機(jī)械專業(yè)畢業(yè)論文

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目鏜孔機(jī)床電氣(PLC)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)機(jī)械10級(jí)6班目錄1.可編程控制器概述……………41.1可編程控制器的基本概念……………41.2可編程控制器的發(fā)展和市場情況……42.設(shè)計(jì)概述………………72.1課題背景及研究意義……………………72.2繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)……82.3本人的主要工作………103.鏜孔機(jī)床的工作原理及控制要求……………103.1鏜床液壓動(dòng)力滑臺(tái)介紹……………103.2控制方式及工作方式………………113.3專用鏜孔機(jī)床控制要求……………124.專用鏜孔機(jī)床硬件設(shè)計(jì)………124.1PLC的選擇……………124.2專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表……144.3PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖……………154.4PLC控制系統(tǒng)安裝注意事項(xiàng)…………………165.專用鏜孔機(jī)床軟件設(shè)計(jì)………165.1常用的編程方法………165.2專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖…………………175.3專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖……195.4專用鏜孔機(jī)床PLC控制梯形圖……20結(jié)論……………22參考文獻(xiàn)……………23謝辭…………………24附錄…………25

摘要近年來，可編程控制器技術(shù)的發(fā)展異常迅猛，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強(qiáng)大的新型PLC，各種特殊功能模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種強(qiáng)有力的工具，在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。鏜床是一種精密加工機(jī)床，主要用于加工工件上的精密圓柱孔。這些孔的軸心線往往要求嚴(yán)格地水平或垂直，相互間的距離要求很準(zhǔn)確。這些要求都是鉆床難以達(dá)到的。組合機(jī)床是專門用來加工大量同一工件的專用加工設(shè)備，專用鏜床由三相異步電機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)型號(hào)Y100L-6型（1.5KW，4A），單向運(yùn)轉(zhuǎn)。技術(shù)人員必須掌握其加工工藝流程，進(jìn)給系統(tǒng)采用液壓，為提高工效進(jìn)給有快進(jìn)和工進(jìn)兩種且自動(dòng)變換，由液壓電機(jī)和電磁閥YV1-YV4控制變換。液壓泵電機(jī)為Y801-2（750W，1.9A）。本次設(shè)計(jì)PLC硬件采用的型號(hào)是FX2N-16MR-001，設(shè)計(jì)的程序采用的是以轉(zhuǎn)換為中心的單序列的編程方式。最后，由于時(shí)間的倉促，本設(shè)計(jì)難免有疏忽和遺漏的地方,我真誠的希望老師給予批評(píng)和指正。關(guān)鍵詞PLC；硬件系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)；程序設(shè)計(jì)

1可編程控制器概述1.1可編程控制器的基本概念人們將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做PLC，PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它可采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破魇恰皵?shù)字運(yùn)算操作的電子裝置”，其中帶有“可以編制程序的存儲(chǔ)器”，可以進(jìn)行“邏輯運(yùn)算，順序運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算”工作，可以認(rèn)為可編程控制器具有計(jì)算機(jī)的基本特征。事實(shí)上，可編程控制器無論從內(nèi)部結(jié)構(gòu)，功能及工作原理上看都不折不扣的是計(jì)算機(jī)。可編程控制器是“為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用”而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。工業(yè)環(huán)境和一般辦公環(huán)境有較大的區(qū)別，PLC具有特殊的構(gòu)造，使它能在高灰塵，高噪音，強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作，為了能控制“機(jī)械或生產(chǎn)過程”，它又要能“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體”這些都是個(gè)人計(jì)算機(jī)不能作到的。因此可編程控制器不是普通的計(jì)算機(jī)，它是一種工業(yè)現(xiàn)場使用的計(jì)算機(jī)。可編程控制器能控制“各種類型”的工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)過程。它“易于擴(kuò)展其功能”，它的程序能根據(jù)控制對(duì)象的不同要求，讓使用者“可以編制程序”。也就是說，可編程控制器較其以前的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，如單片機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)，具有更大的靈活性，它可以方便地應(yīng)用在各種場合，是一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)?？删幊炭刂破鞑⒉粌H僅具有計(jì)算機(jī)的內(nèi)核，它還配置了許多使用于工業(yè)控制的器件，它實(shí)際上是經(jīng)過依次開發(fā)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。但是，從另一方面來說，它是一中通用機(jī)，不經(jīng)過二次開發(fā)，它就不能在任何具體的工業(yè)設(shè)備上使用。1.2可編程控制器的市場情況和發(fā)展1.2.1PLC的發(fā)展和市場情況世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制的。限于當(dāng)時(shí)的元件及計(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，成為真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制設(shè)備。為了方便熟悉繼電接觸控制系統(tǒng)的電器工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用了和繼電接觸器電路圖類似的梯形圖作為主要的編程語言，并將參加運(yùn)算的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。因而人們稱可編程控制器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國數(shù)字公司研制出了第一土改可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。

