機(jī)械滑臺(tái)的控制

1、 湖 北 文 理 學(xué) 院機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目機(jī)械滑臺(tái)的控制專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)機(jī)制1011姓 名學(xué) 號(hào)2010116158指導(dǎo)教師職 稱2013年 9 月 20 日目錄第一章 前言21.1 機(jī)械滑臺(tái)簡介1.2 機(jī)械滑臺(tái)的用途第二章 PLC及機(jī)械滑臺(tái)的PLC控制22.1 PLC的發(fā)展歷程2.2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)2.3 PLC的工作原理第三章 機(jī)械滑臺(tái)的設(shè)計(jì)與組裝53.1 機(jī)械滑臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案3.2 機(jī)械部分3.3 液壓控制部分第四章 PLC控制程序的設(shè)計(jì)84.1 PLC的選擇4.2 I/O分析及分配表4.3程序流程圖 4.4元器件清單第五章 基本指令系統(tǒng)和編程115.1順

2、序功能圖5.2 梯形圖5.3 指令表5.4 梯形圖的工作過程第六章 總結(jié)14參考文獻(xiàn)：15第一章 前言1.1機(jī)械滑臺(tái)的簡介機(jī)械滑臺(tái)主要用于數(shù)控機(jī)床，本機(jī)械滑臺(tái)主要能進(jìn)行二維運(yùn)動(dòng):前后運(yùn)功動(dòng)，左右（橫向）運(yùn)動(dòng)。機(jī)械滑臺(tái)上還有主電動(dòng)機(jī)加上相應(yīng)的傳動(dòng)裝置就可以安裝刀具或者工件進(jìn)行自動(dòng)加工，還有相應(yīng)循環(huán)選擇開關(guān)，當(dāng)開關(guān)為NO時(shí)就能進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)動(dòng)作。機(jī)械滑臺(tái)用以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可臥式也可立式使用，在機(jī)械滑臺(tái)上安裝動(dòng)力箱（裝上多軸箱）鉆削頭、鏜削頭、銑削頭、鏜孔車端面頭等各種部件，用以完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、锪窩、刮端面、倒角、車端面、銑削及攻絲等工序，亦可在其上安裝工件組成輸送運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)。1.2機(jī)械滑臺(tái)

3、的用途 機(jī)械滑臺(tái)主要用于數(shù)控機(jī)床機(jī)械滑臺(tái)機(jī)械滑臺(tái)的用途及性能:在滑臺(tái)上安裝工件后做往復(fù)運(yùn)動(dòng),也可在滑臺(tái)上安裝動(dòng)力頭等相關(guān)附件后,通過滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng),對(duì)工件進(jìn)行各種切削,鉆削,鏜削運(yùn)動(dòng).用多個(gè)不同規(guī)格的滑臺(tái)組合可進(jìn)行復(fù)雜零部件的加工或進(jìn)行批量生產(chǎn),本機(jī)械滑臺(tái)可以快速運(yùn)動(dòng)和慢速運(yùn)動(dòng),是機(jī)械加工行業(yè)中一種重要的機(jī)床附件.第二章PLC和機(jī)械滑臺(tái)控制2.1 PLC的發(fā)展近年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC逐漸代替復(fù)雜的電器及接線而成為控制設(shè)備的核心。而早期的自動(dòng)控制系統(tǒng)是依靠繼電-接觸器來實(shí)現(xiàn)的，這些器件結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離控制、但是其采用固定接線，通用性和靈活性差

4、；又采用觸點(diǎn)的開關(guān)動(dòng)作，工作頻率低，觸點(diǎn)已損壞，可靠性差。 可編程邏輯控制器（Programable Controller Logic）,是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的邏輯存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部儲(chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)操作的指令。并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊踢壿嬁刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。目前，PLC主要朝著小型化、廉價(jià)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速化、智能化、大容量花、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制

