò)程。 2.輸出接口電路 PLC 的輸出有三種：繼電器輸出，晶體管輸出，晶閘管輸出。其中繼電器輸出最常用。當(dāng)中央處理單元有輸出時(shí)，接通或者斷開(kāi)輸出電路中繼電器的線圈，繼電器的接點(diǎn)閉合或者斷開(kāi)，通過(guò)該接點(diǎn)控制外部負(fù)載電路的通斷。很顯然繼電器輸出是利用了繼電器的接點(diǎn)和線圈將 PLC 內(nèi)部電路與外部負(fù)載電路進(jìn)行隔離。 PLC 的工作方式有掃描工作方式，其中順序掃描的工作方式是 PLC 的基本工作方式，現(xiàn)以循環(huán)掃描的工作方式加以說(shuō)明，其掃描過(guò)程如下： 圖 1-2 PLC 的內(nèi)部掃描過(guò)程 整個(gè)掃描過(guò)程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 14 輸出幾個(gè)階段 ，全過(guò)程掃描一次所需要的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。內(nèi)部處理階段， PLC 檢查 CPU 模塊的硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器等。在通信服務(wù)階段， PLC 與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等。當(dāng) PLC 處于停止（ STOP）狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在 PLC 處于運(yùn)行（ RUN）狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。 輸入處理 也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通電斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映像寄存器。在此輸入映像寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映象寄存器的內(nèi)容不會(huì)發(fā)生改變，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。 程序執(zhí)行： 根據(jù) PLC 梯形圖程序掃描原則，按先左右后上下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時(shí)則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足決定程序 的跳轉(zhuǎn)地址。用戶(hù)程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)， PLC 輸出映像寄存器中讀出上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)。根據(jù)用戶(hù)程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入有關(guān)器件寄存器中，對(duì)每個(gè)器件而言，器件映像寄存器中所存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。 輸出處理： 程序執(zhí)行完畢后，將輸出映像寄存器，既器件映像寄存器中的寄存器狀態(tài)。在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過(guò)隔離電路驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 掃描周期是 PLC 一個(gè)很重要的指標(biāo)，小型 PLC 的掃描周期一般為十幾毫秒到幾十毫秒。 PLC 的掃描時(shí)間取決于掃描速度和用戶(hù)程序的長(zhǎng)短，毫秒級(jí)的掃描時(shí)間對(duì)于一般工業(yè)常是可以接受的， PLC的響應(yīng)滯后是允許的。但是對(duì)某些 I/O 快速響應(yīng)的設(shè)備，則應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施。如選用高速畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 15 CPU，提高掃描速度，采用快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊以及不同的中斷處理等措施減少滯后時(shí)間。影響 I/O 滯后的主要原因有：輸入濾波器的慣性、輸出繼電器接點(diǎn)的慣性、程序執(zhí)行的時(shí)間、程序設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)母郊佑绊懙?。?duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)選擇一個(gè) PLC，合理的編制程序是縮短響應(yīng)的關(guān)鍵。 