組合機床畢業(yè)設計

目錄第一章緒論……………………1第一節(jié)組合機床的簡介……1第二節(jié)設計任務……………1第二章機床加工的工藝分析……3第一節(jié)整體構造的分析及加工工藝…………3第二節(jié)動作臺的動作分析……4第三章電氣線路設計……………8第一節(jié)主回路線路分析…………8第二節(jié)控制電路………………10第三節(jié)操作面板圖………………11第四章PLC的選型與連接設計……12第一節(jié)PLC的發(fā)展和特點……14第二節(jié)PLC的構造和工作原理…………………15第三節(jié)輸入輸出信號…………17第四節(jié)PLC型號的選擇…………18第五節(jié)接線設計………………19第五章程序設計調試…………20第一節(jié)程序設計…………………20第二節(jié)程序調試………………23設計小結………………24參照文獻………………25第一章緒論第一節(jié)組合機床的簡介本課題重要簡介的是組合機床的自動控制，下面先簡介下組合機床。組合機床是由萬能機床和專用機床發(fā)展來的。由通用部件配以部分專用部件構成。組合機床是用按系列化設計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝規(guī)定設計的專用部件構成的專用機床。組合機床可完畢的工藝有銑平面、刮平面、車端面、鉆孔、擴孔、撞孔、鉸孔、攻絲、倒角、鉆深孔、切槽等〔月。伴隨綜合自動化技術的發(fā)展，組合機床可以完畢的工藝范圍也在不停擴大，除了上述工藝外，還可完畢車外圓、車錐面、車弧面、車削內外螺紋、液壓孔、拉削內外圓柱面、磨削、拋光，甚至還可以進行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動檢測。由此可見發(fā)展組合機床制造業(yè)的重要性。組合機床的分類按加工方式或加工對象可分為車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、花鍵加工機床、銑床、刨床、插床、拉床、特種加工機床、鋸床和刻線機等。每類中又按其構造或加工對象分為若干組，每組中又分為若干型。

按工件大小和機床重量可分為儀表機床、中小型機床、大型機床、重型機床和超重型機床；按加工精度可分為一般精度機床、精密機床和高精度機床；按自動化程度可分為手動操作機床、半自動機床和自動機床；按機床的自動控制方式，可分為仿形機床、程序控制機床、數(shù)字控制機床、適應控制機床、加工中心和柔性制造系統(tǒng)；按機床的合用范圍，又可分為通用、專門化和專用機床。

機床的基本構成

各類機床一般由下列基本部分構成：支承部件，用于安裝和支承其他部件和工件，承受其重量和切削力，如床身和立柱等；變速機構，用于變化主運動的速度；進給機構，用于變化進給量；主軸箱用以安裝機床主軸；刀架、刀庫；控制和操縱系統(tǒng)；潤滑系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)。

機床附屬裝置包括機床上下料裝置、機械手、工業(yè)機器人等機床附加裝置，以及卡盤、吸盤彈簧夾頭、虎鉗、回轉工作臺和分度頭等機床附件。

評價機床技術性能的指標最終可歸結為加工精度和生產(chǎn)效率。加工精度包括被加工工件的尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面質量和機床的精度保持性。生產(chǎn)效率波及切削加工時間和輔助時間，以及機床的自動化程度和工作可靠性。這些指標首先取決于機床的靜態(tài)特性，如靜態(tài)幾何精度和剛度；而另首先與機床的動態(tài)特性，如運動精度、動剛度、熱變形和噪聲等關系更大。

