兩工位鉆孔_攻絲組合機(jī)床液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)題目：兩工位鉆孔、攻絲組合機(jī)床兩工位鉆孔、攻絲組合機(jī)床 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系系 部部 機(jī)械電子系機(jī)械電子系 專專 業(yè)業(yè) 機(jī)電一體化機(jī)電一體化 班班 級(jí)級(jí) 機(jī)電機(jī)電 102102 班班 姓姓 名名 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 20122012 年年 1010 月月 1717 日日 摘摘 要要 本課題主要研究的是用PLC控制的兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床的運(yùn)作。 兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床經(jīng)系統(tǒng)通電后能自動(dòng)完成工件的鉆孔和攻絲加工，此機(jī) 床主要由床身、移動(dòng)工作臺(tái)、夾具、鉆孔滑臺(tái)、鉆孔動(dòng)力頭、攻絲滑臺(tái)、攻絲動(dòng)力頭、 滑臺(tái)移動(dòng)控制凸輪和液壓系

2、統(tǒng)組成。工作臺(tái)的移動(dòng)包括左移、右移及夾具的動(dòng)作包括 加緊和放松，鉆孔滑臺(tái)的移動(dòng)包括前移和后移，均由液壓系統(tǒng)執(zhí)行，其中鉆孔滑臺(tái)和 攻絲滑臺(tái)的移動(dòng)是通過(guò)控制凸輪來(lái)控制滑臺(tái)移動(dòng)液壓系統(tǒng)的液壓閥實(shí)現(xiàn)的，電氣系統(tǒng) 不參與。只需啟動(dòng)控制凸輪點(diǎn)擊即可，但要注意凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的周期。該系統(tǒng)由 PLC 的控 制，工作臺(tái)和滑臺(tái)的移動(dòng)將嚴(yán)格的按規(guī)定的時(shí)序同步進(jìn)行，使兩種運(yùn)動(dòng)密切配合，提 高實(shí)際生產(chǎn)的工作效率。 關(guān)鍵詞 組合機(jī)床 PLC 控制 程序編程 調(diào)試 Abstract The main research of this paper is to use PLC to control the two position

3、drilling combined machine tool operation. Two position drilling combined machine tool the system power can automatically complete the drilling and tapping machine, which is mainly composed of a bed body, movable bench, fixture, drilling, drilling, tapping power head slider slider, tapping power head

4、, slider mobile control cams and hydraulic system. Work bench mobile includes shift left, right and jig moves include a stepped up and relax, drilling the movement of the sliding platform includes forward and backward, implementation by the hydraulic system, wherein the drilling platform and tapping

5、 the movement of the sliding platform is controlled by a cam to control a slider mobile hydraulic system hydraulic valve, electrical system does not participate in. Just start the control cam click, but attention should be paid to the cam rotation cycle. The system consists of a PLC control, work st

6、ation and the movement of the sliding platform will be strictly in accordance with the provisions of the timing synchronization, the two movement closely, improve production efficiency. Key words combination machine tool control procedures PLC programming debugging 目目 錄錄 摘摘 要要.錯(cuò)錯(cuò) 誤！未定義書(shū)簽。誤！未定義書(shū)簽。 Ab

7、stract.I 前言前言.（1） 正正 文文 1 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 1.1 組合機(jī)床加工方式.（2） 1.2 組合機(jī)床的發(fā)展.（2） 1.3 組合機(jī)床部件分類.（2） 1.4 組合機(jī)床的發(fā)展.（3） 1.5 在中小批量生產(chǎn)組合機(jī)床是如何應(yīng)用.（3） 2 可編程控制器的概述可編程控制器的概述 2.1 可編程控制器的由來(lái).（4） 2.2 可編程控制器的特點(diǎn).(5) 2.3 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域.(6) 2.4 可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì).(6) 2.5 PLC 的結(jié)構(gòu).(7) 2.6 PLC 的基本技術(shù)特征.(9) 3 兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床的設(shè)計(jì)兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床的設(shè)計(jì) 3.

8、1 兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床示意圖.(10) 3.2 兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床的控制要求.(11) 3.3 動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理.(13) 3.4 液壓缸參數(shù)的計(jì)算.(14) 3.5 各液壓缸工作循環(huán)時(shí)的工作參數(shù)表.(16) 3.6 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算.(18) 3.7 組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).(18) 3.8 硬件接線圖設(shè)計(jì).(19) 3.9 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì).(19) 4 4 系統(tǒng)的調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試 4.1 FXGP/WIN 軟件應(yīng)用.(21) 4.2 上機(jī)調(diào)試步驟.(22) 5 小小 結(jié)結(jié) .(23) 致致 謝謝 .(24) 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .(25) 前言前言 組合機(jī)床 transf

9、er and unit machine 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ) 配以 按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具 組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī) 床。 二十世紀(jì) 70 年代以來(lái) 隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀 具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展 組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可 達(dá)0.05毫米1000毫米表面粗糙度可低達(dá)0.63微米鏜孔精度可達(dá)IT76級(jí)孔距精度可 達(dá) 0.02微米。專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專用機(jī)床中某 些部件因重復(fù)使用逐步發(fā)展成為通用部件因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 最早的組合機(jī)床是1911年在美國(guó)制成的用于加工汽車零件。初期各機(jī)床制造 廠都有各

10、自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用 戶使用和維修1953年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商確 定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件 結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)配以按工件特定外形和加工工藝設(shè) 計(jì)的專用部件和夾具組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。它一般采用多軸、多刀、多 工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于 通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化可根據(jù)需要靈活配置能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此 組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn) 在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 并可 用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 組合機(jī)