在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過程工業(yè)中，除了以連續(xù)量為主的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為主的開環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作；另外還有與順序、時(shí)序無關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制；以及大量的開關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量為主的——離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，逐漸形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢，如表1.1所示，還有其它的單回路智能式調(diào)節(jié)器等在市場上占有一定的百分比。表1.1

近年來國際市場上PLC、DCS與IPC的銷售情況對(duì)比市場占有率PLCDCSIPC1993年39億美元（46%）26.4億美元（31%）10.2億美元（12%）2000年76億美元（50%）

41億美元（27%）21.3億美元（14%）在八十年代至九十年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為30~40%。由于PLC人機(jī)聯(lián)系處理模擬能力和網(wǎng)絡(luò)方面功能的進(jìn)步，擠占了一部分DCS的市場（過程控制）并逐漸壟斷了污水處理等行業(yè)，但是由于工業(yè)PC（IPC）的出現(xiàn)，特別是近年來現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，IPC和FCS也擠占了一部分PLC市場，所以近年來PLC增長速度總的說是漸緩。目前全世界有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠約三十家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)，因此可以說PLC在我國未形成制造產(chǎn)業(yè)。作為原理、技術(shù)和工藝均無尖端技術(shù)難度的產(chǎn)品，只要努力，是能形成制造產(chǎn)業(yè)的。

在PLC應(yīng)用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。但是與其它國家相比，在機(jī)械加工及生產(chǎn)線方面的應(yīng)用，還需要加大投入。1.2.2PLC的網(wǎng)絡(luò)及發(fā)展趨勢近年來，PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎(chǔ)，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對(duì)開放性要求很強(qiáng)烈，現(xiàn)場總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展，所以PLC構(gòu)成的PCS系統(tǒng)比DCS的開放性所處的現(xiàn)狀稍好一些。目前羅克韋爾AB公司已形成了多層結(jié)構(gòu)體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet及Asi等現(xiàn)場總線（原DH+網(wǎng)也可兼容）。西門子公司在Profibus-DP通訊網(wǎng)絡(luò)及Profibus-FMS網(wǎng)絡(luò)以外，提出了S7Routing網(wǎng)絡(luò)，即Profibus-DP和IndustrialEnternet兩層結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)還在發(fā)展，我國應(yīng)已積極的姿態(tài)投入其中。2001年我國機(jī)械工業(yè)成為工業(yè)發(fā)展新亮點(diǎn)，總產(chǎn)值比上年增長17.15%，汽車產(chǎn)量為世界前10位，機(jī)床產(chǎn)量為世界第5位。機(jī)械工業(yè)利潤增長33.35%，占整個(gè)工業(yè)新增利潤六成多。出口同樣出現(xiàn)可喜的增長?，F(xiàn)在機(jī)械工業(yè)提出要實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化，對(duì)這一點(diǎn)，PLC從業(yè)人員應(yīng)有清醒的認(rèn)識(shí)，應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化的開放性、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的性能/價(jià)格比和網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性、先進(jìn)性上特別下功夫。網(wǎng)絡(luò)向上連是互聯(lián)網(wǎng)問題，向下連是現(xiàn)場總線問題，另外現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能否用以太網(wǎng)“e網(wǎng)到底”方式、網(wǎng)絡(luò)采用客戶器/服務(wù)器方式、瀏覽器/服務(wù)器方式、生產(chǎn)者/消費(fèi)者方式、接口軟件采用OPC方式等問題都有待進(jìn)一步落實(shí)。PLC與智能MCC馬達(dá)控制中心、與數(shù)控機(jī)床配套的NC/CNC數(shù)控設(shè)備，以及與其它運(yùn)行控制系統(tǒng)、電控設(shè)備、變頻器和軟起動(dòng)器等連成系統(tǒng)；PLC要與DCS分工合作，充當(dāng)DCS的遠(yuǎn)程I/O站等；PLC要與IPC分工合作，除用IPC作人機(jī)界面外，作軟件PLC的I/O部件也是可行的；此外還有PLC與緊急停車安全系統(tǒng)（ESD，EmergencyShutDownSystems）的關(guān)系、與立體倉庫、機(jī)器人、CAD/CAM等等都要處理好關(guān)系。總之，PLC要兼容各種新技術(shù)，使PLC成為真正意義上的“電腦”。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域是寬闊的，還有許多領(lǐng)域急待開拓，如用于海關(guān)過境車輛認(rèn)證（深圳鹽田）、自動(dòng)售藥?。ㄈ舾芍兴幍辏┰谖覈延袑?shí)例。另外，在離散事件冬天系統(tǒng)中，如公路網(wǎng)交通流（車輛計(jì)數(shù)、乘客計(jì)數(shù)及停留時(shí)間計(jì)量）、物流系統(tǒng)、柔行制造系統(tǒng)（敏捷制造系統(tǒng)）及一切非標(biāo)準(zhǔn)隨服務(wù)系統(tǒng)中，均可以采用PLC，進(jìn)而建模和采取對(duì)策并優(yōu)化。PLC的前途一片美好，一切悲觀的論點(diǎn)是站不住腳的。至于技術(shù)進(jìn)步，PLC與其它技術(shù)融合以至消失，那還需要一定的時(shí)間！