機床未來的發(fā)展趨勢是：深入應用電子計算機技術、新型伺服驅動元件、光柵和光導纖維等新技術，簡化機械構造，提高和擴大自動化工作的功能，使機床適應于納入柔性制造系統(tǒng)工作；提高功率主運動和進給運動的速度，對應提高構造的動、靜剛度以適應采用新型刀具的需要，提高切削效率；提高加工精度并發(fā)展超精密加工機床，以適應電子機械、航天等新興工業(yè)的需要；發(fā)展特種加工機床，以適應難加工金屬材料和其他新型工業(yè)材料的加工。第二節(jié)設計任務構造：由機床床身、夾具、回轉工作臺、液壓滑臺、動力頭、冷卻裝置、液壓鉆、電控柜等構成電氣控制，液壓驅動?？刂埔?guī)定：有手動、半自動、全自動三種工作狀態(tài)。合上電源開關，啟動液壓電機，啟動電機，電機啟動由接觸器直接起動。3種工作狀態(tài)采用旋鈕開關對其進行控制。手動：對各移動部件都能單獨點動調整。每一步的工作都由單獨開關的控制來實現(xiàn)，到達每步的單獨調整，對于可單步工作的工步均要有對應的按鈕控制。半自動：按“夾緊”鈕，夾具定位夾緊，工作臺抬起、回轉、落下、返回，裝卸工位夾具松開，2工位滑臺向前、實現(xiàn)快進、工進、終點延時、快退至原位停。3～5工位滑臺向前快進、工進、終點延時、快退至原位停。6工位滑臺向前快進、工進、終點延時、橫進、橫退、滑臺快退至原位停。所有動力頭加工完畢，卸下工件，一種循環(huán)結束。按“夾緊”鈕，下一循環(huán)開始……每個工作過程都能單獨完畢，在完畢整個加工過程后，加工自動停止，等待下次夾緊命令，在此循環(huán)中，零件的加工是完整的，也就是說單個工件都要通過5個工位的加工。全自動：第一次按下“啟動”鈕，夾具定位夾緊，工作臺抬起、……，各動力頭加工完畢退回原位，繼續(xù)下一循環(huán)……按“暫停”鈕可在一種循環(huán)結束后停機。第二章機床加工的工藝分析第一節(jié)整體構造的分析及加工工藝本組合機床加工的零件為剎車上缸蓋，系統(tǒng)各工位的刀具旋轉運動由電動機拖動實現(xiàn)，動力頭的直線進給運動由液壓滑臺驅動完畢。另有冷卻泵和潤滑泵等。電氣控制，液壓驅動。這里對工藝過程做如下簡樸簡介。該工件重要加工工藝為鉆孔，擴孔，锪端面止口，倒角，切槽，銑，鏜等。圖2.1.1為回轉臺工作示意圖圖2.1.1裝卸工位，實現(xiàn)工件的夾緊，松開；回轉臺抬起、回轉、落下夾緊、返回，完畢工件的傳送；需要闡明的是工件按裝卸工位-6工位次序完畢整個加工工序，該回轉臺可同步加工5個零件，提高了定位精度和加工效率。工藝應遵照的一定的原則生產(chǎn)線首先應保持產(chǎn)品的加工質量，穩(wěn)定地到達產(chǎn)品圖樣上規(guī)定的各項技術規(guī)定并且加工成本較低，對于組和機床，其加工精度高，可以很好的保持產(chǎn)品質量。生產(chǎn)線應有一定的柔性，減輕工人的工作強度，給他們一種安全舒適的工作環(huán)境這些通過對整個加工工藝以及組合機床的的優(yōu)越性，使得組合機床在目前工業(yè)加工成為了自動控制的優(yōu)先選擇。第二節(jié)動作臺的動作分析在整體構造有了初步認識之后，目前對每個動作臺的加工過程進行解剖和分析。單個工作臺的工作過程，構成了整個機床的加工過程，下面將對組合機床做出局部分析。回轉臺工作過程回轉臺的動作控制是整個工藝過程重要構成部分，也是整個工藝過程的關鍵，回轉臺的工作過程是整個組合機床加工工藝的起點也是終點，所有的工序都從這里開始，到這里結束。回轉臺的動作分析夾緊——抬起——回轉——落下——返回/松開2.2.1為回轉臺動作示意圖圖2.2.1YV為動作臺行程，SQ為行程開關回轉臺電磁閥動作次序表 電磁閥工步轉換指令YV19YV20YV22YV21抬起SQ2+回轉SQ3（+）+落下SQ4+返回SQ1（+）+原位停止（+）工作轉臺動作分析按下SB1按鈕——夾具夾緊（YV23）——工作臺抬起（YV19）（碰到行程開關SQ2）——回轉（YV20）（行程開關SQ3）——工作臺落下（YV22）（行程開關SQ4）——返回/松開（YV21）（SQ1）——原位停止2．……3．2～5工位工作過程向前快進——工進——終點延時——快退——原位停止圖2.2.3為2～5工位動作示意圖圖2.2.3電磁閥次序接通表電磁閥工步轉換指令YV3YV4原位SB3快進+工進SQ2+終點延時KT2+快退SQ1+停止2～5工位動作分析向前快進（YV3）——工進（YV3）（行程開關SQ2）——終點延時（KT2）——快退（YV4）（行程開關SQ1）——原位停止4．6工位工作過程向前——工進——橫進——橫退——快退——原位停止圖2.2.4為6工位動作示意圖圖2.2.4電磁閥液壓接通表電磁閥工步轉換指令YV9YV10YV11YV12快進SB6+工進SQ2++橫進SQ3+橫退SQ4+快退SQ1++原位停止6工位動作分析向前快進（YV9）——工進（YV9）（行程開關SQ2）——橫進（YV10）（行程開關SQ3）——橫退（YV11）（行程開關SQ3）——快退（YV12）（行程開關SQ1）——原位停止5．夾具夾緊（YV23）（X62為壓力繼電器，反應工件與否被夾緊）；松開（YV24）。