攻絲組合機床機構分析與控制系統(tǒng)設計(共35頁)

1、成都理工大學工程技術學院論文攻絲組合機床(jchung)機構分析與控制系統(tǒng)設計作者姓名： 王 威專業(yè)(zhuny)名稱：機電(jdin)一體化指導教師：趙春雨 講師攻絲組合機床機構分析與控制系統(tǒng)設計成都理工大學工程技術學院(xuyun)學位(xuwi)論文誠信承諾書本人慎重(shnzhng)承諾和聲明：1.本人已認真學習學位論文作假行為處理辦法（中華人民共和國教育部第34號令）、成都理工大學工程技術學院學位論文作假行為處理實施細則（試行）（成理工教發(fā)201330號）文件并已知曉教育部、學院對論文作假行為處理的有關規(guī)定，知曉論文作假可能導致作假者被取消學位申請資格、注銷學位證書、開除學籍甚至被追

2、究法律責任等后果。2.本人已認真學習成都理工大學工程技術學院畢業(yè)設計指導手冊，已知曉學院對論文撰寫的內容和格式要求。3.本人所提交的學位論文（題目： ），是在指導教師指導下獨立完成，本人對該論文的真實性、原創(chuàng)性負責。若論文按有關程序調查后被認定存在作假行為，本人自行承擔相應的后果。承諾人（學生簽名）： 20 年 月 日 注：學位論文指向我校申請學士學位所提交的本科學生畢業(yè)實習報告、畢業(yè)論文和畢業(yè)設計報告。- V -摘要(zhiyo)隨著科學技術的發(fā)展，傳統(tǒng)機床的低性能已經無法滿足實際工業(yè)生產的需求，新興的機床升級改造已經成為了當代工業(yè)革命中一種必不可擋的潮流(choli)，而以PLC控制技術為

3、核心的機床便是其中最有代表性的。本課題會對攻絲組合機床的結構進行分析并對其控制系統(tǒng)選定和設計。過去(guq)老式機床采用的系統(tǒng)一般是用繼電器進行控制，這種機床存在性能差、穩(wěn)定性差，機械精度低等缺點?，F(xiàn)在將PLC控制技術運用到機床中，這些缺點會被改善，機床的性能得到大幅度提升。在論文的開篇階段會對機床進行介紹，介紹會從組合機床的發(fā)展史、結構以及機床的工藝流程等幾個方面進行解析，緊接對PLC技術的方方面面作一番概述。然后，論文會根據(jù)相關內容繪制出控制系統(tǒng)的電路圖及梯形圖，并編寫PLC控制的程序來達到加工需求。論文的末尾還會對以PLC控制系統(tǒng)的機床的安裝調試作一些簡單的論述。關鍵詞：組合機床 PLC

4、控制 電路圖 梯形圖AbstractWith the development of science and technology, the traditional tools of low performance has been unable to meet the needs of practical industrial production, new machine upgraded has become the contemporary industrial revolution in a will not stop the trend, and the PLC control te

5、chnology is the core of the machine tool and is the most representative.This thesis will make a detailed study on tapping combination machine control system based on PLC. Compared with the traditional machine tool relay system and lead to machine the stable performance of the poor and low accuracy,

6、the use of PLC control technology, these shortcomings will be improved, the performance of the machine get greatly ascend.In the opening stage of the paper will be on the machine tool are introduced, will be introduced from the development history of modular machine tool, structure and machine proce

7、ss analysis, immediately to the PLC technology made some summaries. Then, the paper will draw the control system according to the relevant content of the circuit diagram and ladder diagram, and the preparation of PLC control program to meet the processing needs. The end of the paper will be PLC cont

8、rol system for the installation and commissioning of the machine tool to do some simple exposition.Keywords: Combined machine tools, PLC control, Circuit diagram, Ladder diagram目錄(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc420665700 摘要(zhiyo) PAGEREF _Toc420665700 h I HYPERLINK l _Toc420665701 Abstract PAG

9、EREF _Toc420665701 h II HYPERLINK l _Toc420665702 目錄(ml) PAGEREF _Toc420665702 h III HYPERLINK l _Toc420665703 前言 PAGEREF _Toc420665703 h 1 HYPERLINK l _Toc420665704 1 組合機床介紹 PAGEREF _Toc420665704 h 2 HYPERLINK l _Toc420665705 1.1 組合機床概述 PAGEREF _Toc420665705 h 2 HYPERLINK l _Toc420665706 1.2 組合機床部件