5、系統(tǒng)，這將使PLC的功能更強(qiáng)，使用更方便，適用范圍更廣。 PLC具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、搞干擾能力強(qiáng)等到一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。所以，掌握PLC技術(shù)是改造傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝和設(shè)備的重要途徑。 2.2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、電源、擴(kuò)展接口、通信接口等組成。1.中央處理器可編程邏輯控制器的中央處理器通常采用通用微處理器，它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能處理用戶的各項(xiàng)指令。2.存儲(chǔ)器可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。存放系統(tǒng)軟件（包括監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令

6、解釋程序、故障診斷程序及其各種管理程序）的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器；存放用戶程序的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器，所以又分為用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩部分。3.輸入輸出接口電路輸入輸出信號(hào)有開關(guān)量、模擬量數(shù)字量三種，在我們接觸的信號(hào)中，開關(guān)量最為普遍。4.電源PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起到非常重要的作用。如果沒有一個(gè)可靠的良好的電源系統(tǒng)是無法工作的，因此制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也非常重視。一般交流電壓波動(dòng)在10%的范圍內(nèi)，可以不采用其它措施將PLC直接連到電網(wǎng)中去。5.擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口擁有將擴(kuò)展單元與基本單元相連。6.通信接口為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)或機(jī)器與機(jī)器之間的對(duì)話，PLC配有多種通信接口，PLC通過這些

7、接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)、以及其它的PLC及計(jì)算機(jī)相連。2.3 PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。1. 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周

8、期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2. 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可

9、能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。3. 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。第三章 機(jī)械滑臺(tái)的設(shè)計(jì)與組裝3.1 機(jī)械滑臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案 本機(jī)械滑臺(tái)主要是為自動(dòng)循環(huán)加工而設(shè)計(jì)的，可以用在數(shù)控機(jī)床上。機(jī)械滑臺(tái)包括三個(gè)部分：1.機(jī)械部分：包括電動(dòng)機(jī).減速器.滑臺(tái)臺(tái)座，為了提高精度的

10、需要其中電動(dòng)機(jī)采用三菱的伺服電機(jī)。 2，液壓部分：通過液壓缸A和液壓缸B來實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的前進(jìn)和后退，其中快進(jìn)與工進(jìn)的切換時(shí)通過調(diào)速閥來實(shí)現(xiàn)。 3，電氣控制部分：主要控制是通過PLC來實(shí)現(xiàn)，由于動(dòng)作的順序性比較強(qiáng)采用步進(jìn)指令來編程。3.2 機(jī)械部分機(jī)械滑臺(tái)由床身，滑板，絲杠，變速箱等組成。其結(jié)構(gòu)簡單，便于維修。機(jī)械滑臺(tái)工作原理是滑板在床身上做縱向運(yùn)動(dòng)，因其絲杠傳動(dòng)，再加上變速箱的作用。可獲得快慢等多種運(yùn)行速度。3.3 液壓控制部分由于液壓系統(tǒng)傳遞動(dòng)力大能夠?yàn)榧庸r(shí)提供大的動(dòng)力，加之傳動(dòng)平穩(wěn)能保證進(jìn)給時(shí)的進(jìn)給速度平穩(wěn)。所以本機(jī)械滑臺(tái)的縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給是由液壓系統(tǒng)來完成，縱向進(jìn)給由液壓缸A完成，橫向進(jìn)

11、給由液壓缸B完成。液壓控制原理圖如下：2134縱向進(jìn)給缸A橫向進(jìn)給缸BYV1YV4YV3YV55YV261， 縱向快進(jìn)當(dāng)工作臺(tái)在原始位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SB1時(shí)YV1得電，換向閥3的左位接入系統(tǒng)，其主要油路為：進(jìn)油路：泵1換向閥3的左位液壓缸A左腔回油路：液壓缸右腔換向閥5左位換向閥3左位油箱2， 縱向工進(jìn)當(dāng)動(dòng)力頭壓合SQ2時(shí)YV2得電工作臺(tái)由縱向快進(jìn)轉(zhuǎn)向縱向工進(jìn)，進(jìn)行切削加工，其主要油路為：進(jìn)油路：泵1 換向閥3的左位液壓缸A左腔回油路：液壓缸右腔 換向閥5右位調(diào)速閥 換向閥3的左位 油箱3， 橫退當(dāng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到SQ3時(shí)YV3得電換向閥4右位接入系統(tǒng)，工作臺(tái)橫向退刀其主要油路為：進(jìn)油路：泵1