第三章電氣線路設計第一節(jié)主回路線路設計電氣控制線路的設計是在傳動形式及控制方案的基礎上進行的，是傳動形式與控制方案的詳細化。電氣控制線路根據(jù)用途的不一樣也許會有其特殊的規(guī)定，設計時應注意如下規(guī)定應滿足機電設備對電氣控制線路的規(guī)定，按照工藝規(guī)定精確、可靠地工作。在滿足生產(chǎn)規(guī)定的前提下，應力爭使控制線路簡樸、經(jīng)濟，盡量選用通過實踐考驗過的線路。應保證控制的安全、可靠，具有必要的保護裝置和聯(lián)鎖環(huán)節(jié)，當誤操作時不致于發(fā)生重大事故。盡量便于操作和維修。一、主回路的分析回路中的包括接觸器、行程開關、控制按鈕按鈕等構成的控制電路，來實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的起動，制動、反向和調速的控制以及實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的保護及生產(chǎn)自動化。通過對整個機床加工的分析，機床由7只電機來完畢一系列的工藝需要，包括液壓電機M1、2工位電機M2、3工位電機M3、4工位電機M4、5工位電機M5、6工位電機M6、冷卻電機M7。接觸器分別控制7只電機需要7個，空氣開關7個。在以上的7只電機中，7電機采用的都是單向旋轉，因此僅以2工位電機和3工位電機為例，如圖3.1所示圖3.1.11.電動機的選用：我們一般選擇三相籠型交流電動機，它具有構造簡樸，價格廉價。結實耐用，運行維護以便等一系列長處，常作為生產(chǎn)設備的重要驅動源，被廣泛使用。電動機的正反轉只要把電動機定子三相繞組中任意兩相調換一下接到電源上，電動機定子相序可變化，從而變化電動機轉向。電動機的額定容量由容許溫升決定，選擇電動機功率的根據(jù)是負載功率，由于電動機容量反應了他的負載能力，它與電動機的容許溫升和過載能力有關等等。電動機的起動方式：我們選擇電動機的直接起動，由KM接觸器直接控制電動機的運轉，以及停止，也就是說此電機回路中僅有主電路而無控制電路，電動機的起動和停止是通過操縱受動開關來是實現(xiàn)的。電源接通后，由靜態(tài)狀態(tài)逐漸加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)，又可簡稱為全電壓起動，它是將額定電壓直接加在電動機的定子繞組上使電動機運轉。在變壓器容量容許的狀況下，電動機盡量選擇全電壓起動。長處是控制電路簡樸，提高了電路的可靠性，且減少了電氣維修工作量。由于本系統(tǒng)電機需要正反轉，必須在設計圖中考慮到回路的自鎖。在下面對回路的自鎖作下簡樸的簡介：例如，控制電路中，假如控制正轉的接觸器線圈得電，則其主觸點閉合，電動機正轉；或者控制反轉接觸器線圈通電，則其主觸點閉合，電動機反轉。在主回路中，假如正反轉的觸點同步閉合，將會導致兩相電源短路，這是不容許的。因此假如要使其正常工作，必須是只容許一種接觸器工作，要實現(xiàn)此規(guī)定。一般在控制電路中，將正反控制接觸器的動斷觸點分別串接在反正接觸器的工作線圈內，構成互相制約的關系，也就是說正轉接觸器得點則反轉接觸器不也許得電，反之亦然，這種互相制約的關系稱為“互鎖”，這種互鎖方式可稱為“電氣互鎖”。然而在顯示的生產(chǎn)生活中，假如控制電路僅用復合按鈕進行互鎖，而不用接觸器的互鎖觸點互鎖，工作是不可靠的，我們往往將電氣互鎖和機械互鎖聯(lián)絡起來，以到達安全可靠的工作。二、接觸器接觸器是一種用來自動接通和斷開主電路，大容量控制電路的控制電器，其重要控制對象是電動機，也可用于其他電力負載，如電熱器，電焊機，電爐，變壓器及電容器等。接觸器不僅可用來頻繁地接通或斷開帶負荷電路，并且能實現(xiàn)遠距離控制，還具有失電壓保護功能，因而被廣泛使用。接觸器的構造和工作原理電磁機構它由電磁線圈，靜鐵心和銜鐵等構成，其功能是操作觸點的閉合和斷開觸點系統(tǒng)它包括主觸點和輔助觸點，主觸點可以通斷較大的電流，用于主回路；輔助觸點通斷較小的電流，用于控制回路。滅弧系統(tǒng)容量在10A以上的接觸器均有滅弧裝置，常采用縱縫式或柵片構造。交流接觸器的工作原理：當線圈通電后，線圈電流產(chǎn)生磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力將銜鐵吸合，銜鐵帶動動觸橋向下運動，使動觸點斷開，動合觸點閉合。