多工位組合機(jī)床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 多工位組合機(jī)床PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 機(jī)電普2008-02 學(xué)生姓名 江 曉杰 學(xué)號(hào) 2008440849 指導(dǎo)教師 沈 穎 職稱 副教授 評(píng)閱教師 楊 孟濤 職稱 講 師 2012年 6 月 1 日 注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對(duì)本設(shè)計(jì)（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）： 年 月 日摘要組合機(jī)床及其自動(dòng)線在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中扮演著越來越重要的角色，其技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平在很大程度上決定著相關(guān)部門的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的以繼電器控制為基礎(chǔ)的組合機(jī)床愈加與先進(jìn)生產(chǎn)力不相適應(yīng)，在這種情況下，可編程序控制技術(shù)以其靈活性好，可靠性高，通用性強(qiáng)，逐漸取代了繼電器控制方式，成為當(dāng)代工業(yè)控制的主要發(fā)展方向。本論文詳細(xì)敘述了組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),分析了系統(tǒng)的主電路及控制電路圖，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行要求，確定了機(jī)床及控制系統(tǒng)的元件型號(hào)，作出了PLC的外部接線圖。軟件設(shè)計(jì)分別從全線自動(dòng)，單機(jī)半自動(dòng)，單機(jī)手動(dòng)三種工作方式對(duì)裝卸、打中心孔、鉆孔、倒角、擴(kuò)孔以及鉸孔加工六工位組合機(jī)床的PLC控制進(jìn)行了敘述，完成了各工作方式下的功能圖表，梯形圖及指令表。關(guān)鍵詞： 組合機(jī)床 PLC 程序設(shè)計(jì)AbstractNowadays , modular machine tool and its automatic lines play a more and more important role in machine manufacturing industry, its technique function and automate level decide the development of the related section to a large extent.Along with the development of science technique, traditional combined machine based on relay-control cannot adapt to the advanced productivity , in that case, the programmable controlling technique ,with its flexiblity, high reliability,good generalization,gradually replaced the relay-control, becoming the main development direction of the contemporary industry control. This paper introduces in detail about the design of PLC on the control system ,analyzes the diagram of main electric circuit and the controlling electric circuit of the system,and determines the type of apparatus,makes out the connecting-line diagram of the PLC.Then the software design descripes the PLC controlling of Handling and unloading, playing center hole, drilling, chamfering, reaming and reaming respectively from the whole line auto/ half auto, single machine half auto and single machine hand,then completes the function diagram,trapezoid diagram and the instruction form.Key words: modular machine tool; PLC ; program design目錄摘要IAbstractII1 引言11.1 研究背景及意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析11.3 論文主要內(nèi)容22 六工位組合機(jī)床工藝要求及液壓系統(tǒng)說明42.1 組合機(jī)床的概述42.1.1組合機(jī)床的簡介42.1.2組合機(jī)床的加工方式42.1.3組合機(jī)床的發(fā)展42.2工藝要求及動(dòng)作流程42.3該六工位組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)62.4該機(jī)床液壓系統(tǒng)說明62.4.1回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的液壓回路62.4.2液壓滑臺(tái)的液壓回路73 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)83.1PLC的簡介83.1.1 