2設(shè)計(jì)概述2.1課題背景及研究意義2.1.1鏜床的發(fā)展鏜床主要是用鏜刀對(duì)工件已有的孔進(jìn)行鏜削的機(jī)床，使用不同的刀具和附件還可鉆削、銑削、切螺紋及加工外圓和端面等。1769年瓦特取得實(shí)用蒸汽機(jī)專利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽機(jī)的關(guān)鍵問題。1774年英國人威爾金森發(fā)明炮筒鏜床，次年用于加工蒸汽機(jī)汽缸體。1776年他又制造了較為精確的汽缸鏜床。1880年前后，德國開始生產(chǎn)帶前后立柱和工作臺(tái)的臥式鏜床。為了能對(duì)特大、特重的工件進(jìn)行加工，20世紀(jì)30年代發(fā)展了落地鏜床。隨著銑削工作量的增加，50年代出現(xiàn)了落地鏜銑床。二十世紀(jì)初，由于鐘表儀器制造業(yè)的發(fā)展，需要加工孔距誤差較小的設(shè)備，在瑞士出現(xiàn)了坐標(biāo)鏜床?，F(xiàn)在的鏜床大多已采用數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)定位和加工過程自動(dòng)化。鏜床主要是用鏜刀在工件上鏜孔德機(jī)床，通常，鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它的加工精度和表面質(zhì)量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設(shè)備。加工特點(diǎn)：加工過程中工件不動(dòng)，讓刀具移動(dòng)，將刀具中心對(duì)正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng))。2.1.2鏜床的開放分類(一)臥式鏜床臥式鏜床是鏜床中應(yīng)用最廣泛的一種。它主要是孔加工，鏜孔精度可達(dá)IT7，表面粗糙度Ra值為1.6-0.8um.臥式鏜床的主參數(shù)為主軸直徑。(二)坐標(biāo)鏜床坐標(biāo)鏜床是高精度機(jī)床的一種。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有坐標(biāo)位置的精密測量裝置。坐標(biāo)鏜床可分為單柱式坐標(biāo)鏜床、雙柱式坐標(biāo)鏜床和臥式坐標(biāo)鏜床。1.單柱式坐標(biāo)鏜床：主軸帶動(dòng)刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，主軸套筒沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，特別適宜加工板狀零件的精密孔，但它的剛性較差，所以這種結(jié)構(gòu)只適用于中小型坐標(biāo)鏜床。2.雙柱式坐標(biāo)鏜床：主軸上安裝刀具作主運(yùn)動(dòng)，工件安裝在工作臺(tái)上隨工作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌作縱向直線移動(dòng)。它的剛性較好，目前大型坐標(biāo)鏜床都采用這種結(jié)構(gòu)。雙柱式坐標(biāo)鏜床的主參數(shù)為工作臺(tái)面寬度。3.臥式坐標(biāo)鏜床：工作臺(tái)能在水平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以由工作臺(tái)縱向移動(dòng)或主軸軸向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。它的加工精度較高。（三）金剛鏜床金剛鏜床是以很小的進(jìn)給量和很高的切削速度進(jìn)行加工，因而加工的工件具有較高的尺寸精度（IT6），表面粗糙度可達(dá)到0.2微米。FK110數(shù)控刨臺(tái)臥式銑鏜床是在引進(jìn)德國先進(jìn)技術(shù)，按照歐洲市場需求，結(jié)合我廠同類機(jī)床的成熟結(jié)構(gòu)而開發(fā)的機(jī)床。采用模塊化設(shè)計(jì)，即在同一主機(jī)(同一鏜軸直徑)，配上不同系統(tǒng)，在機(jī)床布局、結(jié)構(gòu)、精度等方面采取相應(yīng)措施后，可組成不同檔次的各種機(jī)床。