12、 換向閥4的右位 液壓缸B右腔回油路：液壓缸B左腔換向閥4的右位油箱4， 縱向快退當(dāng)工作臺(tái)運(yùn)行到SQ4并將其壓合時(shí)YV3失電YV2，YV4得電，換向閥3接入系統(tǒng)，工作臺(tái)縱向快速退刀，其主要油路為：進(jìn)油路：泵1 換向閥3的右位換向閥5右位 液壓缸A右腔回油路：液壓缸A左腔 換向閥3右位 油箱。5， 橫進(jìn)當(dāng)工作臺(tái)運(yùn)行到SQ5并將其壓合時(shí)，縱向退刀結(jié)束。YV5得電換向閥4接入系統(tǒng)工作臺(tái)橫向進(jìn)給，其主要油路。進(jìn)油路：泵1 換向閥4的左位 液壓缸B左腔回油路：液壓缸B右腔換向閥4的左位油箱第四章 PLC控制程序的設(shè)計(jì)4.1 PLC的選擇；FX1N-24MR-001 （14,10） 通過對(duì)本系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)得輸

13、入點(diǎn)數(shù)為8個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為10個(gè)，為系統(tǒng)以后改進(jìn)留一定的余量（10%-15%）,又因?yàn)橄到y(tǒng)比較簡單再結(jié)合經(jīng)濟(jì)方面的考慮選擇選擇：三菱FX1N-24MR-001（其為繼電器輸出型，輸入點(diǎn)數(shù)為14，輸出點(diǎn)數(shù)為10，交流供電）4.2 I/O分析及分配表輸入輸出SB1啟動(dòng)X000快進(jìn)電磁閥YV1YOOOSB2停止XOO1工進(jìn)電磁閥YV2Y001S循環(huán)選擇XOO2橫退電磁閥YV3Y002行程開關(guān)SQ1X003縱退電磁閥YV4Y003行程開關(guān)SQ2X004橫進(jìn)電磁閥YV5Y004行程開關(guān)SQ3X005電機(jī)控制接觸器KMY005行程開關(guān)SQ4X006行程開關(guān)SQ5X007是是是是是是是否否否否否否否SQ2為O

14、N？工作臺(tái)工進(jìn)開始SB1為ON？電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工作臺(tái)快進(jìn)SQ3為ON？工作臺(tái)快退SQ5為ON？電動(dòng)機(jī)停止工作臺(tái)橫向退刀刀刀SQ4為ON？工作臺(tái)橫向進(jìn)給SQ1為ON？S為ON?結(jié)束4.3程序流程圖 4.4元器件清單名稱數(shù)量名稱數(shù)量三菱伺服電機(jī)1行程閥5滑臺(tái)臺(tái)身1接觸器KM1螺栓M10若干熔斷器1減速器1閘刀1液壓缸2熱繼電器1三位四通電磁閥2電線若干液壓泵1液壓油管若干溢流閥1選擇開關(guān)2兩位三通電磁閥1調(diào)速閥1郵箱1FX1N-24MR-001 PLC1按鈕開關(guān)SB11第五章 基本指令系統(tǒng)和編程5.1順序功能圖M8002X000S0Y000X004X005X006X007S21S20S23S22X00

15、1X002Y001Y005Y003Y004Y005Y000Y002X003S24S255.2梯形圖X000X006X005X004STLS21M8002Y000X007SET S0SET S20STL S0STL S20Y000Y005SET S21Y001Y005SET S22STLS22Y002SET S23STLS23Y003SET S24ENDX002X003STLS24Y004SET S20X001SET S255.3對(duì)應(yīng)的指令表01 LD M800202 SET S003 STL S004 LD X00005 SET S2006 STL S2007 OUT Y00008 OUT Y