PLC的定義83.1.2 PLC的特點(diǎn)83.1.3 PLC控制系統(tǒng)以繼電器控制系統(tǒng)的比較93.2控制系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)103.3可編程控制器選型及端口設(shè)計(jì)113.3.1可編程控制器選型113.3.2三菱FX2N-80MR簡單介紹113.3.3可編程控制器I/0端口分配133.4電氣元件選型173.4.1電動(dòng)機(jī)173.4.2熔斷器183.4.3接觸器183.4.4行程開關(guān)184 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)194.1編程軟件GX Developer說明194.2工作流程圖214.3梯形圖224.4梯形圖控制說明274.4.1主電動(dòng)機(jī)起停控制274.4.2液壓滑臺(tái)的控制284.4.3回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)控制295 系統(tǒng)調(diào)試305.1調(diào)試軟件說明305.2程序調(diào)試315.2.1連續(xù)全自動(dòng)工作循環(huán)325.2.2單機(jī)半自動(dòng)工作循環(huán)365.2.3手動(dòng)循環(huán)386 結(jié)論41參考文獻(xiàn)42致謝43附錄441 引言1.1 研究背景及意義 機(jī)床是制造產(chǎn)品的機(jī)械，也稱作為工作的母體，是裝備制造業(yè)的核心設(shè)備。最初的機(jī)床是由蒸汽機(jī)集中提供的能源，此時(shí)可以進(jìn)行車削、鉆削、銑削齒輪加工等工藝但是精度和效率都很低，交流電動(dòng)機(jī)的問世，機(jī)床開始有電力拖動(dòng)，通過齒輪變速，因此，大大地改善了機(jī)床的效率和精度，此時(shí)出現(xiàn)了組合機(jī)床，但機(jī)床都采用傳統(tǒng)的繼電器控制，繼電器控制方式雖有結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但存在著觸頭易磨損，壽命短的缺點(diǎn)。特別是在更換產(chǎn)品時(shí)更加容易磨損。隨著人們對(duì)生產(chǎn)要求的進(jìn)一步的提高，已繼電器控制的組合機(jī)床已不適應(yīng)社會(huì)的需要。這時(shí)出現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，從而緩解了這一現(xiàn)象，此時(shí)出現(xiàn)了以PLC控制的組合機(jī)床。它是充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)與機(jī)械電子，以軟件代替部分硬件，以電子器件代替部分機(jī)械傳動(dòng)，從而提高了機(jī)床的性能。目前一般企業(yè)都擁有一定數(shù)量的用繼電器控制的組合機(jī)床。繼電器控制方式雖然有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但存在著接觸器觸點(diǎn)磨損快、壽命短、可靠性差等缺點(diǎn)。特別是在更換產(chǎn)品而改變動(dòng)作循環(huán)時(shí)，需重新設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試，不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)要求。造成了這些企業(yè)的生產(chǎn)率低下，效益差，反過來這些企業(yè)又沒有足夠的資金購買新的數(shù)控車床。因此，當(dāng)務(wù)之急就是對(duì)這些普通車床進(jìn)行技術(shù)改造，以提高企業(yè)的設(shè)備利用率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。 而采用PLC改造機(jī)床，可去掉了機(jī)床的中間繼電器、時(shí)間繼電器、順序控制二極管及電阻，使線路簡化。同時(shí)，由于PLC的高可靠性，輸入輸出部分還具有信號(hào)指示，這不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而且還能給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便?？刂葡到y(tǒng)可靠性好、故障率低、工藝參數(shù)調(diào)整方便等特點(diǎn)。因?yàn)榭删幊炭刂破鞯目垢蓴_能力強(qiáng)，可靠性高，且配置靈活，已在工控領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。這不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制，還可以構(gòu)成適合工業(yè)環(huán)境的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。 使用PLC控制機(jī)床電氣系統(tǒng)后為了充分發(fā)揮設(shè)備效能，迅速提升加工技術(shù)與精度，越來越多的企業(yè)每年投入大量資金和技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)老式組合機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造，取得了良好的效果。用PLC模塊、變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)、操控監(jiān)控設(shè)備等組成電氣數(shù)字控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)編程輸入、人機(jī)交互、自動(dòng)化加工的控制方式，擴(kuò)大加工能力，減少故障，提高效率，已成為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造的有效途徑。