1.3.3 三菱 F2 系列 PLC 及其指令系統(tǒng) PLC 基本編程指令有 20 種 ,列表如下 指令名稱(chēng) 指令助記號(hào) 功 能 取指令 LD 運(yùn)算開(kāi)始 取反指令 LDI 運(yùn)算開(kāi)始 與 AND 串聯(lián)接點(diǎn) 與非 ANI 串聯(lián)接點(diǎn) 或 OR 并聯(lián)接點(diǎn) 或非 ORI 并聯(lián)接點(diǎn) 電路塊與 ANB 電路塊串聯(lián) 電路塊或 ORB 電路塊并聯(lián) 輸出 OUT 線圈驅(qū)動(dòng) 指令名稱(chēng) 指令助記號(hào) 功 能 置位 SET 線圈接通保持 空操作 NOP 無(wú)動(dòng)作 復(fù)位 RST 線圈接通清除 上升脈沖 PLS 檢測(cè)上升沿 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 16 下降脈沖 PLF 檢測(cè)下降沿 主控 MC 公共串接用線圈 主控復(fù)位 MCR 公共串接用清除 進(jìn)棧 MPS 運(yùn)算記憶 讀棧 MRD 記憶讀出 出棧 MPP 記憶讀出及復(fù)位 結(jié)束 END 程序結(jié)束 1.4 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之 門(mén)?，F(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng) 。 雖然 PLC 擁有上述許多優(yōu)點(diǎn)，并且在很多領(lǐng)域 PLC 的控制技術(shù)也是世界上控制技術(shù)最高的電氣控制技術(shù)，但是在組合機(jī)床上的電氣控制系統(tǒng)還不 是相當(dāng)?shù)耐晟?，還有很多的發(fā)展前景。組合機(jī)床是許多工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的零件加工機(jī)器。擁有高技術(shù)，高效率，高精度的加工技術(shù)對(duì)一個(gè)機(jī)床的畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 17 加工企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是關(guān)系企業(yè)生死存亡的關(guān)鍵大事，而要真正改變機(jī)床的加工技術(shù)，電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就成為組合機(jī)床開(kāi)發(fā)的主要目標(biāo)，所以現(xiàn)在許多廠家都開(kāi)始注重電氣控制系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)及優(yōu)化改造。 現(xiàn)代組合機(jī)床的發(fā)展與現(xiàn)代力學(xué)傳動(dòng)及其控制書(shū)的發(fā)展密切相關(guān)。根據(jù)加工工件的加工要求不同，組合機(jī)床也有很大的不同，而組合機(jī)床在傳動(dòng)方式上又分為液動(dòng)和氣動(dòng)。我所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床采用液壓傳動(dòng)的方式。在電氣控制 系統(tǒng)中 PLC 的選取由為重要，我所設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)采用日本三菱系列的可編程控制器。因?yàn)樵谒薪滩馁Y料中對(duì)三菱系列的可編程控制器介紹的相當(dāng)稀少 ，所以現(xiàn)在對(duì)三菱系列的可編程控制器認(rèn)識(shí)還不是特別全面，可能會(huì)影響設(shè)計(jì)的最終效果，但我的想法是把三菱系列的可編程控制器多應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。但是理論上的設(shè)計(jì)總是與實(shí)際生產(chǎn)之間有一定的差異，要真正的做到理論與實(shí)踐精確的結(jié)合確實(shí)存在著很大的困難，本次設(shè)計(jì)因?yàn)閷?duì)實(shí)際組合鉆床缺少實(shí)際的認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)時(shí)一定會(huì)存在精確度上的問(wèn)題，希望老師再次批評(píng)指正。 1.5 課題內(nèi)容及 其研究目標(biāo) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是“ 雙面鉆孔 組合機(jī)床 PLC 控制 設(shè)計(jì)”，從題目可以看出這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是用 PLC 設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)。而 作者 設(shè)計(jì)的是組合鉆床的控制系統(tǒng)， 作者 設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)要能使鉆床完成當(dāng)把工件放好之后自動(dòng)加緊工件并按照可編程控制器中的程序來(lái)加工工件。在這里重要的是如何用 PLC 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，在做這 個(gè)設(shè)計(jì)之前我首先了解了組合機(jī)床的由來(lái)和組合機(jī)床的傳動(dòng)分類(lèi)。