（四）數(shù)控鏜床數(shù)控鏜床也可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、锪平面、車端面和車外圓等多重工序的加工。特別適宜加工多孔系，孔距要求較精確的箱體型零件，該機(jī)床可實(shí)現(xiàn)座標(biāo)的自動(dòng)定位，還可實(shí)現(xiàn)X、Y、Z、W、B任意三個(gè)座標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，可用直線插補(bǔ)圓弧插補(bǔ)進(jìn)行輪廓和三維曲面的加工。

2.1.3鏜床按結(jié)構(gòu)和被加工對(duì)象分類.（一）臥式鏜床：鏜軸水平布置并做軸向進(jìn)給，主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂直移動(dòng)，工作臺(tái)做縱向或橫向移動(dòng)，進(jìn)行鏜削加工。這種機(jī)床應(yīng)用廣泛且比較經(jīng)濟(jì)，它主要用于箱體(或支架)類零件的孔加工及其與孔有關(guān)的其他加工面加工。（二）坐標(biāo)鏜床：具有精密坐標(biāo)定位裝置的鏜床，它主要用于鏜削尺寸、形狀、特別是位置精度要求較高的孔系，也可用于精密坐標(biāo)測量、樣板劃線、刻度等工作。（三）精鏜床：用金剛石或硬質(zhì)合金等刀具，進(jìn)行精密鏜孔的鏜床。（四）深孔鏜床：用于鏜削深孔的鏜床。（五）落地鏜床：工件安置在落地工作臺(tái)上，立柱沿床身縱向或橫向運(yùn)動(dòng)。用于加工大型工件。2.2繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)2.2.1繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的聯(lián)系與區(qū)別繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的聯(lián)系是：兩種方法基本上都可以實(shí)現(xiàn)同一種功能。它們的運(yùn)用都需要“門電路”的知識(shí)。門電路就是“與門”、“非門”、“或門”之類的知識(shí)。還有一種聯(lián)系是，采用PLC控制，往往在采集輸入信號(hào)時(shí)，可能需要用到繼電器。在輸出控制信號(hào)時(shí)，還要用繼電器做“功率放大”，要實(shí)現(xiàn)什么樣的控制，是被控制的對(duì)象和你自動(dòng)控制的目的所決定的，與采用什么手段無關(guān)。繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的區(qū)別是：實(shí)現(xiàn)控制邏輯所用的硬件不同，繼電器控制系統(tǒng)，其邏輯功能由傳統(tǒng)的繼電器來完成的，比如控制時(shí)間，就有相應(yīng)的時(shí)間繼電器。繼電器的動(dòng)作一般與電磁有關(guān)。PLC是可編程控制器，它是基于各種“門電路”的一種集成式的控制器。其工作狀況與計(jì)算機(jī)更接近些。對(duì)于已經(jīng)接好的線路，可以通過改變PLC的程序來改變控制邏輯和參數(shù)，具有更靈活的運(yùn)用方式。另一個(gè)差別是，繼電器控制系統(tǒng)適用于簡單一些的邏輯控制，而PLC可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的邏輯控制。繼電接觸器控制的缺點(diǎn)：如果機(jī)床電控系統(tǒng)采用繼電接觸器控制，由于使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)備的響應(yīng)速度慢、可靠性差、故障率高、接線復(fù)雜、不便于調(diào)整和維修，加工產(chǎn)品的質(zhì)量無法得到可靠保證。2.2.2PLC控制的優(yōu)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)，嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采用了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)，一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障時(shí)間更長，從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器控制系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)特點(diǎn)已減少到原來的數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也將大大降低。此外，PLC具有硬件鼓掌的自我檢測功能，出現(xiàn)故障十可及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。在應(yīng)用軟件中，用戶還可以編入外圍器件的故障自我診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路設(shè)備也獲得故障自我診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)就具有了極高的可靠性。（2）.配備齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大，中，小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)處理運(yùn)算能力，可以用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域，。近年來PLC的功能模塊大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、計(jì)算機(jī)控制（CNC）等各種工業(yè)控制中。加上PLC通訊能里的增加及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。（3）.系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短,維護(hù)方便,改造容易PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯,大大地減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期大大縮短,同時(shí)維護(hù)也變得容易起來.更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序來改變生產(chǎn)過程成為可能.因此很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合.（4）.體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，其新近產(chǎn)品的品種底部遲寸小于100mm2,重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2.3本人的主要工作我設(shè)計(jì)的是專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)，它涉及到機(jī)械類的鏜孔機(jī)床，首先我必須了解專用鏜孔機(jī)床的構(gòu)造及其工作原理。