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 在我國，組合機(jī)床的科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。 由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家要相對(duì)落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。 近年來，PLC在工業(yè)中異軍突起，特別是在組合機(jī)床的運(yùn)用上，它是充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)與機(jī)械電子，以軟件代替部分硬件，以電子器件代替部分機(jī)械傳動(dòng)，從而提高了機(jī)床的性能。以其獨(dú)特的控制優(yōu)勢(shì)，廣泛地應(yīng)用在機(jī)械制造業(yè)中。特別是在組合機(jī)床的控制中，以其編程簡單、可靠性高、功能齊全、適應(yīng)性強(qiáng)、輸出形式多樣等優(yōu)點(diǎn)，很快取代了傳統(tǒng)的繼電器控制中的主導(dǎo)地位。21 世紀(jì)，PLC 會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。1.3 論文主要內(nèi)容 本論文詳細(xì)敘述了多工位組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),分析了機(jī)床的工藝要求和動(dòng)作流程，設(shè)計(jì)主電路控制電路及機(jī)床液壓系統(tǒng)說明，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行要求，確定了機(jī)床及控制系統(tǒng)的元件型號(hào)，并對(duì)PLC的I/O端口進(jìn)行分配。軟件設(shè)計(jì)分別從連續(xù)全自動(dòng)工作循環(huán)、單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)和手動(dòng)循環(huán)三種工作方式對(duì)裝卸、打中心孔、鉆孔、倒角、擴(kuò)孔以及鉸孔加工六工位組合機(jī)床的PLC控制進(jìn)行了敘述，完成了各工作方式下的流程圖和梯形圖，并對(duì)梯形圖進(jìn)行了說明。2 六工位組合機(jī)床工藝要求及液壓系統(tǒng)說明 2.1 組合機(jī)床的概述 2.1.1組合機(jī)床的簡介 組合機(jī)床transfer and unit machine，以系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件對(duì)一種或多種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行切削加工的機(jī)床。兼有萬能機(jī)床和專用機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。通用零部件通常占整個(gè)機(jī)床零部件的7090，只需要根據(jù)被加工零件的形狀及工藝改變極少量的專用部件就可以部分或全部進(jìn)行改裝，從而組成適應(yīng)新的加工要求的設(shè)備。由于在組合機(jī)床上可以同時(shí)從幾上方向采用多把刀具對(duì)一個(gè)或數(shù)個(gè)工件進(jìn)行加工，所以可減少物料的搬運(yùn)和占地面積，實(shí)現(xiàn)工序集中，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率和降低成本。將多臺(tái)組合機(jī)床聯(lián)在一起，就成為自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于需大批量生產(chǎn)的零部件，如汽車等行業(yè)中的箱體等。另外在中小批量生產(chǎn)中也可應(yīng)用成組技術(shù)將結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件歸并在一起，以便集中在組合機(jī)床上進(jìn)行加工。 2.1.2組合機(jī)床的加工方式 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。 2.1.3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。2.2工藝要求及動(dòng)作流程 六工位組合機(jī)床可完成工件裝卸、打中心孔、鉆孔、倒角、擴(kuò)孔以及鉸孔加工。具體加工過程為:回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升在工位拆卸和裝夾零件回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)到工位下降工位對(duì)零件進(jìn)行打中心孔回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位下降工位鉆孔加工回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位下降工位倒角加工回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位下降工位擴(kuò)孔加工回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位下降工位鉸孔加工,如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同零件、不同工位的同步加工?？刂葡到y(tǒng)共有連續(xù)全自動(dòng)工作循環(huán)、單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)和手動(dòng)循環(huán)三種工作方式。手動(dòng)控制方式主要用于檢查和維修。半自動(dòng)方式也可以用于維修和單個(gè)零件的修復(fù)加工。每按一次啟動(dòng)按鈕,回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)一個(gè)工位。 