另外 還了解了一些組合機(jī)床的電氣控制主回路圖，并認(rèn)真學(xué)習(xí)了機(jī)床電氣控制線路圖的識(shí)圖技巧等。 針對(duì)課題， 首先， 學(xué)習(xí)了臥式雙面組合鉆床的配置和結(jié)構(gòu)，臥式雙面組合鉆床由床身、夾具、液壓操縱箱、主軸箱、電氣柜、冷卻裝置等組成。其中主軸箱是用于按各主軸所相互要求的距離來(lái)布置主軸，并將所須的轉(zhuǎn)數(shù)傳給主軸。布置在一個(gè)主軸箱內(nèi)的主軸數(shù)決定于被加工零件的結(jié)構(gòu)，有畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 18 時(shí)可達(dá)幾十根。裝 到個(gè)主軸箱上的刀具可以在尺寸或用途上都相同，或者不同。電氣柜是 畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，它承擔(dān)了整個(gè)機(jī)床的控制系統(tǒng) ,當(dāng)我們要用這臺(tái)機(jī)床加工工件的時(shí)候 ,只要把相應(yīng)的程序輸入然后按照機(jī)床的工作順序啟動(dòng) ,機(jī)床就會(huì)按照我門(mén)所要求的工件類(lèi)型進(jìn)行加工了。我 本文設(shè)計(jì)的是臥式雙面組合鉆床的電氣控制系統(tǒng)，所以 要研究一套適合這種類(lèi) 型的機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)機(jī)床的創(chuàng)新 在結(jié)構(gòu)上并沒(méi)有任何原則性的變化，主要的是控制系統(tǒng)的完善。所以， 要研究一種最直接最有效的電氣控制方法，使機(jī)床能夠完成雙面鉆孔的動(dòng)作。而這套電氣控制方法研究重點(diǎn)需要我首先解決用哪種語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)組合鉆床的控制程序及如何編寫(xiě)所需要的程序?？删幊炭刂茪庥?OMRON 和三菱 及西門(mén)子等幾 種可編程控制器。 打算用 三菱 可編程控制器為主。在完成可編程控制器的選擇之后， 要著手解 決的是程序的編寫(xiě)，當(dāng)把程序編好之后并存儲(chǔ)到可編程控制器中，這樣 所設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)就完成了。 這樣整個(gè)臥式雙面組合鉆床 的電氣控制系統(tǒng)就設(shè)計(jì)完成了，用這套控制系統(tǒng)就能夠滿足大部分生產(chǎn)廠家對(duì)工件鉆孔的要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 19 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想及優(yōu)選方案的確定 本系統(tǒng)是根據(jù)許多前輩設(shè)計(jì)組合鉆床的電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，依據(jù)許多先進(jìn)的可編程控制器技術(shù)綜合完成本次雙面組合鉆床的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本章主要介紹系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想及可編程控制器的設(shè)計(jì)原則。 2.1.1 臥式雙面組合鉆床電氣控制系統(tǒng)的構(gòu)成 結(jié)合許多文獻(xiàn)資料本節(jié)主要介紹組合機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的一般構(gòu)成及在設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)時(shí)的一般過(guò)程。 雙面組合機(jī) 床的電氣控制系統(tǒng)一般包括： PLC，接觸器，各種開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)等。在設(shè)計(jì)雙面組合鉆床電氣控制系統(tǒng)的時(shí)候，一般要通過(guò)如下過(guò)程： 詳細(xì)了解機(jī)床工作循環(huán)及互鎖要求； 熟悉雙面組合鉆床及 PLC 中各種通用及專(zhuān)用部件的動(dòng)作過(guò)程及其對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求； 對(duì)液壓控制系統(tǒng)也要有一定的了解，同時(shí)要掌握電磁鐵的工作特性，有關(guān)數(shù)據(jù)及其接通表； 了解機(jī)床及其電氣控制控制系統(tǒng)中各輔助設(shè)備的工作情況（如冷卻，潤(rùn)滑，排屑，滑臺(tái)，加工機(jī)構(gòu)等）； 經(jīng)過(guò)上述過(guò)程后，就可進(jìn)行電路設(shè)計(jì)：先考慮各單元電路，然后將它們連成系統(tǒng)。開(kāi)始設(shè)計(jì)一滿足循環(huán)要求為主，其 次再考慮去掉多余的電器，最后書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)說(shuō)明一檢查系統(tǒng)的正確性。 