當線圈斷點時，電磁吸力消失，銜鐵在彈簧的作用下釋放，各觸點又恢復本來位置。在系統(tǒng)控制中接觸器KM重要控制電動機的起動以及正反轉，通過KM的得電失電到達控制電機工作的目的。三、保護電路的作用以及常用保護電器選用保護電路一般有短路保護和過載保護兩中，然后低壓斷其中QF為此電動機的保護開關，在電流過大或者出現(xiàn)不穩(wěn)定工作是QF2可以自動斷開，停止該工位的運動保護電路一般有短路保護和過載保護兩種，然而低壓斷路器起著兩種作用。低壓斷路器（QF）過去常被稱為自動開關或空氣開關，當電路正常工作時，斷路器可以接通或分斷正常負載電流；當電路發(fā)生嚴重的過載或短路時，斷路器可以自動地分斷故障電路，有效地保護串聯(lián)在其背面的電氣設備，因而，低壓斷路器是一種既有保護環(huán)節(jié)的開關電器，廣泛應用于低壓配電電路，電氣控制電路中。斷路器重要由如下幾部分構成：（1）觸點和滅弧系統(tǒng)（2）多種可供選擇的脫扣器，包括過電流脫扣器，失電壓、欠電壓脫扣器，熱脫扣器和分勵脫扣器（3）操作機構和自由脫扣機構。低壓斷路器具有多種保護功能，通斷能力較大，運行安全可靠，故障動作時三相聯(lián)動，動作后不需要更換元件可繼續(xù)使用，且有體積小、重量輕、價格低等長處，因而在電路中得到了廣泛應用，在工廠中常用斷路器來替代刀開關熔斷器組。第二節(jié)控制電路交流電源：圖3.2.2選用控制變壓器提供交流電源。工業(yè)用電為三相380V/50HZ，然后對于控制電路的電壓為220V、24V、6V，其中220V為控制電路及自鎖回路的電壓，AC24V為機床照明燈的電壓，6V為指示燈的電壓。二、直流電源……選用開關電源，得到了我們所需要的電壓電流規(guī)定，使得整個控制電路深入簡化。第三節(jié)操作面板的設計根據(jù)對工藝過程以及輸出輸入信號的分析，確定操作面板的按鈕、旋鈕、指示燈指示燈：電源指示燈，原位指示燈，自動指示燈，半自動指示燈，全自動指示燈；旋鈕：2工位選擇旋鈕，3工位選擇旋鈕，4工位選擇旋鈕，5工位選擇旋鈕，6工位選擇旋鈕，狀態(tài)選擇旋鈕，橫向進給選擇旋鈕；按鈕：冷卻，潤滑，前進，后退，抬起，主軸點動，夾緊，松開，暫停，啟動，急停等；操作面板圖的規(guī)定就是要緊湊，整體的美觀圖3.3.5為本課題設計的面板操作圖圖3.3.5第四章PLC的選型與連接設計第一節(jié)PLC的發(fā)展和特點初期的PLC重要是繼電器控制裝置的替代產(chǎn)品，硬件上靠近計算機。軟件上，采用了繼電器控制線路的方式，即梯形圖，它作為PLC的特有編程語言沿用至今。中期的PLC:20世紀70年代出現(xiàn)的微處理器被應用于PLC,使其功能增強，速度快。硬件方面，除了有本來的開關模塊，又增長了模擬量模塊、遠程1/O模塊，擴大了存儲器容量。軟件方面，增長了數(shù)據(jù)處理、傳送、自診斷等功能，系統(tǒng)可靠性得到了提高。目前計算機技術的發(fā)現(xiàn)，使得電氣控制元器件和控制系統(tǒng)有了極大的改觀，繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯可由邏輯函數(shù)體現(xiàn)式描述，該邏輯函數(shù)體現(xiàn)式描述的控制邏輯也可用軟件程序來實現(xiàn)，可編程控制器運行軟件程序，即可完畢繼電器控制系統(tǒng)軟件邏輯的控制功能。采用計算機技術的可編程程序控制器（PLC），不僅處理了分立元器件故障率的問題，也處理了固定控制邏輯的問題，同步，為與計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)大規(guī)模自動化生產(chǎn)和遠程控制提供了也許性。兩類系統(tǒng)之間的關系通過邏輯函數(shù)聯(lián)絡起來，兩者均能完畢相似規(guī)定的控制功能。對于本自動系統(tǒng)，重要是開關量I/0輸出輸入信號，可選用PLC，單片機和接觸器—繼電器系統(tǒng)。1．可編程序控制器（PLC）具有如下特點：（1）具有很高的工作可靠性和抗干擾能力；（2）控制程序可變，具有很好的柔性（3）編程簡樸，控制功能豐富，使用以便（4）擴充以便民族和靈活，可構成各類控制系統(tǒng)（5）可將運行數(shù)據(jù)直接送入管理計算機，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運行（6）設備體積小巧，維護以便，插件更換靈活這些特點使得可編程序控制器（PLC）在設備電氣控制系統(tǒng)中廣泛應用。