控制對(duì)象為:油泵電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)和五個(gè)刀具電動(dòng)機(jī)。五個(gè)工作滑臺(tái)采用帶終點(diǎn)停留一次工進(jìn)加工方式。因?yàn)楦骺刂茖?duì)象所處位置比較集中,各個(gè)工位之間相隔60,且相互之間的動(dòng)作存在一定的順序關(guān)系,所以采用集中式控制系統(tǒng),用一臺(tái)PLC控制多臺(tái)設(shè)備。 圖2.1加工工位布置示意圖2.3該六工位組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)該六工位組合機(jī)床主要控制包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的自動(dòng)回轉(zhuǎn)控制和各個(gè)工位上液壓滑臺(tái)、動(dòng)力頭的控制。由于工件在各個(gè)工位上刀具的快進(jìn)、工進(jìn)、快退的距離可能各不相同，進(jìn)給速度也可能各不相同，所以每個(gè)動(dòng)力頭需要采用不同的液壓控制系統(tǒng)，協(xié)同控制來完成。2.4該機(jī)床液壓系統(tǒng)說明回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及5個(gè)液壓滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理圖如下圖所示，包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的液壓回路和液壓滑臺(tái)的液壓回路。下面介紹液壓回路的工作情況。2.4.1回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的液壓回路回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的液壓回路主要為四個(gè)液壓缸的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，分別為回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾緊1G、定位銷伸縮缸2G、回轉(zhuǎn)缸3G、離合器分離用液壓缸4G四個(gè)液壓回路。1）1G液壓回路。1G的作用是實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的夾緊和松開，在每次轉(zhuǎn)位之前必須松開工作臺(tái)，然后才能回轉(zhuǎn)；在轉(zhuǎn)位之后，工件加工過程中，又必須夾緊，以防工作臺(tái)發(fā)生位移運(yùn)動(dòng)，影響加工質(zhì)量。其松開油路是：液壓泵，電磁閥YV1左位，1G下腔，抬起工作臺(tái)。其油路是：液壓泵，電磁閥YV1右路，1G上腔，向下夾緊工作臺(tái)。2）2G液壓回路。2G的作用是實(shí)現(xiàn)定位銷的伸縮運(yùn)動(dòng)，在每次轉(zhuǎn)位之前，需要將定位銷往下縮回，不要擋住定位塊，以便定位塊和工作臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)位到一定距離后，定位銷在2G的帶動(dòng)下向上伸出，擋住下一工位上的定位塊，實(shí)現(xiàn)定位。其向下縮回右路是：液壓泵，電磁閥YV1左路，2G上腔，活塞桿克服彈簧下移。伸出時(shí)是靠彈簧作用，將伸縮銷彈回復(fù)位。3）3G液壓回路。3G的作用是通過3G活塞桿上的齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過離合器和工作臺(tái)下面的齒輪帶動(dòng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)活塞桿向右移動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)活塞桿左移時(shí)，工作臺(tái)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反靠。其右移液壓油路是：液壓泵，減壓閥JF，電磁閥YV3左位，3G左腔，活塞桿右移。3G右腔的油經(jīng)過節(jié)流閥L流回油箱，則活塞桿右移速度慢；經(jīng)過電磁閥YV2流回油箱，則速度較快。其左移液壓油路是：液壓泵，減壓閥JF，電磁閥YV3右位，節(jié)流閥L，3G右腔，活塞桿左移，主要是實(shí)現(xiàn)反靠。4）4G液壓回路.4G的主要作用是把離合器分開或者結(jié)合。在正常回轉(zhuǎn)時(shí)，離合器應(yīng)該結(jié)合，4G在彈簧作用下處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)回轉(zhuǎn)結(jié)束后，為了讓液壓缸3G的活塞桿回到左端，又不至于帶動(dòng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，需要將離合器分開。分開時(shí)油路：液壓泵，減壓閥JF，電磁閥YV4左位，4G下腔，活塞桿上移，克服彈簧作用帶動(dòng)離合器上把部分結(jié)構(gòu)移動(dòng)，脫離嚙合。待3G復(fù)位之后，YV4處于右位，4G在彈簧作用下下移，離合器又結(jié)合。 2.4.2液壓滑臺(tái)的液壓回路三個(gè)液壓滑臺(tái)的液壓回路是帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的滑臺(tái)做快進(jìn)，工進(jìn)，快退。分別用各自液壓缸完成。以打中心孔液壓缸為例簡單介紹其液壓油路。1）快進(jìn)時(shí)：液壓泵，電磁閥YV5左位，打中心孔缸左腔，活塞桿右移。進(jìn)給液壓缸右腔的油經(jīng)過YV5左位，再經(jīng)過YV6左位流回進(jìn)給液壓缸左腔，形成差動(dòng)油路，速度較快。2）工進(jìn)時(shí)：流入進(jìn)給液壓缸的油路和快進(jìn)時(shí)一樣，不同之處是，從進(jìn)給液壓缸流出的油不經(jīng)過YV6，而是經(jīng)過節(jié)流閥L1流回油箱。