10、分類 PAGEREF _Toc420665706 h 2 HYPERLINK l _Toc420665707 1.3 組合機床的發(fā)展 PAGEREF _Toc420665707 h 2 HYPERLINK l _Toc420665708 1.4 組合機床的裝配 PAGEREF _Toc420665708 h 3 HYPERLINK l _Toc420665709 2 組合機床的結構和控制過程 PAGEREF _Toc420665709 h 4 HYPERLINK l _Toc420665710 2.1 組合機床的結構 PAGEREF _Toc420665710 h 4 HYPERLINK l

11、_Toc420665711 2.2 組合機床的控制方式 PAGEREF _Toc420665711 h 4 HYPERLINK l _Toc420665712 2.3 組合機床的工藝流程 PAGEREF _Toc420665712 h 5 HYPERLINK l _Toc420665713 3 PLC的簡介 PAGEREF _Toc420665713 h 7 HYPERLINK l _Toc420665714 3.1 PLC及其特點 PAGEREF _Toc420665714 h 7 HYPERLINK l _Toc420665715 3.2 PLC的組成 PAGEREF _Toc420665

12、715 h 8 HYPERLINK l _Toc420665716 3.3 PLC的工作原理 PAGEREF _Toc420665716 h 9 HYPERLINK l _Toc420665717 4 PLC控制系統(tǒng)的硬件設計 PAGEREF _Toc420665717 h 11 HYPERLINK l _Toc420665718 4.1 PLC控制系統(tǒng)的設計步驟 PAGEREF _Toc420665718 h 11 HYPERLINK l _Toc420665719 4.2 PLC的選型 PAGEREF _Toc420665719 h 11 HYPERLINK l _Toc420665720

13、 4.3 I/O端口分配 PAGEREF _Toc420665720 h 12 HYPERLINK l _Toc420665721 4.4 接線圖的繪制 PAGEREF _Toc420665721 h 13 HYPERLINK l _Toc420665722 5 PLC的軟件設計 PAGEREF _Toc420665722 h 15 HYPERLINK l _Toc420665723 5.1 PLC的編程語言 PAGEREF _Toc420665723 h 15 HYPERLINK l _Toc420665724 5.2 PLC控制(kngzh)程序設計流程圖 PAGEREF _Toc4206

14、65724 h 16 HYPERLINK l _Toc420665725 5.3 PLC程序的設計(shj)方法 PAGEREF _Toc420665725 h 17 HYPERLINK l _Toc420665726 5.3.1 PLC設計(shj)方法概述 PAGEREF _Toc420665726 h 17 HYPERLINK l _Toc420665727 5.3.2 順序功能圖 PAGEREF _Toc420665727 h 17 HYPERLINK l _Toc420665728 5.4 順序功能圖的繪制 PAGEREF _Toc420665728 h 18 HYPERLINK l

15、 _Toc420665729 5.5 梯形圖的繪制 PAGEREF _Toc420665729 h 19 HYPERLINK l _Toc420665730 6 安裝與調試 PAGEREF _Toc420665730 h 22 HYPERLINK l _Toc420665731 6.1 安裝注意事項 PAGEREF _Toc420665731 h 22 HYPERLINK l _Toc420665732 6.2仿真調試 PAGEREF _Toc420665732 h 22 HYPERLINK l _Toc420665733 6.2.1程序調試 PAGEREF _Toc420665733 h 2

16、2 HYPERLINK l _Toc420665734 6.2.2硬件調試 PAGEREF _Toc420665734 h 23 HYPERLINK l _Toc420665735 總結 PAGEREF _Toc420665735 h 25 HYPERLINK l _Toc420665736 參考文獻 PAGEREF _Toc420665736 h 26 HYPERLINK l _Toc420665737 致謝 PAGEREF _Toc420665737 h 27- -前言(qin yn)隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)進入一個跨時代的嶄新時期，對于組合機床的研究已成為當今工業(yè)生產的一個主流方向(

17、fngxing)。在工業(yè)生產中，大多數(shù)機械零件的生產都需要依靠機床批量生產，因此，組合機床在現(xiàn)代工業(yè)運用中發(fā)揮著巨大的作用。傳統(tǒng)的機床采用落后的繼電器系統(tǒng)，生產效率低，已然不適應急劇增長的生產需求，正逐漸被淘汰。隨著當今工業(yè)技術的迅猛發(fā)展，PLC技術(jsh)得到運用的范圍更廣泛，以PLC控制系統(tǒng)的組合機床逐漸發(fā)展推廣使用并有取代傳統(tǒng)機床的趨勢。組合機床是一種高效率的專用機床，根據(jù)加工工藝的要求進行加工，通常以通用部件為基礎，配以少量的專用部件7。因為組合機床可以根據(jù)要求任意配置，所以生產周期較短，效率高，一般適用于大批量生產。PLC的高可靠等性能運用到組合機床中，使組合機床性能進一步得到提高