2．單片機的特點：（1）小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化它能以便地組裝成多種智能式測試設備及多種智能儀器儀表（2）可靠性高，適應的穩(wěn)定范圍寬單片機芯片自身是按工業(yè)測試環(huán)境規(guī)定設計的，能適應多種惡劣的環(huán)境（3）易擴展，控制功能強很輕易構成多種規(guī)模的應用系統(tǒng)。指令系統(tǒng)中有豐富的邏輯控制功能指令（4）便于實現(xiàn)多機和分布式控制可以以便地構成多機和分布式計算機控制系統(tǒng)3．繼電器—接觸器系統(tǒng)的特點：易擴展，控制能力強可靠性高體積大成本高在本課題設計自動控制中，單片機、繼電接觸器和PLC都可以作為控制系統(tǒng)使用。下面是系統(tǒng)的選擇，PLC與單片機相比，具有很高的工作可靠性和抗干擾能力，尤其在機械行業(yè)惡劣的環(huán)境下，PLC可以適應環(huán)境，不輕易被電磁以及其他原因影響；PLC與繼電接觸器相比，體積小，成本低，輕易實現(xiàn)機電一體化和機電光一體化。PLC因其具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡樸、開發(fā)使用以便、易于擴展等長處，在當今及后來工業(yè)控制領域都占有最重要的一席，是工業(yè)控制的重要手段和重要的自動化控制設備。尤其是在機械控制自動化和過程控制自動化兩大領域里，小到單機，大掃大規(guī)模自動生產(chǎn)線、集散控制系統(tǒng)、聯(lián)網(wǎng)集中控制，一般都能用PLC作為電氣控制裝置，尤其是在復雜的多功能機床、超大規(guī)模自動生產(chǎn)線、集散控制系統(tǒng)中更能體現(xiàn)出PLC無與倫比的優(yōu)勢，因此本課題采用的是PLC的自動化控制。第二節(jié)PLC的構造和工作原理在通過基本的學習后，掌握了電氣控制電路的構成以及多種基本控制電路在詳細的電氣控制系統(tǒng)中的應用，同步掌握了分析電氣控制電路的措施；另首先通過理解某些具有代表性的經(jīng)典機械設備電氣控制系統(tǒng)及其工作原理。1．PLC的基本構造PLC作為一種工業(yè)控制裝置，其構成重要由中央處理單元CPU、存儲器、輸入輸出單元(FO單元)、電源、外部接口和多種功能模塊構成。CPU是PLC的運算、控制中心，重要是接受和存儲輸入的程序和數(shù)據(jù);檢查、校驗顧客程序;接受和存儲現(xiàn)場輸入的狀態(tài)信息;診斷電源、PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯誤;讀取顧客程序進行解釋和執(zhí)行并將成果送輸出端等。存儲器是PLC寄存系統(tǒng)程序、顧客程序和運行數(shù)據(jù)的單元。陽單元是PLC與工業(yè)控制現(xiàn)場設備之間的連接部件。在輸入輸出單元中配有電平變換、光電隔離和阻容濾波等電路，具有很好的抗干擾性。圖3.2.1是PLC經(jīng)典構造示意圖。圖4.2.12．PLC的工作原理PLC一般采用循環(huán)掃描的工作方式。下面以OMRON企業(yè)的CPMIA為例，簡介PLC的工作流程。PLC上后，執(zhí)行系統(tǒng)程序規(guī)定的任務，周而復始地掃描并執(zhí)行顧客程序。完畢一次掃描所用的時間稱為掃描周期。一次循環(huán)過程可歸納為五個階段，循環(huán)掃描過程為:公共處理，執(zhí)行顧客程序，掃描周期計算，輸入/輸出刷新，外設端口服務?？删幊炭刂破髟诖_定了工作任務，裝入專用程序后就成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描的工作方式，系統(tǒng)工作任務管理以及應用程序執(zhí)行都是按照循環(huán)掃描方式完畢的。圖4.2.2PLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行(RUN)狀態(tài)與停止(STOP)狀態(tài)，其中運行狀態(tài)是執(zhí)行應用程序的狀態(tài)，停止狀態(tài)一般用于程序的編制與修改。