11、床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時(shí)工件一般不旋轉(zhuǎn)由 刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸 孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用 車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件 ( 如飛 輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專用機(jī)床中某些部件因 重 復(fù)使用逐步發(fā)展成為通用部件因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 第一章 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 組合機(jī)床（transfer and unit machine）組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)， 配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具

12、，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專 用機(jī)床。 1.1 組合機(jī)床加工方式 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生 產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù) 需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的 優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)， 由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸 孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用 車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)

13、某些回轉(zhuǎn)體類零件(如 飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 1.2 組合機(jī)床的發(fā)展史 二十世紀(jì) 70 年代以來(lái)，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和 刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度 可達(dá) 0.05 毫米1000 毫米，表面粗糙度可低達(dá) 2.50.63 微米；鏜孔精度可達(dá) IT76 級(jí)，孔距精度可達(dá) O.03O.02 微米。 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專用機(jī)床中某些部件因重 復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī) 床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)

14、準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性， 便于用戶使用和維修，1953 年美國(guó) 福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件 標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 1.3 組合機(jī)床部件分類 通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部 件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、 切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。 支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有 側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作 臺(tái)

15、、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。 控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱 臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 1.4 組合機(jī)床的發(fā)展 為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把 結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類 機(jī)床常見(jiàn)的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié) 構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工 藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 1.5 在中小批量生產(chǎn)中組合機(jī)床

16、是如何應(yīng)用的 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用 部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。它一般采用多軸、多刀、多工序、 多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用 部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此， 組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可 用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)， 由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸 孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)

17、床采用 車削頭夾持 工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、 汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專用機(jī)床中某些部件因重 復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī) 床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性， 便于用戶使用和維修，1953 年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造 廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺 寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支

18、承部件、輸送部件、控制部件和輔助部 件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、 切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。 為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把 結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類 機(jī)床常見(jiàn)的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié) 構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工 藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 第二章第二章 可編程控制器的概述可編程控制器的概述 可編程序控制器是以微處理器為核心的工業(yè)自動(dòng)控制

19、通用裝置，其種類繁多， 不同廠家的產(chǎn)品各有特點(diǎn)，且有一定的區(qū)別，但作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，可編程序控 制器具有一定的共性。 2.1 可編程序控制器的由來(lái) 20 世紀(jì) 60 年代，人們?cè)噲D用小型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼接 觸器控制，但因價(jià)格昂貴、輸入輸出電路布匹配、編程復(fù)雜等原因，而沒(méi)能得到 推廣和應(yīng)用。60 年代末，美國(guó)通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷翻新的 需要，提出需要有這樣一種靠在設(shè)備，即它的繼電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，更改容 易，接線簡(jiǎn)單，成本低； 它能把計(jì)算機(jī)的許多功能和繼電控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，但編程又比計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單 易學(xué)，操作方便；系統(tǒng)通用性強(qiáng)。 1969 年美國(guó) DEC 公司

20、研制出第一臺(tái)可編程控制器，用在 GM 公司生產(chǎn)線上獲 得成功。其后日本、德國(guó)等相繼引入，可編程控制器迅速發(fā)展起來(lái)。這一時(shí)期它 主要用于順序控制。雖然也采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但實(shí)際上只能進(jìn)行邏輯控 制，故稱為“可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Cntroller)” ，簡(jiǎn)稱為 PLC。 2.2 可編程序控制器的特點(diǎn) （1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高 繼電接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸頭，使 設(shè)備連線復(fù)雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動(dòng)及觸頭在開(kāi)閉時(shí)受電弧的損 害大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而 PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn) 的電子存儲(chǔ)

21、器件來(lái)完成，大部分繼電器和繁雜的連線被軟件程序所取代，故壽命 長(zhǎng)，可靠性大大提高。 微機(jī)雖然具有很強(qiáng)的功能，但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾，電源波 動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機(jī)不能正常工作。而 PLC 在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均 采用了大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理 電路； 在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有精確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、 濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施。所 有這些使 PLC 具有較高的抗干擾能力，目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC，平

22、均無(wú)故障 時(shí)間都大大超過(guò)了 IEC 規(guī)定的 10 萬(wàn)小時(shí)，有的甚至達(dá)到了幾十萬(wàn)小時(shí)。 （2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活 PLC 產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，外圍模塊品種也多，可由各種組件靈 組合成各種大小和不同要求的控制系活統(tǒng)。在 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在 PLC 的端子上接入相應(yīng)的輸入、輸出信號(hào)線即可，不需要諸如繼電器之類的物理 電子器件和大量而又繁雜的硬接線線路。當(dāng)控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)功 能時(shí)，可以用編程器在線或離線修改程序，修改接線的工作量是很小的。同一個(gè) PLC 裝置用于不同的控制對(duì)象，只是輸入、輸出組件和應(yīng)用軟件不同而已。 （3）編程方便，易于使用 PL

23、C 是面向用戶的設(shè)備，PLC 的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的技能 和習(xí)慣，PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。梯形圖 與繼 電器原理圖相類似，直觀易懂，容易掌握，不需要專門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言， 深受現(xiàn)場(chǎng)電氣技術(shù)人員的歡迎，近年來(lái)又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語(yǔ)言，也 稱功能圖，使編程更加簡(jiǎn)單方便。 （4）功能完善，擴(kuò)展能力強(qiáng) PLC 中含有數(shù)量巨大的用于開(kāi)關(guān)量處理的繼電器類軟元件，可輕松地實(shí)現(xiàn)大 規(guī)模的開(kāi)關(guān)量邏輯控制，這是一般的繼電器控制所不能實(shí)現(xiàn)的。PLC 內(nèi)部具有許 多控制功能，能方便地實(shí)現(xiàn) D/A、A/D 轉(zhuǎn)換及 PID 運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、數(shù) 字控制等功能。