由于經(jīng)過節(jié)流閥的節(jié)流作用，所以液流速度慢，活塞桿移動(dòng)速度慢。3）快退時(shí)：液壓泵，電磁閥YV5右位，液壓缸右腔，活塞桿左移。進(jìn)給液壓缸左腔的油直接經(jīng)過YV5流回油箱，流速較快，滑臺(tái)快速退回。其他滑臺(tái)的液壓油路類似。圖2.2液壓原理圖3 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1PLC的簡介 3.1.1 PLC的定義 1980年可編程控制器問世后，美國電氣制造商協(xié)會(huì)對(duì)其做過如下定義“是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)指令，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算式運(yùn)算等功能，用來對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制?！?1982年，國際電工委員會(huì)頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，將其定義為“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、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算式運(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)械和生產(chǎn)過程。及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 可見，是能直接運(yùn)用于工業(yè)環(huán)境的一種數(shù)字電子裝置，具有與其它順序控制裝置明顯不同的特點(diǎn)。 目前，在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為開關(guān)量的邏輯控制、模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)這六類。正是由于的使用范圍廣泛，優(yōu)點(diǎn)眾多，才成為解決自動(dòng)控制問題的最有效工具。 3.1.2 PLC的特點(diǎn) PLC 主要是用在自動(dòng)化生產(chǎn)方面的控制器件，和計(jì)算機(jī)的控制方式十分相似。PLC 和 PC 差不多，主要使用 CPU 來當(dāng)處理器，進(jìn)行各種各樣的運(yùn)算和控制。 PLC 具有以下描述的集中特點(diǎn)：1 可靠性 對(duì) PLC 來講，它的可維修性和有效性相當(dāng)重要。1) PLC 用不著大量的各種其他元器件，這樣就使得線路十分簡單，維修起來也就非常方便了；2) PLC 的設(shè)計(jì)方法非?？煽?，例如，冗余設(shè)計(jì)，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了 MTTR 等的。3) PLC 上手十分容易，因?yàn)樗木幊谭椒ê芎唵?，操作方式也不?fù)雜，維修容易，基本上不會(huì)發(fā)生故障；4) PLC 是具有精簡編程語言的、專門為工業(yè)生產(chǎn)而制造的、非?？煽康囊环N控制器件，它十分的穩(wěn)定，發(fā)生故障的概率非常低。5) PLC 在制造的時(shí)候，硬件上面采用了很多先進(jìn)的技術(shù)，來保障其可靠性，降低硬件出錯(cuò)的可能性。6) 在軟件的制作方面，PLC 也采用了很多先進(jìn)的方法來保證他的穩(wěn)定可靠。2 易操作性1) 編程方便它的編程語言的選擇很多，一般都是用梯形圖編程。2) 維修方便它在發(fā)生故障的時(shí)候會(huì)自我診斷，這樣就更方便維修。3) 操作方便它的操作很方便，可以通過編程軟件對(duì)程序進(jìn)行修改，也可以根據(jù)屏幕的現(xiàn)實(shí)，直接按鍵來修改。3 靈活性1) 擴(kuò)展的靈活性。它可以根據(jù)用戶的需要，自由的增加或者減少各種模塊。2) 操作的靈活性。操作簡單靈活，方便監(jiān)控。3) 編程的靈活性。它有很多編程語言來選擇，編程人員可根據(jù)自身情況和實(shí)際需求來進(jìn)行自由選擇。4 能耗低、體積小、重量輕、使用方便5 功能強(qiáng)，具有良好的通用性 PLC系統(tǒng)集體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化、具有網(wǎng)絡(luò)通信能力等優(yōu)點(diǎn)于一身，功能強(qiáng)，可靠性高。模塊化、開放性設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，各單獨(dú)模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同的系統(tǒng)更是能滿足各類不同性能要求的應(yīng)用。隨之而開發(fā)的人機(jī)界面軟件，開放性設(shè)計(jì)、界面友好、操作簡單，在一定程度上也助推了系統(tǒng)的開發(fā)利用，大大縮短了項(xiàng)目開發(fā)周期，其高可靠性的應(yīng)用表現(xiàn)得以在工業(yè)系統(tǒng)中迅速推廣使用。 