18、，功能更加完善，在現(xiàn)代工藝業(yè)的制造與設計中地步越加重要。實踐證明，以PLC控制系統(tǒng)為核心的組合機床是可行的，并且在實際生產中發(fā)揮巨大的作用。我國目前的工業(yè)水平還未達到世界一流的水平，如果認真研究PLC技術并運用于工業(yè)生產中，這對促進工業(yè)水平發(fā)展有著顯著的作用。本課題將利用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)攻絲組合機床對零件加工制造。課題中會對組合機床和其工藝流程進行簡要的介紹，并對如何選擇PLC以及PLC控制的編寫程序進行詳細描述，控制梯形圖的繪制也會在課題中呈現(xiàn)，在論文的最后還會簡述PLC的安裝調試。1 組合機床(jchung)介紹1.1 組合(zh)機床概述組合機床是一種采用多軸多刀同時加工的，以通用部件

19、作為基礎，配以專用部件，按照原先(yunxin)制定好的工序對工件進行切削加工的一種專用機床。這些專用部件是根據(jù)加工對象特有的外形和加工工藝設置。其中大量通用部件包括：動力部件如傳動裝置、動力源、單軸加工的切削頭等，以及如側底座、中間底座等支承部件用來安裝動力部件。1.2 組合機床部件分類組合機床的通用部件以功能可分為動力、支承、輸送、控制和輔助部件五類。其中動力部件是給組合機床提供主運動、進給運動的，包括動力箱、切削頭和動力滑臺7。支承部件在機床中支撐其他部件，比如夾具需要底座和支架的支撐安裝。輸送部件是將加工工件或主軸箱輸送至加工工位，主要有分度回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往

20、復移動工作臺等7?？刂撇考脕聿倏貦C床的自動工作循環(huán)，如電器控制柜，操作臺、液壓站等。輔助部件通常用來冷卻、潤滑和排除廢屑7。1.3 組合機床的發(fā)展近年來，在中國，隨著科技水平的提高，組合機床逐漸從農用機械發(fā)展到航天、汽車、工業(yè)等各個領域，在眾多領域里都奠定堅實的基礎。組合機床具有高可靠性、生產效率高、使用方便等諸多優(yōu)點，對一個國家的生產制造業(yè)具有深遠的影響。因此，組合機床的發(fā)展是具有深遠意義的。但是，我國的機床設備和其他先進制造大國相比較，還是有一定的差距。因此我國很多先進的機床設備只能從國外購買引進，而不能自主研究生產。當前，我國大多數(shù)組合機床采用的是落后的繼電器控制，已經無法滿足工藝的精

21、度要求，性能較差。由于科技的進步，柔性組合機床越來越受歡迎，組合機床運用PLC控制系統(tǒng)，PLC的靈活性可以適應不同品種不同加工要求的零件產品。我國機床水平正向這方面發(fā)展，不斷開拓創(chuàng)新，生產出符合我國生產實際需求，具有中國特色的組合機床。1.4 組合機床(jchung)的裝配圖1.1 組合機床的裝配(zhungpi)模型2組合(zh)機床的結構和控制過程(guchng)2.1 組合(zh)機床的結構組合機床是我們在工業(yè)生產中對機械零件進行加工時候最常見的機器設備。關于機床的結構，我們在加工時候經常使用，對其有一定的認知。圖2.1 攻絲組合機床結構示意圖2.2 組合(zh)機床的控制方式組合(zh

22、)機床的控制方式有兩種，一種是繼電器控制系統(tǒng)，一種是PLC控制系統(tǒng)。老式的組合機床都是用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有很多不足之處：由于使用繼電器等元件控制電路(dinl)的輸出電壓，電路中電線繁多雜亂，出現(xiàn)故障難以維修，維修工作量較大；繼電器會隨著工作臺來回移動容易造成接觸不良；功能性單一，可靠性也較差。然而，隨著機電技術水平的大幅度提高，將PLC控制系統(tǒng)投入運用到組合機床，對機床進行創(chuàng)新改造，使機械加工步入一個嶄新的時代。與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比較而言，PLC控制系統(tǒng)功能性強，可以根據(jù)加工要求不同靈活組合，可靠性能也比較高，最主要是適合用戶方便上手，操作簡便，調試和維修工作也沒有傳統(tǒng)機