組合機(jī)床是專門用來加工大量同一工件的專用加工設(shè)備，專用鏜床由三相異步電機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)型號(hào)Y100L-6型（1.5KW，4A），單向運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)給系統(tǒng)采用液壓，為提高工效進(jìn)給有快進(jìn)和工進(jìn)兩種且自動(dòng)變換，由液壓電機(jī)和電磁閥YV1-YV4控制變換。液壓泵電機(jī)為Y801-2（750W，1.9A），對(duì)專用鏜孔機(jī)床的工作原理有所了解后，我就開始思索總體方案的設(shè)計(jì)，在此次設(shè)計(jì)中，在加工動(dòng)作流程要求設(shè)置鏜孔加工與鉸孔加工選擇，我采用了開關(guān)SA的常開與常閉兩中狀態(tài)的選擇鏜孔加工與鉸孔加工。在程序設(shè)計(jì)過程中，我采用的是以轉(zhuǎn)換為中心的單序列的編程方式。這種編程是需要同時(shí)滿足兩個(gè)條件即該轉(zhuǎn)換的前級(jí)步是活動(dòng)步(Mi-1=1)和轉(zhuǎn)換條件滿足（Xi=1）下，采用Mi-1和Xi的常開觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路，當(dāng)電路接通時(shí)完成兩個(gè)操作，即將該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變成活動(dòng)步和將該轉(zhuǎn)換的前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步。這種編程方式與轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用它編制復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時(shí)，更能顯示出它的優(yōu)越性。3鏜孔機(jī)床的工作原理及控制要求3.1鏜床液壓動(dòng)力滑臺(tái)介紹液壓動(dòng)力滑臺(tái)與機(jī)械滑臺(tái)的區(qū)別在于，液壓滑臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力是動(dòng)力油，而機(jī)械滑臺(tái)的動(dòng)力來自于電動(dòng)機(jī)。液壓動(dòng)力滑臺(tái)由滑臺(tái)，滑座，油缸及控制擋鐵等部分組成，油缸拖動(dòng)滑臺(tái)在滑座上移動(dòng)。液壓滑臺(tái)也具有機(jī)械滑臺(tái)的典型自動(dòng)工作循環(huán)，它通過電氣控制電路控制液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)?；_(tái)的工進(jìn)速度由節(jié)流閥調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。電氣控制電路一般采用行程，時(shí)間原則及壓力控制方式。3.2控制方式及工作方式3.2.1專用鏜孔機(jī)床控制方式選擇現(xiàn)在我們主要了解的PLC控制單片機(jī)控制、DSP控制、EDA控制、數(shù)?；旌想娐返目刂?、嵌入式系統(tǒng)控制、繼電接觸器控制等。我在這里所討論的PLC控制、單片機(jī)控制、DSP控制、繼電接觸器控制這三種方式。PLC的控制主要特點(diǎn)是：電氣控制系統(tǒng)的可靠性高，它的結(jié)構(gòu)較簡單，在強(qiáng)電、步進(jìn)控制方面控制有它的優(yōu)勢，程序修改不頻繁的，要求較高的系統(tǒng)等方面使用比較好，內(nèi)部系統(tǒng)資源較小，投資成本要求較高。單片機(jī)的控制主要特點(diǎn)是：內(nèi)部系統(tǒng)資源大，體積小，價(jià)格便宜，穩(wěn)定可靠性不足并且一般在弱電場合使用較好，在使用一般的負(fù)載時(shí)就必須加功率放大電路來驅(qū)動(dòng)。DSP控制主要特點(diǎn)：內(nèi)部系統(tǒng)資源較大，處理速度快，具有復(fù)雜的數(shù)字處理的功能，一般在通信、國防、大型的系統(tǒng)中使用，技術(shù)要求較高，一般使用成本要比PLC控制器高。繼電接觸器控制：如果機(jī)床電控系統(tǒng)采用繼電接觸器控制，由于使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，導(dǎo)致設(shè)備的響應(yīng)速度慢、可靠性差、故障率高、接線復(fù)雜、不便于調(diào)整和維修，加工產(chǎn)品的質(zhì)量無法得到可靠保證。綜合各種控制方式特點(diǎn)：由于專用鏜床由三相異步電機(jī)拖動(dòng)，并且可靠性要求高，所以本設(shè)計(jì)采用專用鏜孔機(jī)床PLC控制方式較為合適。3.2.2專用鏜孔機(jī)床工作方式選擇在現(xiàn)代的控制系統(tǒng)中越來越多的采用自動(dòng)化程度水平的設(shè)備來用于生產(chǎn)，科研，娛樂，通信等很多的領(lǐng)域。智能化，節(jié)能環(huán)保，易維護(hù)的特點(diǎn)發(fā)展。在一般的設(shè)備中，大都是手動(dòng)，自動(dòng)，半自動(dòng)這三種工作方式。在我們的生產(chǎn)生活中所使用的機(jī)械電子設(shè)備大部分采用手動(dòng)和自動(dòng)相結(jié)合的工作方式。在航天航空領(lǐng)域一般采用全自動(dòng)化的設(shè)備。在這次的設(shè)計(jì)中，我采用的方案是手動(dòng)和自動(dòng)相結(jié)合的工作方式。在專用鏜孔機(jī)床快進(jìn)以及工進(jìn)工作狀況下，專用鏜孔機(jī)床由PLC的程序自主控制其自動(dòng)正常運(yùn)行，當(dāng)工進(jìn)過程結(jié)束后停止顯示燈亮，然后轉(zhuǎn)為手動(dòng)控制，按下手動(dòng)按鈕后又轉(zhuǎn)為自動(dòng)控制過程。專用鏜孔機(jī)床控制要求組合機(jī)床是專門用來加工大量同一工件的專用加工設(shè)備，專用鏜床由三相異步電機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)型號(hào)Y100L-6型（1.5KW，4A），單向運(yùn)轉(zhuǎn)。其加工工藝流程如圖3.1所示，進(jìn)給系統(tǒng)采用液壓，為提高工效進(jìn)給有快進(jìn)和工進(jìn)兩種且自動(dòng)變換，由液壓電機(jī)和電磁閥YV1-YV4控制變換。液壓泵電機(jī)為Y801-2（750W，1.9A）。手動(dòng)操作SQ2手動(dòng)操作SQ2工進(jìn)快進(jìn)SQ4停原位SQ5啟動(dòng)快退手動(dòng)操作SQ1工進(jìn)快進(jìn)SQ3停原位SQ5啟動(dòng)快退（a）（b）圖3.1專用鏜床加工工藝流程圖設(shè)計(jì)過程中參照的技術(shù)要求：