24、PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，他不僅可以控制一臺(tái)單機(jī)，一條生產(chǎn)線， 還可以控制一個(gè)機(jī)群，許多條生產(chǎn)線。他不但可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，還可以用于遠(yuǎn) 程控制。 （5）LC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便 PLC 中相當(dāng)于繼電接觸器系統(tǒng)中的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等“軟 元件”數(shù)量巨大，硬軟件齊全，且為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，并已商品化，故可按性 能、容量（輸入、輸出點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存大小）等選用組裝。又由于用軟件編程取代了 硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，使安裝接線工作量大大減小，設(shè)計(jì)人員只要有一臺(tái) PLC 就 可進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試。而繼電接觸器系統(tǒng)需在現(xiàn)場(chǎng) 調(diào)試，工作量大且繁難。 （6）維修方便，維修工

25、作量小 PLC 具有完善的自診斷，履歷情報(bào)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能。對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、 通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O 點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過(guò)他可查出故障原因， 便于迅速處理，及時(shí)排除。 （7）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 由于 PLC 具有上 述特點(diǎn)，使得 PLC 獲得極為廣泛的應(yīng)用。 2.3 可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)字量邏輯控制 運(yùn)動(dòng)控制 閉環(huán)過(guò)程控制 數(shù)據(jù)處理 通信聯(lián)網(wǎng) 2.42.4 可編程序控制器的發(fā)展趨勢(shì)可編程序控制器的發(fā)展趨勢(shì) 向高性能，高速度、大容量發(fā)展 大力發(fā)展微型可編程序控制器 大力開(kāi)發(fā)智能型 lO 模塊和分布式 IO 子系統(tǒng) 基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的編程軟件取代

26、手持式編程器 可編程序控制器編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化 可編程序控制器通信的易用化和“傻瓜化” 可編程序控制器的軟件化與 Pc 化 組態(tài)軟件引發(fā)的七位計(jì)算機(jī)編程革命 可編程序控制器與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合 2.5 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 目前 PLC 生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也各不相同，但其基本組成部分如圖 2.1 所示。可以看出來(lái)，PLC 采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括 CPU、RAM、ROM 和 I/O 接口電路等。其內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如果把 PLC 看做 一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由“輸入變量PLC輸出變量”組成。外部各自開(kāi)關(guān)信號(hào)、 模擬信號(hào)以及傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均可作為 PLC 的輸入變量；它們

27、經(jīng) PLC 外部 輸入端子輸入到 PLC 內(nèi)部寄存器中，經(jīng) PLC 內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其它各種運(yùn)算處理后 送到到輸出端子，它們是 PLC 的輸出變量；由這些輸出變量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種 控制。因此也可以把 PLC 看做一個(gè)中間處理器或變換器，它將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的歌種輸 入變量轉(zhuǎn)換為能控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種輸出變量。 系統(tǒng)程序 應(yīng)用 程序 數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 外 部 設(shè) 備 接 口 I/O 擴(kuò) 展 單 元 輸 入 接 口 輸 出 接 口電磁閥 電源 編程器 I/O 擴(kuò) 展 單 元 . . 電磁線圈 指示燈 輸出設(shè)備 CPU 上位算計(jì)機(jī) 圖形監(jiān)控系統(tǒng) 打印機(jī) EPROM寫(xiě)入器 盒式磁帶機(jī) 條碼判讀器 . . 按鈕

28、觸點(diǎn) 限位開(kāi)關(guān) 輸入設(shè)備 圖圖 2.12.1 PLCPLC 的典型結(jié)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu) （1） CPU CPU 是計(jì)算機(jī)中央處理器的英文縮寫(xiě)。CPU 一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存 器組成。它作為整個(gè) PLC 的核心，起著總指揮和總調(diào)度的作用。它主要完成 以下功能： 將輸入信號(hào)送入 PLC 中存儲(chǔ)起來(lái) 按存放的先后順序取出用戶指令，進(jìn)行編譯 完成用戶指令規(guī)定的各種操作 將結(jié)果送到輸出端 響應(yīng)各種外圍設(shè)備（如編程器、打印機(jī)等）的請(qǐng)求 目前 PLC 中所用的 CPU 多為單片機(jī)，在高檔機(jī)中已采用 16 位甚至 32 位的 CPU。 （2） 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，用來(lái)存放系統(tǒng)程序、用戶程

29、序、邏輯 變量和其他一些信息。PLC 內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類：一類是 RAM（即隨機(jī)存取存儲(chǔ)器） 可以隨時(shí)由 CPU 對(duì)它進(jìn)行讀出、寫(xiě)入；一類是 ROM（即只讀存儲(chǔ)器） ，CPU 只能從 中讀取而不能寫(xiě)入。RAM 主要用來(lái)存放各種暫存的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及用戶程序。 ROM 主要用來(lái)存放監(jiān)控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)，這些程序及數(shù)據(jù)在出廠時(shí)已固化在 ROM 芯片中了。 在 PLC 中，為了讀寫(xiě)修改方便，其用戶程序通常是放在 RAM 中。為了防止用 戶的程序在 PLC 斷電時(shí)丟失，采用鋰電池保持，一般可以保持 5-10 年時(shí)間。 （3） I/O 模塊 輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡(jiǎn)稱 I/O

30、模塊，它們是系統(tǒng)的眼、 耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和 CPU 模塊的橋梁。 輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。數(shù)字量（或開(kāi)關(guān)量）輸入模塊用來(lái)接收 從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、壓力繼電 器等來(lái)的數(shù)字輸入信號(hào)；模擬量輸入模塊用來(lái)接收電位器，測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變 送提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。數(shù)字量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、電 磁閥、電磁鐵、批示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備。模擬量輸出模塊 用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。 CPU 模塊的工作電壓一般是 DC5V，而 PLC 的輸入/輸出信號(hào)電壓一般較高， 如 DC5V 和 AC220V。從外部引入的尖峰