3.1.3 PLC控制系統(tǒng)以繼電器控制系統(tǒng)的比較1 繼電器控制的優(yōu)點(diǎn)1) 所有信號(hào)處理和控制功能都由硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，便于理解和掌握，易于被一般技術(shù)人員及技術(shù)工人掌握2) 系統(tǒng)的保養(yǎng)、維修以及故障檢查等不需要較高的技術(shù)和特殊的工具與儀器3) 大部分電器都是常用控制電器，便于更換并且價(jià)格較便宜4) 技術(shù)成熟，這類機(jī)床已形成系列化產(chǎn)品，各項(xiàng)技術(shù)資料齊全，熟悉、掌握的人員較多2 繼電器控制的缺點(diǎn)1) 接線多而復(fù)雜，體積大，功耗大，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后想再改變或增加功能都很困難2) 繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限，且容易燒壞磨損，靈活性和擴(kuò)展性很差，技術(shù)水平難以提高3) 電磁機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)動(dòng)作速度比較慢，機(jī)械和電磁慣性大，系統(tǒng)的控制精度難以得到提高且工作頻率低4) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大、能耗較高、機(jī)械動(dòng)作噪音大5) 線路復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障且維修周期長，因此保養(yǎng)維修工作量大。費(fèi)用高且檢查故障困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工3 PLC控制的優(yōu)點(diǎn)1) 采用對(duì)電梯進(jìn)行控制，并且對(duì)電梯的自動(dòng)控制通過軟件來實(shí)現(xiàn)，這樣做可大大提高電梯運(yùn)行的可靠性2) 可對(duì)故障進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)并顯示報(bào)警，大大提高了機(jī)床運(yùn)行的安全性3) 本身工作穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)死機(jī)問題4) 由于除去了大部分繼電器及選層器，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得簡單，外部線路也得到了簡化5) PLC編程靈活，程序出了問題可以修改，適應(yīng)性強(qiáng)6) 更改控制方案時(shí)無需對(duì)硬件連線進(jìn)行改動(dòng)。7) 在軟件設(shè)計(jì)方面，同樣采取了一些提高系統(tǒng)可靠性的舉措。例如，采用軟件濾波、軟件自診斷、簡化編程程序、信息保護(hù)和恢復(fù)、報(bào)警和運(yùn)行信息的顯示等3.2控制系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 主電路主要有五個(gè)電機(jī)以及PLC模塊接口和照明系統(tǒng)等,其中包括油泵電動(dòng)機(jī)M6,用來為五個(gè)動(dòng)力滑臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)提供液壓力;M1 M5分別為五個(gè)加工工位動(dòng)力頭的驅(qū)動(dòng)電機(jī);M7為冷卻泵電機(jī),控制加工冷卻液的啟閉。每個(gè)電機(jī)支路上安裝有熱繼電器,對(duì)電機(jī)起到過載保護(hù)作用; 在主電路中設(shè)有熔斷器起短路保護(hù)作用;接觸器線圈需要交流110V，電磁鐵為直流24V， PLC由外部提供交流220V電壓進(jìn)行工作。圖3.1主電路圖3.3可編程控制器選型及端口設(shè)計(jì) 3.3.1可編程控制器選型經(jīng)過統(tǒng)計(jì)和分配輸入、輸出元件端口；考慮指示燈和其他因素選總點(diǎn)數(shù)為80的三菱FX2N-80MR。電源類型有：PLC需要交流220V,接觸器線圈需要交流110V，電磁鐵為直流24V。 3.3.2三菱FX2N-80MR簡單介紹 FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2n系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N性能規(guī)格如下表。表3.1FX2N性能規(guī)格表項(xiàng)目規(guī)格備注運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式通過儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn)I/O控制方法批次處理方法(當(dāng)執(zhí)行END指令時(shí))I/O指令可以刷新運(yùn)轉(zhuǎn)處理時(shí)間基本指令：0.8s/指令應(yīng)用指令：1.52至幾百s/指令編程語言邏輯梯形圖和指令清單使用步進(jìn)梯形圖能生成SFC類型程序程式容量8000步內(nèi)置使用附加寄存盒可擴(kuò)展到16000步指令數(shù)目基本順序指令：27步進(jìn)梯形指令：2應(yīng)用指令：128最大可用298條應(yīng)用指令I(lǐng)/O配置最大硬體I/O配置點(diǎn)256，依賴于用戶的選擇（最大軟件可設(shè)定地址輸入256、輸出256）輔助繼電器（M線圈）一般500點(diǎn)M0至M499鎖定2572點(diǎn)M500至M3071特殊256點(diǎn)M8000至M8255狀態(tài)繼電器（S線圈）一般490點(diǎn)S0至S499鎖定400點(diǎn)S500至S899初始10點(diǎn)S0至S9信號(hào)報(bào)警器100點(diǎn)S900至S999定時(shí)器（T）100毫秒范圍：0至3276.7秒200點(diǎn)T0至T19910毫秒范圍：0至327.67秒46點(diǎn)T200至T2451毫秒保持型范圍：0至32.767秒4點(diǎn)T246至T249100毫秒范圍：0至3276.7秒6點(diǎn)T250至T255計(jì)數(shù)器（C）一般16位范圍：0至32767數(shù)200點(diǎn)C0至C199類型：16位上計(jì)數(shù)器鎖定16位100點(diǎn)（子系統(tǒng)）C100至C199類型：16位上計(jì)數(shù)器一般32位15點(diǎn)C200至C219類型：16位上/下計(jì)數(shù)器鎖定32位15點(diǎn)C220至C234類型：16位上/下計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)器（C）單相范圍：-2147483648至+2147483647數(shù)一般規(guī)則：選擇組合計(jì)數(shù)頻率不大于20KHz的計(jì)數(shù)器組合注意所有的計(jì)數(shù)器鎖定C235至C240 