23、床那么復雜。所以PLC控制系統(tǒng)將會逐漸取代傳統(tǒng)的以繼電器為控制系統(tǒng)的組合機床投入到機械加工生產制造中，也是今后組合機床發(fā)展的趨勢。2.3 組合機床的工藝流程如圖所示，首先給機床系統(tǒng)通上電源，啟動液壓泵電動機，即圖中M1；接著將工件放置到工作臺上，按下起動按鈕SB，由于夾緊裝置得電后，工作臺上的夾具會將工件夾緊，此時電動機M2通電轉動。當工件被夾緊后，啟動電動機M3。因為M2轉動，控制凸輪會控制液壓閥推著鉆孔滑臺往前移動，推動鉆孔動力頭進行鉆孔。等到鉆孔動力頭達到要求的鉆孔深度，鉆孔滑臺會從最終位置歸位，同時鉆孔動力頭電機也會隨之停止轉動。當鉆孔滑臺歸位，工作臺會將夾緊的工件往右輸送，電磁閥YV

24、2接通得電，在液壓系統(tǒng)下工作臺向右移，工作臺與攻絲工位接通時便停下移動。當電機M4正轉時，攻絲滑臺便開始向前移動，攻絲加工動作開始。等到終點時即終點限位SQ7動作， DL電磁鐵被通上得電， 0.3s后電機M4反向旋轉，控制凸輪控制攻絲的滑臺往后退。等到攻絲動力頭裝置完成攻絲動作后，攻絲動力頭電機M4沒有電，控制凸輪旋轉一圈，電機 M2停止轉動 。工作臺停止3秒后往左移動到SQ1位置，YV3接通得電。接著給放松電磁閥YV4通電，夾具上的工件開始松動，當接通放松限位 SQ8后，被夾具夾著的工件停止放松。當原來位置上的指示燈亮了，手動取出從夾具上放松的工件，整個的加工過程就可以完成。圖2.2攻絲組合

25、(zh)機床示意圖3 PLC的簡介(jin ji)3.1 PLC及其特點(tdin)PLC也稱為可編程控制器，在制造工業(yè)領域里運用廣泛，可以進行數(shù)字運算操作的電子產品。由于它的存儲器可以編程，存儲在內部的邏輯運算、順序運算、計數(shù)等指令都可以執(zhí)行并通過數(shù)字式或則模擬式的輸出和輸入(shr)控制機械的加工生產。PLC的特點有以下幾個：1. 編程簡單易學梯形圖是PLC最常用的編程語言。繪圖時使用的符號以及表達形式與傳統(tǒng)的電路原理圖幾乎相同，對于剛剛學習PLC的人員來說，只要對電工電子學有一定的基礎，梯形圖完全可以勝任掌握。梯形圖一目了然，直觀形象的表達對于用戶來說是最大的便利。2. 功能強大，性價比

26、高可編程控制器（PLC）雖然體積不大，但內部有很多的編程元件，可以滿足用戶的許多要求，用戶的需求不同，系統(tǒng)便可自行組合所需的模塊，很是便利。對比傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)，性價比高了許多。 3. 可靠性高，抗干擾強PLC系統(tǒng)一般使用的是軟件，系統(tǒng)中不會有任何繼電器，因此不存在由于接觸點之間接觸不良導致的故障。此外，PLC系統(tǒng)使用一些硬件和軟件來提高抗干擾能力。PLC自身還可以自我審查，診斷是否有故障。所以PLC是目前可靠性最高的設備之一。4. 安裝簡便，調試方便因為PLC是使用編程軟件編寫程序，代替?zhèn)鹘y(tǒng)器件的安裝，沒有繁雜的接線，在安裝方面工作量小，對于用戶而言十分便利。我們可以將PLC編寫好的程序在實驗

27、室的機器上進行模擬調試，實驗的開關可以模擬輸入信號，若二極管發(fā)光就表示輸出信號沒問題。在實驗中便可以發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題，與繼電器系統(tǒng)相比調試的時間少，還方便容易。5. 維修方便一般來說，PLC發(fā)生故障的幾率很小，因為本身自己就可以自我檢查，而且軟件的錯誤率相當?shù)汀Ｈ绻泄收?，可以在實驗室用二極管的照亮與否模擬排除找出問題根源，然后對癥下藥。本身的故障可以更換模塊來排除。所以PLC一旦發(fā)生故障，維修還是相當便利。6. 硬件(yn jin)齊全，通俗易懂PLC控制器很多都是標準化、模塊化、系列化，用戶可以根據(jù)(gnj)不同的需求，選擇不同的硬件，靈活組裝成工藝要求所需的系統(tǒng)。在硬件確定以后，用