31、電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU 模塊中的元 器 件，或影響 PLC 的正常工作。在 I/O 模塊中，用光電耦合器、小型繼電器等器件 來(lái)隔離外部輸入電路和負(fù)載。I/O 模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的 作用。 （4） 電源 PLC 電源一般指將外部交流電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換成滿足 PLC 中 CPU、 存儲(chǔ)器、I/O 接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源或電源模塊。為避免電源干 擾，接口電路的電源回路彼此相互獨(dú)立。 （5） 編程工具 編程工具用來(lái)生成用戶程序，并對(duì)它進(jìn)行編輯、檢查和修改。手持式編程器 不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程 器。它的體積小，

32、價(jià)格便宜，一般用來(lái)給小型 PLC 編程，或者用來(lái)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維 修。 使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順 序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同的編程語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到 PLC，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。 可以用編程軟件設(shè)置 PLC 內(nèi)部的各種參數(shù)。通過(guò)通信，可以顯示梯形圖中觸 點(diǎn)和線圈的通斷情況，以及運(yùn)行時(shí) PLC 內(nèi)部的各種參數(shù)，對(duì)于查找故障非常有用。 （6） I/O 擴(kuò)展接口 若主機(jī)單元（帶有 CPU）的 I/O 點(diǎn)數(shù)不夠用，可以進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展，即通過(guò) I/O 擴(kuò)展接口電纜與 I/O 擴(kuò)展單元（不帶 CPU）相接，以擴(kuò)充 I/O 點(diǎn)數(shù)。 A/D、D

33、/A 單元一般也通過(guò)接口與主機(jī)單元相接。 2.6 PLC 的基本技術(shù)特性 （1） 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)（即 I/O 點(diǎn)數(shù)） 這是 PLC 最重要的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。 所謂 I/O 點(diǎn)數(shù)，即是 PLC 外部的輸入、輸出端子數(shù)。這些端子可以通過(guò)螺釘或電 纜端口與外部設(shè)備相連，它直接決定了 PLC 能控制的輸入與輸出量的多少，即控 制 系規(guī)模的大小。 （2） 程序容量 一般以 PLC 所能存放用戶程序的多少來(lái)衡量。在 PLC 中程序時(shí) 按“步”存放的（一條指令少則 1 步多則十幾步） ，一“步”占用了一個(gè)地址單 元，一個(gè)地址單元占兩個(gè)字節(jié)。如日本三菱公司 F1 系列 PLC 的程序容量為 1000 步， 可以

34、推知其程序容量為 2k 字節(jié)；FX2N 系列 PLC 的程序容量為 8000 步，16k 字節(jié)。 （3） 掃描速度 PLC 工作時(shí)時(shí)按照掃描周期進(jìn)行循環(huán)掃描的，所用掃描周 期的長(zhǎng)短決定了 PLC 的運(yùn)行速度的快慢。因掃描周期的長(zhǎng)短取決于多種因素，故 一般用執(zhí)行 1000 步指令所需時(shí)間作為衡量 PLC 速度快慢的一項(xiàng)招標(biāo)，稱為掃描 速度，單位為“ms/k” 。掃描速度有時(shí)也用執(zhí)行一步指令所需的時(shí)間來(lái)表示，單 位為“s/步” 。 （4）指令條數(shù) 這是衡量 PLC 軟件功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。PLC 具有的指令種 類越多，說(shuō)明其軟件功能越強(qiáng)。 （5）內(nèi)部繼電器和寄存器 PLC 內(nèi)部有許多繼電器和寄存器

35、，用以存放變量 狀態(tài)、中間結(jié)果、數(shù)據(jù)等，還有許多具有特殊功能的輔助繼電器和寄存器，如定 時(shí)器、計(jì)數(shù)器、系統(tǒng)寄存器、索引寄存器等。用戶通過(guò)使用它們，可簡(jiǎn)化整個(gè)系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因此內(nèi)部繼電器、寄存器的配置情況是衡量 PLC 硬件功能的一個(gè)指標(biāo)。 （6）編程語(yǔ)言及編程手段 編程語(yǔ)言一般分為梯形圖、助記符語(yǔ)句表、狀 態(tài)轉(zhuǎn)移圖、控制流程圖等幾類，不同廠家的 PLC 編程語(yǔ)言類型有所不同，語(yǔ)句也 各異。編程手段主要指用何種編程裝置，編程裝置一般分為手持式編程器和帶有 相關(guān)軟件的計(jì)算機(jī)兩種。 （7）高級(jí)（功能）模塊 PLC 除了主控模塊外，還可以配接各種高級(jí)模塊。 主控模塊實(shí)現(xiàn)基本控制功能，高級(jí)模塊則可以實(shí)現(xiàn)

36、某種特殊功能。高級(jí)模塊的種 類及其功能的強(qiáng)弱常用來(lái)衡量 PLC 產(chǎn)品的技術(shù)水平高低。目前各廠家開(kāi)發(fā)的高級(jí) 模塊種類繁多，主要有以下一些：A/D、D/A、高速計(jì)數(shù)、高速脈沖輸出、PID 控 制、模糊控制、運(yùn)動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信以及各種物理量轉(zhuǎn)換模塊等這些高級(jí)模塊使 PLC 不但能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量順序控制，而且能進(jìn)行模擬量控制以及精確的速度和定位 控制，特別是網(wǎng)絡(luò)通信模塊的迅速發(fā)展，使得 PLC 可以充分的利用計(jì)算機(jī)和互聯(lián) 網(wǎng)的資源，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。 第三章第三章 兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì) 3.13.1 兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床示意圖如下兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床示意圖如下 3.23