在運行狀態(tài)，PLC通過執(zhí)行反應控制規(guī)定的顧客程序來實現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時地響應隨時也許發(fā)生的輸入信號.顧客程序不是只執(zhí)行一次，而是反復不停地反復執(zhí)行，直到PLC停機或是切換到停止工作狀態(tài).PLC程序執(zhí)行的過程如圖1.3所示。除了執(zhí)行顧客程序外，在每次循環(huán)過程中，PLC還要完畢內部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可以分為5個階段，如圖3.2.3所示圖4.2.3PLC的掃描過程PLC的這種周而復始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入/輸出關系看，處理過程似乎是同步完畢的。內部處理階段，PLC要檢查CPU模塊的硬件與否輸入處理正常，復位監(jiān)視定期器等;在通信操作服務階段，PLC與某些智能模塊通信、響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示程序執(zhí)行內容等，當PLC處在停(STOP)狀態(tài)時，只進行內部處理和輸出處理通信操作服務等內容;在PLC處在運行(RUN)狀態(tài)時，從內部處理、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[2l。掃描周期是PLC的一種很重要的指標，其時間長短取決于掃描速度和顧客程序的長短。對于一種選定的PLC，合理編制程序是縮短響應時間的關鍵。3．PLC工作過程（1）公共處理在公共處理階段，CPU要進行復位監(jiān)視定期器、硬件檢查、顧客內存檢查等操作。若有異常狀況，故障顯示燈亮，判斷并顯示故障的性質。若屬于一般性故障，則只報普，但不需要停機，可等待處理。假如屬于嚴重故障，則停止PLC的運行。（2）執(zhí)行顧客程序執(zhí)行顧客程序階段，CFU逐條解釋和執(zhí)行顧客程序，其所需的所有信息都是從映像寄存器中讀取的。映像寄存器包括輸入映像寄存器和元件映像寄存器。輸入映像寄存器存儲著輸入繼電器的通斷狀態(tài)，輸入繼電器接通為1，斷開為0。元件映像寄存器存儲著輸出，繼電器、多種輔助繼電器等的狀態(tài)，同樣用1和0表達它們的通斷狀態(tài)。PLC在執(zhí)行顧客程序時所需的外部輸入信息，不是直接從輸入端讀取的，而是從輸入映像寄存器中讀取的。在每個掃描周期的刀0刷新階段，CPU從PLC輸入端讀取一次信息并存入輸入映像寄存器中。在此后的一種掃描周期中，盡管PLC輸入端的狀態(tài)也許發(fā)生過變化，但輸入映像寄存器中的數(shù)據(jù)也保持不變。同樣，所需的輸出繼電器或其他編程元件的狀態(tài)信息，是從元件映像寄存器中讀取的。在執(zhí)行顧客程序過程中，根據(jù)顧客程序給出的邏輯關系進行邏輯運算，運算成果再寫入元件映像寄存器中。可見，在一種掃描周期中元件映像寄存器中的內容是可變的.（3）掃描周期的計算在掃描周期的計算階段，若預先設定了掃描周期的值，則進入等待，直至到達該設定值時掃描再往下進行。若掃描周期設為不定期，則要進行掃描周期的計算。圖4.2.4PLC工作過程圖（4）I/O刷新在I/O刷新階段，CPU重要作兩件事情。a.讀各輸入點的狀態(tài)。從輸入電路中讀取各輸入點的狀態(tài)并將此狀態(tài)寫入輸入映像寄存器中，也就是刷新輸入映像寄存器的內容。自此輸入映像寄存器就與外界隔離，無論愉入信號的狀態(tài)怎樣變化，輸入映像寄存器的內容都保持不變，一直到下一種掃描周期的到0刷新階段，才會寫進新內容。b.讀輸出元件映像寄存器中的狀態(tài)。將對應輸出繼電器的元件映像寄存器的狀態(tài)傳送到輸出鎖存器電路中，再經(jīng)輸出電路的隔離和功率放大送到PLC的輸出端，驅動外部執(zhí)行元件動作。(5)外設口服務在外設口服務階段，CPU配器的通信處理。完畢上述各階段的處理后完畢與外設口連接的外圍設備(如編程器)或通信適，又返回公共處理階段，周而復始的進行掃描。整個PLC工作流程如圖1。2所示。整體流程描述如下:1.初始化驅動構件，創(chuàng)立通道;2.