28、戶可以修改程序，靈活適應不同的工藝條件。7. 體積小，能源消耗少 PLC的體積不多大，所以復雜的控制系統(tǒng)可以(ky)采用PLC系統(tǒng)代替中間繼電器和時間繼電器減少外形體積，一般外形變?yōu)樵瓉淼亩种坏绞种蛔笥?，減少占用空間，同時也節(jié)約制作成本。3.2 PLC的組成PLC實質上是一種工業(yè)計算機，只不過比一般計算機更符合工業(yè)生產需求。主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口、編程設備等部分組成。1. 中央處理器（CPU） 與一般計算機相同，CPU是PLC的核心，相當于人的大腦。在PLC中，系統(tǒng)程序賦予CPU的功能，使PLC整齊地運作，有以下這些：（1）通過掃描接受輸

29、入的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存入到映象寄存器或則數(shù)據(jù)寄存器；（2）用戶程序和數(shù)據(jù)通過編程器輸入將會被接收讀??；（3）診斷電路故障和編程過程中語法錯誤等；（4）一條條讀取存儲器中的用戶程序，進行命令解釋后執(zhí)行；（5）數(shù)據(jù)通過運算處理后，相關標志狀態(tài)和輸出映象寄存器中的內容會依據(jù)執(zhí)行結果進行更新，并通過輸出設置來實施控制。2. 存儲器 存儲器有RAM和ROM兩種，其中隨機存儲器RAM可讀/寫操作，ROM只能讀。存儲器在PLC中主要存放系統(tǒng)程序、用戶程序和工作數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序是制造廠家先前已經編寫完成并困化在只讀存儲器中，用戶無權進行修改。用戶程序是用戶自己根據(jù)加工對象生產工藝的要求而編寫的程序，可以進行檢查修改

30、的，一般存放在EPROM中。工作數(shù)據(jù)是由于PLC運行時經常會變化而存取的，這些數(shù)據(jù)一般會存放在RAM里。3. 輸入(shr)/輸出(shch)單元 輸入(shr)/輸出單元（I/O模塊）是PLC與工業(yè)生產現(xiàn)場之間的連接部件。PLC要實現(xiàn)控制，就要將被控對象的所有數(shù)據(jù)通過輸入接口輸入，然后進行處理再將處理結果通過輸出接口傳送給被控對象。PLC為用戶提供許多功能不一的I/O接口，如數(shù)字量（開關量）輸入輸出、模擬量輸入輸出等。4. 通信接口 PLC會配備許多帶有通信處理器的通信接口。PLC要想與打印機、計算機等其他設備實現(xiàn)通信就要依靠通信接口。5. 編程裝置用戶想將程序編輯輸入到PLC中就必須要用到

31、編程裝置，編程裝置是PLC必備的工具。編程裝置分為專用編程器，和配有專用編程軟件包的通用計算機系統(tǒng)。我們個人用戶一般選擇后者，其成本花費較少，功能也相對差不多，性價比比較高一些。6. 電源PLC電源一般是用來控制內部電路的開關，穩(wěn)定性比較好，抗干擾強。很多PLC也可以向外部提供一個直流24V穩(wěn)壓電源，給外部電器提供電能。3.3 PLC的工作原理 PLC的工作原理其實很簡單，就是對用戶編寫的程序進行循環(huán)掃描。也就是說，CPU從程序的最開頭的頭條指令開始，然后按照由上向下的次序逐步執(zhí)行，直到程序的最后一條為止，再轉回到程序的最開始的地方，電腦重復上述動作，再次進行新一輪掃描工作。一個掃描周期分為以

32、下三個過程：1. 輸入采樣首先，PLC會逐條掃描式讀入程序的輸入數(shù)據(jù)，然后將它們存入映像寄存器中。等到樣本收集完成后，就會進行接下去的兩個步驟。在此期間，映像寄存器中的數(shù)據(jù)不會發(fā)生改變。2. 程序執(zhí)行程序執(zhí)行時，PLC會對程序實行順序掃描。當用戶程序是梯形圖時候，掃描都是由上向下，由左到右這個順序進行的。PLC執(zhí)行時候，會根據(jù)程序進行相關計算機運算，最后運算的結果會刷新RAM中與之對應的狀態(tài)或是映像寄存器中的狀態(tài)。梯形圖中的特殊指令程序會根據(jù)是否滿足條件來執(zhí)行的。3. 輸出(shch)刷新掃描(somio)用戶的程序完成后，PLC便會輸出(shch)刷新。PLC的真正輸出是CPU按照I/O映象