37、.2 兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床的控制要求兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床的控制要求 （1）工位鉆孔兩攻絲組合機(jī)床主要加工工藝及控制要求如下： 系統(tǒng)通電自 動(dòng)啟動(dòng)液壓泵電機(jī)M1，若機(jī)床各部分在原位工作臺(tái)在鉆孔工位SQ1動(dòng)作，鉆孔滑 臺(tái)在原 位SQ2動(dòng)作，攻絲滑臺(tái)在原位SQ3動(dòng)作，并且液壓泵系統(tǒng)壓力正常壓力繼 電器 PV 動(dòng)作，原位指示燈HL1亮。 將工件放在工作臺(tái)上按下啟動(dòng)按鈕SB，夾緊電磁閥YV1得電，液壓系統(tǒng)控制 夾具將工件夾緊，與此同時(shí)控制凸輪電機(jī)M2得電運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)夾緊限位SQ4動(dòng)作后表 明工件已經(jīng)被夾緊。 啟動(dòng)鉆孔動(dòng)力頭電機(jī)M3，且由于凸輪電機(jī)M2運(yùn)轉(zhuǎn)控制凸輪控制相應(yīng)的液壓閥 使鉆孔滑臺(tái)前移進(jìn)行鉆孔加

38、工。當(dāng)鉆孔滑臺(tái)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)SQ5動(dòng)作，鉆孔滑臺(tái)自動(dòng) 后退到原位時(shí)停M3同時(shí)停止。 等到鉆孔滑臺(tái)回到原位后，工作臺(tái)右移電磁閥YV2得電，液壓系統(tǒng)使工作臺(tái) 右移，當(dāng)工作臺(tái)到攻絲工位時(shí)限位開(kāi)關(guān)SQ6動(dòng)作工作臺(tái)停止。啟動(dòng)攻絲動(dòng)力頭電 機(jī)M4正轉(zhuǎn)，攻絲滑臺(tái)開(kāi)始前移進(jìn)行攻絲加工當(dāng)攻絲滑臺(tái)到終點(diǎn)時(shí)終點(diǎn)限位SQ7 動(dòng) 作，制動(dòng)電磁閥DL得電，攻絲動(dòng)力頭制動(dòng)0.3S后攻絲動(dòng)力頭電機(jī)M4反轉(zhuǎn)，同時(shí)攻 絲滑臺(tái)由控制凸輪控制使其自動(dòng)后退。 當(dāng)攻絲滑臺(tái)后退到原位時(shí)攻絲動(dòng)力頭電機(jī)M4停，凸輪正好運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)周期凸輪 電機(jī)M2停，延時(shí)3S后左移電磁閥YV3得電，工件臺(tái)左移到鉆孔工位時(shí)停。放松 電磁閥YV4得電，放松工件放松限位S

39、Q8動(dòng)作后，停止放松。原位指示燈亮取下工 件加工過(guò)程完成。 注意：在加工過(guò)程中，應(yīng)啟動(dòng)冷卻泵電機(jī) M5,供給冷卻液。兩個(gè)滑臺(tái)的移動(dòng)， 是通過(guò)控制凸輪來(lái)控制滑臺(tái)移動(dòng)液壓系統(tǒng)的液壓閥實(shí)現(xiàn)的，電氣系統(tǒng)不參與。 （只 需啟動(dòng)控制凸輪電機(jī) M2 即可。 (3)電磁鐵行程閥動(dòng)作順序圖 電磁鐵行程閥液壓缸工 作循環(huán) 信號(hào)來(lái) 源YV1YV2YV3YV4AB 夾緊缸夾 緊 啟動(dòng)按 鈕 SB +- 鉆孔快進(jìn)凸輪 M2 運(yùn)轉(zhuǎn) - 鉆孔工進(jìn)行程閥 A 動(dòng)作 -+- 鉆孔快退凸輪電 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) - 工作滑臺(tái) 右移 鉆孔滑 臺(tái)原位 SQ2 -+- 工作滑臺(tái) 停止 攻絲工 位 SQ6 - 攻絲啟動(dòng) 并快進(jìn) 凸輪電 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) -

40、攻絲工進(jìn)行程閥 B 動(dòng)作 -+ 攻絲快退凸輪運(yùn) 轉(zhuǎn) - 工作滑臺(tái) 左移 攻絲原 位 SQ3 動(dòng)作 -+- 工作滑臺(tái) 停止 鉆孔工 位 SQ1 - 放松工件放松限 位 SQ8 +- （4）動(dòng)作循環(huán)圖（見(jiàn)附錄） （5）液壓系統(tǒng)原理圖（見(jiàn)附錄） 3.3 動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理 1 夾緊 按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān) SB1，YV1 得電，電磁換向閥至右位。主油路：進(jìn)油箱過(guò)濾器 單向閥三位四通電磁閥右位（YV1 得電）夾緊缸無(wú)桿腔。出油路：夾緊缸有 桿腔三位四通電磁閥右位（YV1 得電）油箱 2 鉆孔 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) SB1，凸輪 M2 運(yùn)轉(zhuǎn)，鉆孔 M3 啟動(dòng)。主油路：快進(jìn) 油箱過(guò)濾器二 位四通換向閥左位鉆缸無(wú)桿腔。出