6點(diǎn)單相c/w起始停止輸入C241至C245 5點(diǎn)雙相C246至C250 5點(diǎn)A/B相C251至C255 5點(diǎn)數(shù)據(jù)寄存器（D）一般200點(diǎn)D0至D199類型：32位元件的16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器對(duì)鎖定7800點(diǎn)D200至D7999類型：32位元件的16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器對(duì)文件寄存器7000點(diǎn)D1000至D7999通過14塊500程式步的參數(shù)設(shè)置類型：16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器特殊256點(diǎn)從D8000至D8255類型：16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器變址16點(diǎn)V0至V7以及Z0至Z7類型：16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器指標(biāo)（P）用于CALL128點(diǎn)P0至P127用于中斷6輸入點(diǎn)、3定時(shí)器、6計(jì)數(shù)器100*至150*和16*至18*(上升觸發(fā)*=1，下降觸發(fā)*=0，*=時(shí)間(單位：毫秒)嵌套層次用于MC和MRC時(shí)8點(diǎn)N0至N7常數(shù)十進(jìn)位K16位：-32768至+3276832位：-2147483648至+2147483647十六進(jìn)位H16位：0000至FFFF32位：00000000至FFFFFFFF浮點(diǎn)32位：1.175*10-38，3.403*10-38（不能直接輸入） 3.3.3可編程控制器I/0端口分配PLC主要完成回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的抬起、回轉(zhuǎn)、落下和復(fù)位,五個(gè)工作滑臺(tái)的快進(jìn)、工進(jìn)和快退以及冷卻泵電機(jī)的控制。運(yùn)動(dòng)部件到達(dá)一定的位置時(shí),觸發(fā)相應(yīng)的行程開關(guān)SQ,系統(tǒng)捕捉到相應(yīng)的信息反饋給PLC控制系統(tǒng), PLC內(nèi)部的中央處理單元運(yùn)行事先輸入的程序,得出一定的結(jié)果,從輸出端口發(fā)出相應(yīng)的控制命令,控制電機(jī)作出相應(yīng)的動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和半自動(dòng)控制。當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)觸發(fā)SQ5時(shí),系統(tǒng)發(fā)出抬起命令,回轉(zhuǎn)工作臺(tái)抬起;觸發(fā)SQ6 時(shí),回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn); 觸發(fā)SQ7時(shí),回轉(zhuǎn)工作臺(tái)下落;觸發(fā)SQ9時(shí),引起各加工工位的快進(jìn)、工進(jìn)和快退反應(yīng)。加工動(dòng)力頭電機(jī)的控制同樣是通過觸發(fā)相應(yīng)的行程開關(guān),提供反饋信息給PLC,再由PLC處理后發(fā)出相應(yīng)的控制命令來實(shí)現(xiàn)的,具體各工位相應(yīng)的控制電磁閥和行程開關(guān)見下表。表3.2電氣元件表和邏輯元件表電氣元件邏輯元件作用電氣元件邏輯元件作用SB1X0起動(dòng)按鈕KM1Y0打中心孔動(dòng)力頭控制SB2X1復(fù)位按鈕KM2Y1鉆孔動(dòng)力頭控制SB3X2液壓泵起動(dòng)按鈕KM3Y2倒角動(dòng)力頭控制SB4X3液壓泵、冷卻泵停止按鈕KM4Y3擴(kuò)孔動(dòng)力頭控制SB5X4動(dòng)力頭電機(jī)停止按鈕KM5Y4鉸孔動(dòng)力頭控制SB6X5動(dòng)力頭電機(jī)起動(dòng)按鈕KM6Y5液壓泵控制接觸器SB7X6回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)控制按鈕KM7Y6冷卻泵控制接觸器SB8X7冷卻泵起動(dòng)按鈕YA1Y7打中心孔前進(jìn)電磁鐵SA3X44全自動(dòng)工作循環(huán)、單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)模式切換開關(guān)YA2Y10打中心孔工進(jìn)電磁鐵SB9X45液壓滑臺(tái)手動(dòng)控制YA3Y11打中心孔后退電磁鐵SA1X10液壓滑臺(tái)自動(dòng)手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)Y12SA2X11液壓滑臺(tái)總控開關(guān)YA5Y13回轉(zhuǎn)臺(tái)微抬SA4X12打中心孔單循環(huán)開關(guān)YA6Y14回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊SQ1X13打中心孔滑臺(tái)原位YA7Y15回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)SQ2X14打中心孔滑臺(tái)快進(jìn)到位YA8Y16回轉(zhuǎn)臺(tái)返回SQ3X15打中心孔滑臺(tái)工進(jìn)到位YA9Y17低速回轉(zhuǎn)SQ5X16微抬到位YA10Y20離合器脫開SQ6X17回轉(zhuǎn)到位YA11Y21鉆孔前進(jìn)電磁鐵SQ7X20回轉(zhuǎn)臺(tái)反靠到位YA12Y22鉆孔工進(jìn)電磁鐵SQ8X21離合器脫開YA13Y23鉆孔后退電磁鐵SQ9X22回轉(zhuǎn)缸原位行程開關(guān)YA14Y24倒角前進(jìn)電磁鐵SA5X23鉆孔單循環(huán)開關(guān)YA15Y25倒角工進(jìn)電磁鐵 