33、區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路輸出到電路驅動對應的外設裝置。4 PLC控制系統(tǒng)的硬件(yn jin)設計4.1 PLC控制系統(tǒng)的設計(shj)步驟 要對機床的系統(tǒng)進行設計就是(jish)考慮系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。硬件設計指的是PLC外設的裝置如何選擇安裝，而軟件設計就是考慮如何編寫PLC內部程序。系統(tǒng)設計將會決定PLC的穩(wěn)定性和設備的可靠性能，所以設計水平的高低對PLC的影響十分重要。本章節(jié)會從系統(tǒng)的硬件設計開始入手，其硬件設計包括PLC的選型、I/O設備選擇以及電路圖的繪制等幾個方面。4.2 PLC的選型在選擇PLC的型號時候，在考慮功能需求和安全可靠、維修方便前提下，我們還

34、要考慮最佳的性價比。本次設計的機床因為提前制定好了加工要求，環(huán)境條件一般是在學校，不需要太多的維修量，所以我選用的PLC是整體式結構形式的。PLC的生產國內公司水平限制，一般很難有優(yōu)秀的產品。，因此一般PLC都是選擇國外大公司制造，他們產品的可靠性和性價比都是很高的。生產整體式結構的PLC公司有很多，比較優(yōu)秀的有代表性的有西門子的s7系列、日本三菱的FX系列等。我這次設計采用的是FX2N機型。初步選定了FX系列的機型，然后根據(jù)表4.1中的數(shù)據(jù)，可以確定PLC的具體型號。本次設計的機床所用的輸出為13點，輸入為7點，從表中可以看出，F(xiàn)X2N-32MR-001的輸出和輸入點數(shù)都是16點，符合機床要

35、求的條件。所以我選用的PLC機型為FX2N-32MR-001。型號輸入點數(shù)輸出點數(shù)模塊可用點數(shù)繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出FX2N-16MR-001FX2N-16MSFX2N-16MT882432FX2N-32MR-001FX2N-32MSFX2N-32MT16162432FX2N-48MR-001FX2N-48MSFX2N-48MT24244864FX2N-64MR-001FX2N-64MSFX2N-64MT32324864FX2N-80MR-001FX2N-80MSFX2N-80MT40404864FX2N-128MR-00FX2N-128MT64644864表4.1FX系列(xli)的

36、基本單元4.3 I/O端口分配(fnpi)I/O模塊(m kui)是PLC與被控對象連接的橋梁，是系統(tǒng)可靠性的保證之一。此次設計的控制系統(tǒng)采用是順序控制，對于功能的要求條件比較平常，沒有什么特殊功能需求。由于對于不同的加工對象，機床需要相應的加工工藝和控制要求，使用I/O地址分配表條目清晰表達簡便，可以讓我們更加深刻理解機床的工作過程，也會對編程提供便利。表4.2 I/O分配表輸入設備輸入點編號輸出設備輸出點編號啟動按鈕SBX0KM1(M1快進)Y1行程開關SQ1X1KM2(M1工進)Y2行程開關SQ2X2KM3(M1慢退)Y4行程開關SQ3X3KM4(M1快退)Y6行程開關SQ4X4KM5(

37、M2正轉)Y3行程開關SQ5X5KM6(M2反轉)Y5行程開關SQ6X6KM7(M3快進)Y7停止按鈕SB1X7KM8(M3工進)Y8KM9(M3慢退)Y10KM10(M3快退)Y12KM11(M4正轉)Y9KM12(M4反轉)Y11KM13(夾具夾緊電磁閥)Y134.4 接線圖的繪制(huzh)根據(jù)(gnj)表4.2可以繪制(huzh)出上圖的PLC接線圖，如圖4.1所示。圖4.1 PLC的接線圖5 PLC的軟件設計5.1 PLC的編程語言用戶(yngh)想要實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)對加工工藝控制要求就要通過存儲(cn ch)內部的程序，而這些程序的編寫就要依賴編程語言。在國際上，已經將這些編程語