41、油路：鉆缸有桿腔二位四通換向閥左位 油箱 3 鉆孔工進(jìn) 主油路： 油箱過(guò)濾器二位四通換向閥右位節(jié)流閥鉆缸無(wú)桿腔。出油路： 鉆缸有桿腔二位四通換向閥右位油箱 4 鉆孔后退 當(dāng)鉆缸工進(jìn)將工件鉆好后，恰好凸輪進(jìn)入近行程，使二位四通換向閥換左位，使 其后退。主油路： 油箱過(guò)濾器二位四通換向閥左位行程閥 A 右位鉆缸 有桿腔。出油路：鉆缸無(wú)桿腔二位四通換向閥左位油箱 5 工作滑臺(tái)右移 當(dāng)鉆缸退回原位時(shí)，使 SQ2 動(dòng)作，YV3 得電，同時(shí)使 M3 失電工作滑臺(tái)右移 主油路：進(jìn)油箱過(guò)濾器單向閥三位四通電磁閥右位（YV3 得電）缸的左 邊有桿腔。出油路：缸的右邊有桿腔三位四通電磁閥右位（YV3 得電）油箱

42、6 攻絲快進(jìn) 當(dāng)工作滑臺(tái)到達(dá)攻絲工位時(shí)使限位開(kāi)關(guān) SQ6 動(dòng)作，工作臺(tái)停止，攻絲電機(jī) M4 啟 動(dòng) 主油路：進(jìn)油箱過(guò)濾器二位四通換向閥左位缸的無(wú)桿腔。出油路：缸的有 桿腔二位四通換向閥左位油箱 7 攻絲工進(jìn) 主油路：進(jìn)油箱過(guò)濾器二位四通換向閥左位節(jié)流閥缸的無(wú)桿腔。出油路： 缸的有桿腔二位四通換向閥左位油箱 8 攻絲后退 分析：攻絲缸碰到限位開(kāi)關(guān) SQ7 停止，電磁鐵 DL 制動(dòng) 0.3s 后 M4 反轉(zhuǎn)使其后退 主油路：進(jìn)油箱過(guò)濾器二位四通換向閥右位行程閥 B 右位缸的無(wú)桿腔。 出油路：缸的有桿腔二位四通換向閥右位油箱 9 工作滑臺(tái)左移 分析：當(dāng)攻絲缸回到原位，限位開(kāi)關(guān) SQ3 動(dòng)作，凸輪運(yùn)轉(zhuǎn)

43、一個(gè)周期停止，時(shí)間繼 電器動(dòng)作 3s 后使 YV2 得電，工作滑臺(tái)左移 主油路：進(jìn)油箱過(guò)濾器單向閥三位四通電磁閥左位（YV2 得電）缸的右 邊有桿腔。出油路：缸的左邊有桿腔三位四通電磁閥左位（YV2 得電）油箱 10 松開(kāi)工件 分析：工作滑臺(tái)移動(dòng)到原位，限位開(kāi)關(guān) SQ1 動(dòng)作，YV4 得電 YV1 斷電，工件松開(kāi) 主油路：進(jìn)油箱過(guò)濾器單向閥三位四通電磁閥左位（YV1 得電）夾緊缸 無(wú)桿腔。出油路：夾緊缸有桿腔三位四通電磁閥左位（YV1 得電）油箱 3.4 液壓缸參數(shù)的計(jì)算 1 夾緊缸的計(jì)算 已知：最高加緊力為 2Mpa,G=4000N ,運(yùn)動(dòng)速度 V=1m/min，靜摩擦系數(shù)為 0.2，動(dòng) 摩

44、擦系數(shù)為 0.1. 有 m p N D N D P NAP PaP m m m m 2 1 2 1 1 6 1 108 . 5 8004 800 4 800 95 . 0 103 . 0 選： 由表 37-6 可取 D=63mm 由表 37-4 可取 d/D=0.5 可得 d=29mm 由表 37-7 可取 d=28mm 綜上所述 D=63mm d=28mm 驗(yàn)證：P= MPa D Fw mA Fw m 27 . 0 4 2 且：( ) 4 1 A 22 2 4 dDA 快進(jìn)： Fw=4000 N4001 . 0a125 . 0 w4w m 2 1 MP D F A F P M 快進(jìn) q=VA

45、 = 3.1L/min 快進(jìn)1 P =qP=1.34KW i 10 2 快退： Fw=4000 N4001 . 0a168 . 0 )( w4w m 22 2 MP dD F A F P M 快退 q=VA =2.5L/min 快退2 P =qP=0.7KW i 10 2 2 鉆孔 攻絲滑臺(tái)計(jì)算 已知 F=33832N V=1m/min 有平衡方程 min/1mV 工進(jìn) min/m5 快退快進(jìn) VV 工進(jìn) 由表 37-2 初選MPap4 1 取 由表 37-4 取 d/D=0.595 . 0 m 由公式的 D=106mm m D Fw 4 且 D=106 又有 d/D=0.5 可知 d=53m

46、m 由表 37-7 可取 D=100 d=56mm 驗(yàn)證: P=MPa A F m w 5 . 4 1 快進(jìn)： Fw= q=VA = 39L/minN400a53 . 0 w4w m 2 1 MP D F A F P M 快進(jìn)快進(jìn)1 P =qP=32.5KW i 10 2 工進(jìn)： NFW33832a405 m1 P A F P W 工進(jìn) min/39q 1 LAV 工進(jìn)工進(jìn) w735 . 0 qp i KP 快退： Fw= q=VA =29L/minN400a019 . 0 )( w4w m 22 2 MP dD F A F P M 快退快退2 P =qP=0.9KW i 10 2 3 工作臺(tái)