（1）主軸為單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)，停車要求制動(dòng)（采用能耗在制動(dòng)）

（2）主軸加工操作采用兩地控制。加工結(jié)束自動(dòng)停止，手動(dòng)快退至原位。

（3）根據(jù)加工動(dòng)作流程要求設(shè)置鏜孔加工月絞孔加工選擇

（4）應(yīng)有照明及工作狀態(tài)顯示

（5）有必要的電氣保護(hù)和連鎖控制4專用鏜孔機(jī)床的硬件設(shè)計(jì)4.1PLC的選擇在PLC選型是時(shí)主要是根據(jù)所需功能和容量進(jìn)行選擇，并考慮維護(hù)的方便性，備件的通用性，是否易于擴(kuò)展，有無特殊功能要求等。（1）PLC輸入/輸出點(diǎn)確定：I/O點(diǎn)數(shù)選擇時(shí)要留出適當(dāng)余量；由控制要求可知有8個(gè)輸入口，則輸入的點(diǎn)數(shù)可選擇8點(diǎn)或16點(diǎn)；控制對(duì)象可知有5個(gè)，則輸出點(diǎn)數(shù)可以小于8點(diǎn)，可選擇8點(diǎn)。綜合以上兩點(diǎn)，選擇輸入輸出點(diǎn)數(shù)16點(diǎn)。（2）