38、言標注化。PLC的編程語言(yyn)有梯形圖語言、指令表語言、功能模塊圖語言、順序功能流程圖語言和結構文本語言五種。1. 梯形圖語言（LD）在PLC程序的設計中，梯形圖語言是編程中使用最頻繁的。梯形圖語言與電工電子學中的電路差不多，所以該語言簡單易學，容易上手，表達直觀，對應性強，運用比較廣泛。繼電器系統(tǒng)中存在的電流是我們生活中真實的，而梯形圖中的是假想的、沒有任何意義，內部的繼電器在我們日常生活中也沒有實際存在的。2. 指令表語言（IL）指令表由操作碼和操作數(shù)兩個部分組成，是一種類似匯編語言的助記符編程語言。通常是用戶在沒有電腦的場合下，利用編程器來編制程序。指令表可以變成梯形圖，梯形圖也可

39、以換成指令表，二者相對應。我們只要利用PLC編程軟件便可以把二者進行對應的互換。這種編程語言對于用戶來說，容易學習，簡便易于掌握。3. 功能模塊圖語言（FBD）功能模塊圖語言是采用模塊圖的方式表示模塊的功能，如果模塊不一樣，那么所表達的作用也就不同，跟電子電路有異曲同工之妙。由于其使用功能模塊的圖形方式表達，對設計方案進行分析理解更加直觀簡便，這種語言能夠清晰表達大規(guī)?；蛘哧P系復雜的控制系統(tǒng)中各個功能關系，可以減少編程時間。4. 順序功能流程圖語言（SFC）為了適應順序邏輯控制，人們專門研究出了一種編程語言順序功能流程圖語言。編程時，用戶用方框表達控制功能，通常是梯形圖邏輯，來實現(xiàn)控制功能。編

40、程過程中設計人員是以功能為主要線路，把加工過程分步按照順序從上向下表達。使用順序流程圖語言，程序的結構條理清楚，方便用戶閱讀查閱，縮短了編程時間，減輕調試的工作量。5. 結構文本(wnbn)語言（ST）結構文本語言對系統(tǒng)進行描述時候使用結構化的方式，該語言通常使用于程序用別的編程語言難以實現(xiàn)表達(biod)的場合。結構化文本語言是用來描述系統(tǒng)中變量間存在什么樣的關系，這種關系通過計算機語言來表達。這對于編程人員來說，要想熟練使用這種編程語言就必須儲存一定量關于計算機高級語言方面的知識。要求高，操作難，直觀性差。5.2 PLC控制(kngzh)程序設計流程圖圖5.1 程序設計流程圖圖5.1 設計

41、流程圖5.3 PLC程序(chngx)的設計方法5.3.1 PLC設計方法(fngf)概述PLC程序方法有3種，分為：經驗設計(shj)法、繼電器控制線路移植法、順序控制法6。經驗設計法的前提是一些基礎有代表意義的電路，設計者要先了解加工工序以及加工要求，根據(jù)加工工件的不同工序要求，再進行選擇組裝具體的系統(tǒng)，繪制出梯形圖。梯形圖要進行在線調試，查找是否存在故障，直到無誤后才會達到系統(tǒng)預期要求。這種方法需要耗費設計者很多時間和精力，找不到規(guī)律可以遵循，一般不提倡使用這種方法。繼電器控制線路移植法是利用系統(tǒng)不使用繼電器，而是選擇PLC。這種方法是將電路圖用PLC方式來表達，設計梯形圖來實現(xiàn)系統(tǒng)控制

42、要求。該方法相對簡便，因為我們可以在熟悉的電路圖基礎上對梯形圖進行編譯。這種方法類似于將漢語翻譯成英文，我們只要利用梯形圖軟件將電路圖轉換成梯形圖，實現(xiàn)預計的系統(tǒng)要求。順序控制法根據(jù)順序功能流程圖，從最開始一步設計直至程序的結束部分停止。其中核心內容就是功能流程圖。這種方法一般使用比較廣泛，因為它設計的程序內容需要修改時候容易，花費的時間和精力也相對較少。5.3.2 順序功能圖順序功能圖是用來描述系統(tǒng)的控制過程、功能特性的一種圖形符號。這種表達方式簡單，直觀形象。順序功能圖由步、有向連線、轉換、轉換條件和動作組成。1. 步步是將系統(tǒng)的工作周期分為很多步并按順序相連接，通常在順序功能圖中用編程元

43、件代表步。2. 有向連線在順序功能圖中, 步在活動發(fā)展時會按照有向連線標示的路線和方向。用戶在繪制順序功能圖時, 所繪制的方框（即功能圖中的步）要以先后次序排列, 各個方框之間通過有方向的連線連接。如果步的轉移方向是由上到下或者是從左至右, 那么可以省略有方向的連線上箭頭符號。反之，我們就要用箭頭注明有向連線往哪個方向移動。3. 轉換(zhunhun)轉換(zhunhun)是在有方向的連線上用垂直的短劃線來表示，轉換將相鄰的兩步分隔開，活動步的轉移通過轉換來完成的6。4. 轉換(zhunhun)條件轉換條件是一種讓系統(tǒng)可以從上一步轉到下一步的信號。這個信號可能是來自系統(tǒng)外部的輸入信號，也可能是