進入數(shù)據(jù)采集周期，按照設定的采集方式進行數(shù)據(jù)采集;根據(jù)設備協(xié)議形成讀命令，進行連接祈求;設備接受祈求，完畢握手，并根據(jù)祈求內容進行響應操作或返回響應數(shù)據(jù);接受設備返回數(shù)據(jù)，完畢一次通訊過程;PLC設備驅動框架的實現(xiàn)校驗接受到的設備數(shù)據(jù)，并進行校驗，未通過校驗則丟棄數(shù)據(jù)幀，返回1;校驗成功，則根據(jù)設備協(xié)議解碼輸出，并返回0:PLC執(zhí)行顧客程序的過程根據(jù)PLC的工作流程，設PLC的輸入數(shù)據(jù)為X，輸出數(shù)據(jù)為Y。在顧客程序第n次掃描執(zhí)行時，其輸入數(shù)據(jù)是第n-1次掃描的拍刷新階段讀取的凡1;執(zhí)行顧客程序過程中，元件映像寄存器中的數(shù)據(jù)既有第n-1次掃描存入的數(shù)據(jù)稱1，也有第n次執(zhí)行程序的中間成果。第n次掃描陽刷新時輸出的數(shù)據(jù)是Y。第三節(jié)輸入輸出信號選擇顧客輸入設備(按鈕，限位開關、傳感器等)，輸出設備(繼電器、接觸器、信號指示燈等)，以及由輸出設備驅動的控制對象(電機、電磁閥等)。此外，分類記錄出各輸入量、輸出量的性質，以及中間量、定期器、計數(shù)器等信息，為PLC的選型和硬件配置提供根據(jù)。根據(jù)加工工藝分析，確定輸入輸出信號和地址表一、輸入信號：（一）按鈕輸入信號暫停（SB0）夾緊（SB1）松開（SB4）抬起（SB2）前進（SB5）后退（SB6）主軸點動（SB7）冷卻（SB11）按鈕輸入共8個（二）旋鈕輸入信號橫進（SA0）全自動（SA2）半自動（SA3）2工位（SA4）3工位（SA5）4工位（SA6）5工位（SA7）6工位（SA8）按鈕輸入共8個（三）行程開關輸入信號回轉臺行程開關（SQ1、SQ2、SQ3、SQ4）2工位行程開關（2SQ1、2SQ2）3工位行程開關（3SQ1、3SQ2）……6工位行程開關（6SQ1、6SQ2）夾具（SP1）行程開關輸入共15個輸入信號共31個二、輸出信號：（一）指示燈輸出信號原位（HL1）調整（HL2）半自動（HL3）全自動（HL4）指示燈輸出共4個（二）接觸器輸出信號2工位電機（KM2）3工位電機（KM3）……6工位電機（KM6），冷卻（KM10）接觸器輸出共6個（三）液壓滑臺和回轉臺輸出信號2工位（YV1、YV2）3工位（YV3、YV4）……6工位（YV9、YV10、YV11、YV12）回轉臺（YV19、YV20、YV21、YV22）夾具（YV23、YV24）工位和回轉臺輸出共18個輸出信號共28個輸入信號和輸出信號共59個I/O地址分派表如下：……第四節(jié)PLC型號選擇如下為在PLC選型時的規(guī)定：（1）規(guī)模的估算要完畢預定任務所需的PLC規(guī)模重要取決于設備對輸入輸出點的需求量和控制過程。首要的是要保證對應類型的輸入輸出點數(shù)，并留有一頂?shù)挠嗔浚ㄒ话銥殡姅?shù)的15%～20%，防止設計階段未考慮到的以及后來需要擴充的點）。（2）功能的選擇（3）存儲容量的選擇（4）輸入、輸出功能及負載能力選擇重要從輸入輸出點的類型上考慮，比對于輸入，一般應當選用帶光電隔離的模塊，一增強系統(tǒng)抗干擾能力和電氣保護；根據(jù)輸出放大電路的器件類型，可編程控制器有3種：a.繼電器輸出方式：常用于交/直流輸出電路b.晶體管輸出方式：常用于直流輸出電路c.晶閘管輸出方式：常用于交流輸出電路.根據(jù)本課題的輸入輸出信號分析時，輸入31點，輸出28點，總點數(shù)為59點，因此我們選擇一種60接口和一種8接口的PLC串聯(lián)起來；在輸入輸出中，我們又用到交流直流電壓，因此我們選擇既可以直流輸出又能交流輸出的繼電器輸出方式。綜上所述，PLC型號為FX1N-60MR和FX0N-8EYR，其中FX1N-60MR為基本單元，F(xiàn)X0N-8EYR為擴展單元。第五節(jié)連接設計在確定了PLC的型號和輸入輸出信號后，進行PLC接線設計?？删幊坛绦蚩刂破鞯耐獠拷泳€，可編程序控制器通過輸入接口和輸出接口與現(xiàn)場設備連接，其接線方式有獨立式和匯點式。獨立式每點構成單元電路，匯點式多點構成單元電路，其接線采用分組形式，以適應同機使用不一樣電源等目的，各組端子數(shù)可為2點、4、8點、16點、32點等。