PLC存儲(chǔ)容量：系統(tǒng)有模擬量信號(hào)存在或進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理時(shí)容量應(yīng)選擇大一些；專用鏜孔機(jī)床PLC控制程序設(shè)計(jì)步驟200步之內(nèi)存儲(chǔ)容量小于20K，選擇8K即可。(3)輸出類型：通常由于專用鏜孔機(jī)床由交流220V三相異步電機(jī)拖動(dòng)，則選擇繼電器輸出型MR（有觸點(diǎn)，可帶交直流負(fù)載）或雙向晶閘管輸出型MS(無觸點(diǎn)，可帶交流負(fù)載)都可。（4）存儲(chǔ)維持時(shí)間：一般存儲(chǔ)約保持1~3年（與使用次數(shù)有關(guān)）。若要長期或掉電保持應(yīng)選用EEPROM存儲(chǔ)（不需備用電源），也可選外用存儲(chǔ)卡盒；PLC的擴(kuò)展：可通過增加擴(kuò)展模塊、擴(kuò)展單元與主單元連接的方式。擴(kuò)展模塊有輸入單元、輸出單元、輸入/輸出一體單元。擴(kuò)展部分超出主單元驅(qū)動(dòng)能力時(shí)應(yīng)選用帶電源的擴(kuò)展模塊或另外加電源模塊給以支持；（5）PLC的聯(lián)網(wǎng)：PLC的聯(lián)網(wǎng)方式分為PLC與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種。與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可通過RS232C接口直接連接、RS422+RS232C/422轉(zhuǎn)換適配器連接、調(diào)制解調(diào)通訊連接等方式；一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)，可通過采用通訊處理器、網(wǎng)絡(luò)適配器等方式進(jìn)行連接，連接介質(zhì)為雙絞線或光纜；PLC之間互聯(lián)時(shí)可通過專用通訊電纜直接連接、通訊板卡或模塊+數(shù)據(jù)線連接等方式。綜上（1）、（2）、（3）、（4）、(5)所述原因，選擇FX2N-16MR-001。

4.2專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表如表4-1所示：表4-1專用鏜孔機(jī)床PLC控制I/O分配表I口接線端O口接線端X000啟動(dòng)按鈕SB1Y001電磁閥YV1(KM1)X001行程開關(guān)SQ1Y002電磁閥YV2(KM2)X002行程開關(guān)SQ2Y003電磁閥YV3(KM3)X003行程開關(guān)SQ3Y004電磁閥YV4(KM4)X004行程開關(guān)SQ4Y005停止顯示燈HLX005手動(dòng)操作按鈕SB2X006行程開關(guān)SQ5X007鏜孔選擇開關(guān)SA

4.3PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖如圖4-2所示：圖4-2專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖

4.4PLC控制系統(tǒng)安裝注意事項(xiàng)專用鏜床PLC系統(tǒng)安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

（1）為防止來自電源線的干擾，電源線使用雙絞線，每根導(dǎo)線截面應(yīng)在1.25mm2以上，電源通過1:1的隔離變壓器供給PLC，降低電噪聲。另外為了防止電壓過高損壞PLC,電源輸人端加上壓敏電阻。PLC輸人線路與動(dòng)力線路不能位于同一線槽或電線管內(nèi)，三相動(dòng)力線路束在一起走線，并且使兩部分盡可能相互垂直走線，輸人線也可采用屏蔽線，以防動(dòng)力線路干擾輸入線路。