44、PLC內部所產生的，也可能是信號的與或非邏輯的組合。5. 動作是每一個功能步將要完成的操作，通常在順序功能圖里面用矩形框的內容來表達，一般為文字或符號。5.4 順序功能圖的繪制 在繪制順序功能圖時候，我們可以將復雜的控制系統(tǒng)的工作過程分解下來，分成幾個步驟相對簡單。當然，我們要十分清楚這些步驟之間的具體要求是什么，以及從這個步驟到另外一個步驟的轉換條件。這樣，我們才能輕松并且正確的繪制出順序功能圖。圖5.2 組合(zh)機床的順序功能圖5.5 梯形圖的繪制(huzh)已經繪制完PLC順序功能(gngnng)圖，根據(jù)上小節(jié)的順序功能圖，可以使用FXGP_WIN-C 軟件來完成繪制梯形圖。 圖5.

45、3 PLC系統(tǒng)(xtng)的梯形圖6 安裝(nzhung)與調試6.1 安裝(nzhung)注意事項 PLC系統(tǒng)完成了硬件和軟件兩方面的設計后即可進行安裝。在進行系統(tǒng)安裝之前，首先要考慮所處的環(huán)境是否對PLC安裝有影響。PLC不能安裝在有灰塵粉塵或者空氣中含有腐蝕性氣體的場所，也不能是被高溫強光照射或是風雨侵蝕的場所，當然振動幅度大或是沖擊性大的場所也是禁止的。安裝時候要考慮到PLC主機的擺放位置，應該遠離高壓設備保障機床的安全性能。安裝完成以后，要記得將通風口處的防塵罩取下。6.2仿真(fn zhn)調試6.2.1程序調試PLC的程序調試過程如圖5.1所示，可以通過四個步驟(bzhu)完成。

46、1. 輸入源程序。用戶使用編程軟件將源程序輸入到PLC機上并保存，輸入過程中要嚴格按照規(guī)定(gudng)的格式要求和語法。2. 在電腦上，使用匯編程序進行匯編源程序，檢查有無語法錯誤，若發(fā)現(xiàn)錯誤及時修改，直至語法全部正確后才進行下一個步驟。3. 在線調試。要對用戶的源程序進行調試，必須與在線仿真機器相配合才可調試。用戶程序是否與用戶樣機硬件相關，程序的調試方法也不一樣。若程序與樣機硬件沒有關系，要利用在線仿真機器的在線調試功能來糾正程序中的錯誤。當發(fā)現(xiàn)邏輯錯誤時，用戶要返回第一步進行修改，修改完全無邏輯錯誤才停止。若是與樣機硬件有關聯(lián)的程序，在調試之前，要把仿真機器的仿真插頭插入單片機的插座中

47、，然后進行仿真調試，仿真系統(tǒng)的調試功能可以進行系統(tǒng)調試。4. 用戶編寫的程序調試完成后，利用編程寫入器固化在程序存儲器中。圖6.1 PLC程序調試過程(guchng)6.2.2硬件(yn jin)調試1. 靜態(tài)(jngti)調試靜態(tài)調試可以排除系統(tǒng)中硬件故障，一般有兩個步驟。第一步，在上電之前，利用萬能表等工具，對照電路圖，檢查主回路和控制回路的線路連接是否有錯誤，使用的元器件規(guī)格型號是否符合規(guī)定的要求。第二步，通電以后，使用萬能表檢查PIC芯片上引腳的電位，各點電平有沒有異常情況，以防仿真器在調試過程中因為高壓被損壞。2. 在線仿真與動態(tài)調試進行第一步只能找出系統(tǒng)中很顯著的錯誤，系統(tǒng)中還有很多隱藏的故障，這些問題需要依靠仿真機器，通過在線仿真調試，發(fā)現(xiàn)故障后進行掃除。斷開電源，除了單片機以外的元器件都插上，將仿真器的仿真插頭插入單片機的插座中，打開用戶樣機，給仿真器通電，然后就可以進行在線仿真調試?？偨Y(zngji)關于攻絲組合機床(jchung)的PLC控制系統(tǒng)的設計在此告一段落了，也算是圓滿的結