2.1.2 系統(tǒng)的功能要求 本次課題是要求我設(shè)計(jì)一套用 PLC 控制組合機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，鑒于當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，我也很努力的去選材，最后定為設(shè)計(jì)用 PLC 控制畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 20 雙面組合鉆床的電氣控制系統(tǒng)了。本系統(tǒng)是為了適應(yīng)加工 在工件兩相對(duì)表面上鉆孔的一種高效率自動(dòng)化專(zhuān)用加工設(shè)備。機(jī)床的兩個(gè)液壓動(dòng)力滑臺(tái)對(duì)面布置，左、右刀具電動(dòng)機(jī)分別固定在兩邊的滑臺(tái)上，中間底座上裝有工件定位夾緊裝置。 該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)三方面的要求： (1)動(dòng)力部件的點(diǎn)動(dòng)、復(fù)位控制。 (2)動(dòng)力部件安全性自動(dòng) 循環(huán)。 (3)整批零件全自動(dòng)工作循環(huán)控制。為保證控制系統(tǒng)工作的可靠性， PLC 應(yīng)良好接地，要安裝在控制柜中，以防止灰塵、油污、 水濺，防止太陽(yáng)直接照射。同時(shí)輸入、輸出線不能用同一根 電纜，應(yīng)分開(kāi)接線。 雙面組合鉆床是一種鉆削較厚工件的加工鉆床，加工要求雙面同時(shí)鉆削，并同軸鉆孔。加工精度要求高，采用傳統(tǒng)的繼電 接觸器控制，要用大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器，存在線路復(fù)雜，故障率高，控制柜體積大、成本高等缺點(diǎn)，而采用可編程序控制器控制，不僅可以提高控制的可靠性，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 2.1.3 PLC 控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 可編程控制器是面向用戶(hù)的專(zhuān)用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制 、 定時(shí)和計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令 ,并通過(guò)數(shù)字式和模擬式輸入輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌渫獠坑嘘P(guān)設(shè)備都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體 ,易于擴(kuò)充其功能原則設(shè)計(jì)的?？删幊炭刂破鞯男阅苤笜?biāo)是有使用者先提出的 ,它具有以下 幾 個(gè)特點(diǎn) : （ 1）可靠性 高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由 于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。在 I/O 環(huán)節(jié)， PLC 采用了光電隔離、濾波等多種措施。系統(tǒng)程序和大部分的用戶(hù)程序都采用 EPROM 存儲(chǔ)，一般 PLC 的平均無(wú)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 21 故障工作可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)以上。 （ 2）控制能力強(qiáng) PLC 所采用的 CPU 一般是具有較強(qiáng)位處理功能的位處理機(jī)，為了增強(qiáng)其復(fù)雜控制功能和聯(lián)網(wǎng)通信等管理能力，可以采用雙 CPU 的運(yùn)行方式，使其功能得到極大的加強(qiáng)。 （ 3）編程方便易學(xué) 第一編程語(yǔ)言（梯形圖）是一種圖形編程語(yǔ)言，與多年來(lái)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的電器 控制圖非常相似，理解方式也相同，非常適合現(xiàn)場(chǎng)人員學(xué)習(xí)。 （ 4）適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境 PLC 采用封裝的方式，適合于各種震動(dòng)、腐蝕、有毒氣體等的應(yīng)用場(chǎng)合。 （ 5）與外部設(shè)備連接方便 PLC 采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動(dòng)端子排，提供不同的端子功能適合于多種電氣規(guī)格。 （ 6）體積小、重量輕、功耗低 （ 7）性?xún)r(jià)比高 （ 8）模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行不同功能擴(kuò)展和組裝，一種型號(hào)的 PLC 可用于控制從幾個(gè) I/O 點(diǎn)到幾百個(gè) I/O 點(diǎn)的控制系統(tǒng)。 （ 9）維修方便，功能更改靈活 目前的可編程控制器具有數(shù)字量和模擬量 的輸入輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)、順序控制、通信、記錄和顯示等功能，使設(shè)備控制水平大大提高。 程序的修改就意味著控制功能的修改，因此功能的改變非常靈活。 由于上述特點(diǎn) ,近幾十年來(lái) ,隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展， PLC 的發(fā)展也十分迅速 ,而且這種發(fā)展還在不斷的進(jìn)行 ,使可編程控制器逐步與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)之間的距離拉近 ,又畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 22 由于采用了表面安裝技術(shù) ,使其體積變小 ,易于使用 , 在更多的工業(yè)控制的要求下 ,有了豐富的 I/O 模塊 ,并采用了普遍的編程語(yǔ)言 -梯形圖 ,以其直觀 、 形象、簡(jiǎn)單易于理解和掌握 特點(diǎn)被廣大用戶(hù)熟悉和接受 .在新推出的 PLC 系統(tǒng)中還具有網(wǎng)絡(luò)功能 ,這就很容易使工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和信息管理自動(dòng)化結(jié)合起來(lái) . 2.1.4 PLC 控制技術(shù)的總體設(shè)計(jì)思想 一般 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是 : 1.選用的 PLC 必須滿足被控制對(duì)象的要求 . 2.選用的 PLC 不僅要著眼于現(xiàn)在還要適當(dāng)?shù)目紤]將來(lái)發(fā)展的需要 . 3.在滿足上述兩個(gè)前提的情況下 ,力求使系統(tǒng)具有較好的性能和低廉的價(jià)格 . PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如下 : 1.根據(jù)被控對(duì)象的控制要求 ,確定這個(gè)系統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備的數(shù)量 ,從而確定 PLC 的 I/O 的點(diǎn)數(shù) ,包括開(kāi)關(guān)量 I/O,模擬量 I/O 以及特殊功能模塊 2.選用的 PLC的 I/O點(diǎn)數(shù)應(yīng)有一點(diǎn)余量 ,在性能價(jià)格比變化不大的情況下 ,盡可能選用同類(lèi)型中功能強(qiáng)的一代 PLC,對(duì)于三菱公司的小型 PLC來(lái)說(shuō) ,一般選用 FX 系列的產(chǎn)品 ,而不選用 F 系列的產(chǎn)品確定選用的 PLC 的機(jī)型 3.建立 I/O 分配表 ,繪制 PLC 控制系統(tǒng)的輸入輸出接線圖 4.根據(jù)控制要求繪制程序的流程圖 5.編制用戶(hù)程序 ,并借助編程器將用戶(hù)程序裝入 PLC 的用戶(hù)程序儲(chǔ)存器 6.在實(shí)驗(yàn)室里模擬調(diào)試用戶(hù)程序 7.完成第六步的工作后 ,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試用戶(hù)程序 8.整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試工作結(jié) 束后 ,編制技術(shù)文件 9.文件使用 本次設(shè)計(jì) 課題具體到 “用 PLC 控制雙面組合鉆床的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)” 上 ，用繼電器得電失電的方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)力滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)以及電動(dòng)機(jī)的進(jìn)給畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 23 運(yùn)動(dòng)。因而要求：一是用可編程控制器與繼電器相連特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)一般的控制程序 ,二是根據(jù)可編程控制器數(shù)據(jù)口的數(shù)據(jù)檢測(cè)速度、位置。 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成及運(yùn)行原理 隨著 PLC 的廣泛應(yīng)用和機(jī)床電控技術(shù)的不斷發(fā)展，利用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)組合機(jī)床的自動(dòng)控制，無(wú)疑是今后的發(fā)展方向，而針對(duì)這種控制的 PLC 程序設(shè)計(jì)也顯得尤為重要。這種控制屬于順序邏輯控