16、00509 LD X00410 SET S2111 STL S2112 OUT Y00012 OUT Y00113 OUT Y00514 LD X00515 SET S2216 STL S2217 OUT Y00218 LD X00619 SET S2320 STL S2321 OUT Y00322 LD X00723 SET S2424 STL S24 25 OUT Y00426 LD X00327 SET S2528 STL S2529 LD X00230 ANI X00131 SET S2032 END5.4 梯形圖的動(dòng)作過程：當(dāng)PLC上電時(shí)M8002得電驅(qū)動(dòng)狀態(tài)寄存器S0。1，快進(jìn)：當(dāng)

17、按下開始按鈕SB1時(shí)X000得電狀態(tài)寄存器S20被驅(qū)動(dòng)，Y000和Y005就接通即快進(jìn)電磁閥YV1和電動(dòng)接觸器接通，再通過相應(yīng)的液壓系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的快進(jìn)和動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。2，工進(jìn)：當(dāng)工作臺(tái)壓合SQ2時(shí)X004得電狀態(tài)寄存器S21被驅(qū)動(dòng)，Y000.Y001.Y005就接通即電磁閥YV1.YV2和電動(dòng)接觸器接通，再通過相應(yīng)的液壓系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)和動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。3，橫退：當(dāng)工作臺(tái)壓合SQ3時(shí)X005得電狀態(tài)寄存器S22被驅(qū)動(dòng)，Y002就接通即電磁閥YV3接通，再通過相應(yīng)的液壓系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的由工進(jìn)轉(zhuǎn)為橫退。4，縱退：當(dāng)工作臺(tái)壓合SQ4時(shí)X006得電狀態(tài)寄存器S23被驅(qū)動(dòng)

18、，Y003就接通即電磁閥YV4接通，再通過相應(yīng)的液壓系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的由橫退轉(zhuǎn)為縱退。5，橫進(jìn)：當(dāng)工作臺(tái)壓合SQ5時(shí)X007得電狀態(tài)寄存器S24被驅(qū)動(dòng)，Y004就接通即電磁閥YV4接通，再通過相應(yīng)的液壓系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的由縱退轉(zhuǎn)為橫進(jìn)。 第六章 總結(jié) 通過對(duì)本課程設(shè)計(jì)我獲益匪淺，剛開始真的不知道從哪里動(dòng)手因?yàn)橐郧皩W(xué)過的知識(shí)也忘得差不多了。通過查資料才有了大致的思路，但要用到的知識(shí)還是挺多的像液壓與氣壓傳動(dòng).電傳動(dòng)控制。這些東西我真的忘了，這次逼著我再次找到以前的書慢慢的復(fù)習(xí)，幸好之前學(xué)的還好很快就回想起來，像液壓基本回路，快進(jìn)與工進(jìn)速度換接回路等。三菱PLC的編程軟件GX-developer仿真軟件GX-simulator.還有西門子S7-200.S7-300的編程和仿真之前都學(xué)過，但都是觀看相應(yīng)的視頻自己很少獨(dú)立設(shè)計(jì)過，當(dāng)要自己獨(dú)立設(shè)計(jì)時(shí)還是花了很多時(shí)間，沒有我之前想象中的那么簡單。 另外一個(gè)感觸最深的是Word的應(yīng)用，說實(shí)話這個(gè)之前我也花時(shí)間學(xué)習(xí)過，但到編輯圖表和畫圖時(shí)真的忘了。就拿其中的畫圖來說吧，在這設(shè)計(jì)中我畫了液壓與氣壓傳動(dòng)圖，流程圖，梯形圖，順序功能圖。當(dāng)開始畫時(shí)這些圖形都是一些零散的，移動(dòng)