47、的計(jì)算 已知：G=20000N V=100mm/min 選： P=4MPa 靜摩擦系數(shù)為 0.295 . 0 m 且 F =4000 m w P F dD 4 22 w N40002 . 0 222 00134 . 0 mdD 由表 37-7 選的 D=60mm d=45mm 快進(jìn) 快退： F =G0.1=2000N P= q=VA=0.012L/min w MPa A F m w 7 . 1 3.5 各缸工作循環(huán)時(shí)的工作參數(shù)表 （1）夾緊缸 （2）攻絲和鉆孔缸 夾緊缸夾緊缸 工作工作 循環(huán)循環(huán) 負(fù)載負(fù)載 （N） 進(jìn)油壓力進(jìn)油壓力 (MPa) 出油壓力出油壓力 (Mpa) 所需流量所需流量 (

48、L/min) 輸入功率輸入功率 (Kw) 快進(jìn)快進(jìn)4000.13503.10.013 快退快退4000.1680250.009 攻絲和鉆孔缸攻絲和鉆孔缸 工作工作 循環(huán)循環(huán) 負(fù)載負(fù)載 （N） 進(jìn)油壓力進(jìn)油壓力 (MPa) 出油壓力出油壓力 (MPa) 所需流量所需流量 (L/min) 輸入功率輸入功率 (Kw) 快進(jìn)快進(jìn)4000.50390.325 工進(jìn)工進(jìn)338324.509.80.735 快退快退4000.0190290.009 （3）工作臺(tái) 液壓元件明細(xì)表 序號(hào)元件名稱方案一通過(guò)的流量 （L/min） 1濾油器 XU-C32100 40 2液壓泵YB -50 1 50 3三位四通電磁閥W

49、E6E50/OBG2620 4單向閥A-F10D-D/BP17 5二位四通換向閥25DF3B-E10B-C23.5 6單向節(jié)流閥LA-F10D-C-217 7行程閥2FRM5-17/517 液壓泵最大工作壓力： P =P(MPa) 且 bP a5 . 0 MPP取 P =4.5+0.5=5MPa b 確定液壓泵的流量： Q =KL()=1.239L/min=46.8L/min pQMax 根據(jù)上面的壓力和流量查產(chǎn)品樣本選用 YB-50 型的定量葉片泵。泵的額定壓力 為 6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速為 960r/min. 工作臺(tái)工作臺(tái) 工作循工作循 環(huán)環(huán) 負(fù)載負(fù)載 （N） 進(jìn)油壓力進(jìn)油壓力 (MPa)

50、 出油壓力出油壓力 (MPa) 所需流量所需流量 (L/min) 輸入功率輸入功率 (Kw) 快進(jìn)快進(jìn)20001.700.0120.0003 快退快退20001.700.0120.0003 油箱容積的選擇： V=(485)L=290L 3.6 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算： 在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占用時(shí)間最長(zhǎng)，所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進(jìn) 階段造成的，故按工進(jìn)工況驗(yàn)算溫升。 工進(jìn)時(shí)液壓泵的輸入功率： P =0.94Kw 1 1 1q PP 6078 . 0 8 . 9105 . 4 6 工進(jìn)時(shí)液壓泵的輸出功率: P =FV=338321m/min=0.56Kw L 系統(tǒng)總的發(fā)熱功率= P - P

51、 =（0.94-0.56）Kw=0.38Kw 1L 已知油箱容積為 V=290L=29010 23m 油箱金絲散熱面積 A=0.065=0.065=2.8m 32 V 32 290 2 t= KA P C Kw 5 . 13 8 . 21010 38 . 0 3 且驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。且驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。 3.73.7 組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) （1）I/O 分配 I/O 的分配有助于我們更好的理解題意，使編程過(guò)程不再?gòu)?fù)雜難懂。I/O 分 配如表 3.1 所示: 表 3.1 I/O 分配表 輸入元件輸入點(diǎn)編號(hào)輸出元件輸出點(diǎn)編號(hào) 壓力檢測(cè) PV X011

52、 原點(diǎn)指示 HL1 Y012 鉆孔工位 SQ1 X002 液壓泵電機(jī) M1(KM1) Y001 鉆孔滑臺(tái)原位 SQ2 X003 凸輪電機(jī) M2(KM2) Y002 攻絲滑臺(tái)原位 SQ3 X004 夾緊電磁閥 YV1 Y006 夾緊限位 SQ4 X005 鉆孔動(dòng)力頭電機(jī) M3(KM3) Y003 系統(tǒng)通電 X000 冷卻泵電機(jī) M5(KM6) Y014 攻絲工位 SQ6 X006 工作臺(tái)右移電磁閥 YV2 Y010 攻絲滑臺(tái)終點(diǎn) SQ7 X007 攻絲動(dòng)力頭電機(jī) M4 正轉(zhuǎn)(KM4) Y004 放松限位 SQ8 X010 制動(dòng) DL Y013 系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕 SB X001 攻絲動(dòng)力頭電機(jī) M4

53、反轉(zhuǎn)(KM5) Y005 工作臺(tái)左移電磁閥 YV3 Y007 放松電磁閥 YV4 Y011 3.8 硬件接線圖設(shè)計(jì) 由組合機(jī)床加工工藝要求可知，其工藝過(guò)程為一順序控制過(guò)程，所以可運(yùn)用 狀態(tài)編程的思想，采用步進(jìn)順控指令對(duì)其進(jìn)行控制。 雖然該控制為自動(dòng)循環(huán)順序控制，考慮到具體情況，需設(shè)置手動(dòng)控制環(huán)節(jié)。 為減少輸入點(diǎn)，簡(jiǎn)化程序，將按鈕或轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接在驅(qū)動(dòng)回路，可實(shí)現(xiàn)上述各工步 的手動(dòng)操作。系統(tǒng)配置及 I/O 接線見(jiàn)附錄 3.9 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) （1） 機(jī)床加工工步順序表 在整個(gè)加工過(guò)程中，機(jī)床按照一定的順序進(jìn)行加工，機(jī)床的加工工步順序如 表 3.2 所示: （2） 狀態(tài)圖設(shè)計(jì) 狀態(tài)圖是一種易于構(gòu)思，易于