設計如圖4.2.2所示圖4.5.1PLC接線圖其中L、PE、N為3相接線圖，COM為0線接口……第五章程序設計第一節(jié)程序編譯PLC編譯語言包括功能圖、步進梯形圖及步進指令功能圖的體現(xiàn)的是設備運行的流程，內容為流程工步、工步轉移控制條件和該工步驅動的設備。梯形圖采用體型圖或指令語句輸入程序時，需將功能圖改寫為步金梯形圖或步進指令采用梯形圖方式編制程序最重要的長處是電路比較直觀，不過也有缺陷，在步進控制程序設計時比較困難，電路工作原理不易理解，功能圖編程的應用即是處理這個問題。功能圖有時也稱狀態(tài)轉移圖，是以設備操作流程圖形式鞭打的變成措施，使用軟件編程時，繪制的功能圖可轉換為其他編程方式的程序=、由功能圖轉換成繼電器形式梯形圖程序，稱為步進梯形圖。步進梯形圖使用SET、OUT和STL步進指令驅動狀態(tài)器S，完畢功能圖規(guī)定的控制過程。程序的總體設計思緒如圖5.1.1圖5.1.1……程序闡明圖5.1.2M8002是特殊輔助繼電器，其觸點開機時閉合，觸發(fā)功能指令；S0為步進方式的首狀態(tài)器號，S46為步進方式的尾狀態(tài)器號；當X34、X40、X42、X44、X46、X52、X54、X56八個行程開關都處在接通狀態(tài)時，輸出Y0，總原位指示燈亮；X16、X17都不接通，則輸出Y1，調整指示燈亮X16接通、X17不接通，則輸出Y2，全自動指示燈X17接通、X16不接通，則輸出Y3，半自動指示燈亮確定步進方式的首末狀態(tài)器號，SET為強制置位指令，在執(zhí)行到該操作后，直接轉到STLS0（步進接點），開始執(zhí)行該步程序進程；X16、X17都不接通，則程序執(zhí)行跳轉指令，直接跳到P0接點的指令；按下夾緊按鈕X1，程序轉到STLS1；STLS1接通，輸出Y46，碰到行程開關X62，X62接通，輸出Y46指令停止，進行強制轉換到SET20；STL20接通，當X34、X40、X42、X44、X46、X52、X54、X56所有接通即8個工位同步處在原位時，輸出Y42，碰到行程開關X31，X31接通，輸出Y42停止，進行強制轉換到SET21；圖5.1.3STLS21接通，輸出Y43；碰到行程開關X37，輸出Y30指令停止，進入延時2秒，延時結束后，T0接通，進行強制轉換到STLS22；STLS22接通，執(zhí)行輸出Y20；碰到行程開關X35，輸出Y220指令停止，進行強制轉換到STLS23；STLS23接通，執(zhí)行輸出Y21；碰到行程開關X36，輸出Y21指令停止，進行強制轉換到STLS25；STLS24接通，執(zhí)行輸出Y20；碰到行程開關X37，輸出Y20指令停止，進行強制轉換到STL25；STLS25接通，執(zhí)行輸出Y21；碰到行程開關X34，輸出Y21指令停止，進行強制轉換到STLS26；……第二節(jié)程序調試……程序調試成果如下圖以上為程序的調試過程，在通過認真調試后，程序可以實現(xiàn)調整，自動，半自動的工作過程。設計小結本課題重要研究的是PLC控制在組合機床的應用。在領到設計課題后，我從圖書館借了幾本有關書籍。還在網(wǎng)上查詢了最新組合機床和PLC的發(fā)展，初步搜集資料，并認真做好了英文翻譯。在這段時間里重要是對設計課題組合機床自動控制的認識，以及對怎樣設計有個明確概念。新學期開始后，正式開始畢業(yè)設計，我搜集了大量對設計有協(xié)助的信息。綜合資料以及本課題的詳細規(guī)定，確定了控制方案，通過對工藝流程的深入分析，我又深入確定了單獨工作臺的工作過程。本課題為剎車上缸蓋，采用8工位加工次序，實現(xiàn)工藝需要，工藝規(guī)定有鉆孔，擴孔，锪端面止口，切槽，銑，鏜，和攻絲。在確定加工次序后，根據(jù)PLC系統(tǒng)在組合機床應用時的設計次序，首先確定了輸入輸出信號，以及其他有關內容，我認真學習了Protel99繪圖軟件，在純熟操作的基礎上，繪制了電氣圖紙，包括電氣原理圖（2張），PLC接線圖（2張），操作面板圖，加工示意圖，液壓接通表。繪圖結束后，認真羅列了輸入輸出信號，初步學習了可編控制器編程語言。根據(jù)輸出輸出信號和工藝規(guī)定的分析，編譯出梯形圖。完畢編譯后對程序進行調試。書寫畢業(yè)論文。在整個設計過程中，重要存在如下幾方面的困難：（1）對于設計課題和規(guī)定概念不清晰，雖然通過查閱了諸多資料，但對設計的詳細工藝過程分析不夠透徹，在這方面導師給了我很大協(xié)助，由于本課題重要是研究