（3）為防止過熱,PLC不許安裝在變壓器等發(fā)熱元件的正上方，在元器件留有適當(dāng)空隙，以便散熱，并且在配電箱上安裝風(fēng)扇降熱。5專用鏜孔機(jī)床的軟件設(shè)計(jì)5.1常用的編程方法對(duì)同一功能,PLC控制的編程方法可以有多種,但好的方法可以帶來最大的方便。主要介紹了PLC順序控制的四種不同編程方法,分別應(yīng)用于不同的場合。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大,傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)愈來愈難以適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需求?？删幊炭刂破鱌LC是以微處理器為核心,綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種通用型的工業(yè)控制裝置。外部接線簡單方便,它的控制主要是程序的設(shè)計(jì),編制梯形圖是最常用的編程方式,使用中一般有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法,邏輯設(shè)計(jì)法,繼電器控制電路移植法和順序控制設(shè)計(jì)法,其中順序控制設(shè)計(jì)法也叫功能表圖設(shè)計(jì)法,功能表圖是一種用來描述控制系統(tǒng)的控制過程功能、特性的圖形,它主要是由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、箭頭線和動(dòng)作組成。有了功能表圖后,可以用四種方式編制梯形圖,它們分別是:起保停編程方式、步進(jìn)梯形指令編程方式、移位寄存器編程方式和置位復(fù)位編程方式。本文以三菱公司F1系列PLC為例,說明實(shí)現(xiàn)順序控制的三種編程方式。（1）使用起保停電路的編程方式起保停電路僅僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的指令,無需編程元件做中間環(huán)節(jié),各種型號(hào)PLC的指令系統(tǒng)都有相關(guān)指令,加上該電路利用自保持,從而具有記憶功能,且與傳統(tǒng)繼電器控制電路基本相類似,因此得到了廣泛的應(yīng)用。這種編程方法通用性強(qiáng),編程容易掌握,一般在原繼電器控制系統(tǒng)的PLC改造過程中應(yīng)用較多（2）使用步進(jìn)梯形指令的編程方式步進(jìn)梯形指令是專門為順序控制設(shè)計(jì)提供的指令,它的步只能用狀態(tài)寄存器S來表示,狀態(tài)寄存器有斷電保持功能,在編制順序控制程序時(shí)應(yīng)與步進(jìn)指令一起使用,而且狀態(tài)寄存器必須用置位指令SET置位,這樣才具有控制功能,狀態(tài)寄存器S才能提供STL觸點(diǎn),否則狀態(tài)寄存器S與一般的中間繼電器M相同。在步進(jìn)梯形圖中不同的步進(jìn)段允許有雙重輸出,即允許有重號(hào)的負(fù)載輸出,在步進(jìn)觸點(diǎn)結(jié)束時(shí)要用RET指令使后面的程序返回原母線。這種編程方法很容易被初學(xué)者接受和掌握,對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師,也會(huì)提高設(shè)計(jì)效率,程序的調(diào)試、修改和閱讀也很容易,使用方便,程序也較短,在順序控制設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮,該法在工業(yè)自動(dòng)化控制中應(yīng)用較多。（3）使用置位復(fù)位指令的編程方式在以置位復(fù)位指令的編程方式中,用某一轉(zhuǎn)換所有前級(jí)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器的常開觸點(diǎn)與轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)或電路串聯(lián),作為使所有后續(xù)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器置位和使所有前級(jí)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器復(fù)位的條件。對(duì)簡單順序控制系統(tǒng)也可直接對(duì)輸出繼電器置位或復(fù)位。該方法順序轉(zhuǎn)換關(guān)系明確,編程易理解,一般多用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中手動(dòng)控制程序的編程。專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖如圖5-1所示：圖5-1專用鏜孔機(jī)床PLC控制工作流程圖

5.3專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖如圖5-2所示：圖5-2專用鏜孔機(jī)床PLC控制順序功能圖

5.3專用鏜孔機(jī)床PLC控制梯形圖專用鏜孔機(jī)床PLC控制梯形圖如圖5-3所示：圖5-3專用鏜孔機(jī)床PLC控制梯形圖

結(jié)論通過近半個(gè)學(xué)期的努力，我終于成功地完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，本次我設(shè)計(jì)的是專用鏜孔機(jī)床PLC控制系統(tǒng)，開始我接到這個(gè)課題還真不知道該如何下手，因?yàn)樗婕暗綑C(jī)械類的鏜孔機(jī)床，我對(duì)大型的機(jī)床根本沒有看到過，更不要說有多了解了，于是我就到圖書館去搜集專用鏜孔機(jī)床方面的書籍，經(jīng)過仔細(xì)閱讀后，我大概了解了專用鏜孔機(jī)床的構(gòu)造及其工作原理。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但掌握了以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法，還對(duì)組合機(jī)床的構(gòu)造以及原理有了全面的了解，相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)給將來的工作帶來深遠(yuǎn)的影響，最后，我要感謝同班同學(xué)的大力支持以及圖書館提供的相關(guān)資料，更要感謝陸老師的熱心指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)[1]方承遠(yuǎn)．工廠電氣控制技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000年10月[2]丁煒,魏孔平主編.可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004年7月[3]郁漢琪,郭健.可編程控制器原理與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社,2004年7月[4]史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005年4月[5]張鳳珊.電氣控制及可編程序控制器[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1999年4月謝辭在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。首先我要感謝學(xué)校給了我這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，感謝謝老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。其次，我要感謝幫助過我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計(jì)上的難題。同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。最后再一次感謝所有在設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)。附錄附錄A語句表0LD