54、理解的圖形程序設(shè)計(jì)工具，它既有流程圖的直 觀，又有利于復(fù)雜控制邏輯關(guān)系的分解與綜合，它有著以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1 可以將復(fù)雜的控制任務(wù)或工作過(guò)程分解成若干個(gè)程序； 2 各工序的任務(wù)明確而具體； 3 各工序間的聯(lián)系清楚，工序間的轉(zhuǎn)換條件直觀； 4 容易理解，可讀性很強(qiáng)，能清晰的反映整個(gè)控制過(guò)程，能帶給編程人員 清晰的編程思路。 該設(shè)計(jì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖見(jiàn)附錄 （3） 梯形圖設(shè)計(jì) 梯形圖的設(shè)計(jì)整體反映了編者的思想，使我們更清楚的理解程序的作用及用 途，它是由狀態(tài)圖進(jìn)一步轉(zhuǎn)化而來(lái)，結(jié)合 PLC 控制將會(huì)使程序淺顯易懂，該設(shè)計(jì) 的梯形圖見(jiàn)附錄 表表 3.23.2 機(jī)床加工工步順序表機(jī)床加工工步順序表（下頁(yè)）（下

55、頁(yè)） 1234567891011 工步 通 電 啟 動(dòng) 液 壓 泵 各 部 分 在 原 位 啟動(dòng)機(jī) 床凸輪 電機(jī)并 進(jìn)行夾 緊 鉆 孔 加 工 鉆孔 滑臺(tái) 退原 位工 作臺(tái) 右移 到 攻 絲 位 攻 絲 加 工 攻絲 滑臺(tái) 到終 端制 動(dòng)延 時(shí) 0.3s 攻 絲 工 作 頭 反 轉(zhuǎn) 后 退 攻 絲 滑 臺(tái) 到 原 位 延 時(shí) 3 s 工 作 臺(tái) 左 移 到 鉆 孔 工 位 放 松 放 松 完 成 原 位 指 示 燈 亮 液壓壓力檢測(cè) PV 1 鉆孔工位 SQ1 111 鉆孔滑臺(tái)終點(diǎn) SQ2 11111111 攻絲滑臺(tái)終點(diǎn) SQ5 1 攻絲滑臺(tái)原位 SQ3 1111 啟動(dòng)按鈕 SB 1 夾緊限位

56、 SQ4 111111 攻絲工位 SQ6 1111 攻絲滑臺(tái)終點(diǎn) SQ7 1 輸 入 及 檢 測(cè) 元 件 放松限位 SQ8 11 液壓泵電機(jī) M1 1111111111 凸輪電機(jī) M2 1111111 夾緊電磁閥 YV1 1111111 鉆孔動(dòng)力頭 M3 1 冷卻泵電機(jī) M5 11111 工作臺(tái)右移電磁閥 YV2 1 攻絲動(dòng)力頭電機(jī) M4 正轉(zhuǎn) 1 攻絲動(dòng)力頭制動(dòng) DL 1 攻絲動(dòng)力頭電機(jī) M4 反轉(zhuǎn) 1 工作臺(tái)左移電磁閥 YV3 1 放松電磁閥 YV4 1 驅(qū) 動(dòng) 元 件 原位指示 HL1 11 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 4.1 FXGP/WIN 軟件應(yīng)用 目前，在國(guó)內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金、石

57、油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、 汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價(jià)格比的不斷提高，其 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC 的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面： （1） 開(kāi)關(guān)量邏輯控制 利用 PLC 最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳 統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等，例如：機(jī)床、 注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是 PLC 最基本 的應(yīng)用，也是 PLC 最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 （2） 運(yùn)動(dòng)控制 大多數(shù) PLC 都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這一 功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對(duì)

58、各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。 （3） 過(guò)程控制 大、中型 PLC 都具有多路模擬量 I/O 模塊和 PID 控制功能，有的小型 PLC 也 具有模擬量輸入輸出。所以 PLC 可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有 PID 控制功能的 PLC 可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過(guò)程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處 理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。 （4） 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的 PLC 都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行 數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置， 如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。 （5） 通信聯(lián)網(wǎng) PLC 的通信包

59、括 PLC 與 PLC、PLC 與上位計(jì)算機(jī)、PLC 與其它智能設(shè)備之間 的通信，PLC 系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連 構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級(jí)分布式 控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。 4.2 上機(jī)調(diào)試步驟 PLC 程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試兩個(gè)調(diào)試過(guò)程，在此之前首先 對(duì) PLC 外部接線作仔細(xì)檢查，這一個(gè)環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要準(zhǔn)確無(wú)誤。也可 以用事先編寫(xiě)好的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來(lái)查找接線故障。不過(guò)， 為了安全考慮，最好將主電路斷開(kāi)。當(dāng)確認(rèn)接線無(wú)誤后再連接主電路，將模擬調(diào) 試好的程序

60、送入用戶存儲(chǔ)器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致 地完成整體的控制功能為止。 （1） 程序的模擬調(diào)試 將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭?PLC 后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫(xiě)入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。 用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開(kāi)關(guān)和按鈕來(lái)模 擬，各輸出量的通斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的發(fā)光二極管來(lái)顯示，一般不用接 PLC 實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開(kāi)關(guān)或 按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。對(duì)于順序控制程序， 調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換 條件實(shí)現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確