SQ10X24鉆孔滑臺(tái)原位YA16Y26倒角后退電磁鐵SQ11X25鉆孔滑臺(tái)快進(jìn)到位YA17Y27擴(kuò)孔前進(jìn)電磁鐵SQ12X26鉆孔打中心孔滑臺(tái)工進(jìn)到位YA18Y30擴(kuò)孔工進(jìn)電磁鐵SA6X27倒角單循環(huán)開關(guān)YA19Y31擴(kuò)孔后退電磁鐵SQ13X30倒角滑臺(tái)原位YA20Y32鉸孔前進(jìn)電磁鐵SQ14X31倒角滑臺(tái)快進(jìn)到位YA21Y33鉸孔工進(jìn)電磁鐵SQ15X32倒角打中心孔滑臺(tái)工進(jìn)到位YA22Y34鉸孔后退電磁鐵SA7X33擴(kuò)孔單循環(huán)開關(guān)SQ16X34擴(kuò)孔滑臺(tái)原位SQ17X35擴(kuò)孔滑臺(tái)快進(jìn)到位SQ18X36擴(kuò)孔打中心孔滑臺(tái)工進(jìn)到位SA8X37鉸孔單循環(huán)開關(guān)SQ19X40鉸孔滑臺(tái)原位SQ20X41鉸孔滑臺(tái)快進(jìn)到位SQ21X42鉸孔打中心孔滑臺(tái)工進(jìn)到位KPX43回轉(zhuǎn)臺(tái)壓力繼電器 圖3.2PLC的I/O端口分配圖3.4電氣元件選型 3.4.1電動(dòng)機(jī) 在車床控制系統(tǒng)運(yùn)行中，電動(dòng)機(jī)類型選擇的原則是，在滿足工作機(jī)械對(duì)于拖動(dòng)系統(tǒng)要求的前提下，所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。因此，在選用電動(dòng)機(jī)種類時(shí)，若機(jī)械工作對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)無過高要求，應(yīng)優(yōu)先選用三相交流電異步動(dòng)機(jī)。 還需依據(jù)電動(dòng)機(jī)容量選擇的原則。在控制系統(tǒng)運(yùn)行中，電動(dòng)機(jī)的選擇主要是容量的選擇，如果電動(dòng)機(jī)的容量選小了，一方面不能充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的能力，使生產(chǎn)效率降低，另一方面電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在過載下運(yùn)行，會(huì)使它過早損壞，同時(shí)還出現(xiàn)啟動(dòng)困難、經(jīng)受不起沖擊負(fù)載等故障。如果電動(dòng)機(jī)的容量選大了，則不僅使設(shè)備投資費(fèi)用增加，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在輕載下運(yùn)行，運(yùn)行效率和功率因數(shù)都會(huì)下降。除正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量外，還需要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，來正確選擇電動(dòng)機(jī)的種類、電壓和轉(zhuǎn)速。查該類機(jī)床的性能參數(shù)：液壓站壓力PBt為3-7MPa（可調(diào)），液壓站流量qBt為50L/min即 。則液壓泵要求的額定工作壓力為：系統(tǒng)壓力為PB時(shí)要求的流量為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)要求，油泵電動(dòng)機(jī)9.13kW?？紤]設(shè)備使用環(huán)境，油泵電動(dòng)機(jī)選用Y160M-4，額定功率11kW,同步轉(zhuǎn)速1500r/min. 3.4.2熔斷器 由單臺(tái)電動(dòng)機(jī)熔體額定電流計(jì)算公式I=(1.52.5)IN，系數(shù)取值視負(fù)載輕重而定。油泵電動(dòng)機(jī)熔體額定電流： 實(shí)際選用RT14-63/50A型熔體。 3.4.3接觸器 接觸器線圈取交流110V，接觸器主觸頭通斷負(fù)載額定電壓380V，主觸頭通斷電流由經(jīng)驗(yàn)公式：但是考慮同一控制系統(tǒng)中，元器件規(guī)格盡可能一致，因此選擇時(shí)PN按最大的油泵電動(dòng)機(jī)11kW計(jì)算： 選用B37型交流接觸器，主觸頭額定電壓為380V，主觸頭額定電流為37A。 3.4.4行程開關(guān) 考慮到該機(jī)床要求較為精密，行程開關(guān)選用LXW5-11Z。該行程開關(guān)重復(fù)誤差較小。4 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1編程軟件GX Developer說明GX Developer是一個(gè)功能強(qiáng)大的PLC開發(fā)軟件，具有程序開發(fā)、監(jiān)視、仿真調(diào)試以及對(duì)可編程控制器CPU的讀寫等功能。 進(jìn)入GX Developer所示界面。圖4.1軟件界面 單擊“工程”，選擇“創(chuàng)建新工程”，彈出圖2所示對(duì)話框，在“PLC系列”下拉選項(xiàng)中選擇“FXCPU”，“PLC類型”中選擇“FX2N（C）”，“程序類型”選擇“梯形圖邏輯”。在“設(shè)置工程名”一項(xiàng)前打勾，可以輸入工程要保存到的路徑（E:stepper）和名稱(stepper)。圖4.2創(chuàng)建新工程 點(diǎn)擊“確定”后，進(jìn)入梯形圖編輯界面，如圖3所示， 圖4.3梯形圖編輯界面 當(dāng)梯形圖內(nèi)的光標(biāo)為藍(lán)邊空心框時(shí)為寫入模式，可以進(jìn)行梯形圖的編輯，當(dāng)光標(biāo)為藍(lán)邊實(shí)心框時(shí)為讀出模式，只能進(jìn)行讀取、查找等操作，可以通過選擇“編輯”中的“讀出模式”或“寫入模式”進(jìn)行切換。 梯形圖的編輯可以選擇工具欄中的元件快捷圖標(biāo)，也可以點(diǎn)擊“編輯”，選擇“梯形圖標(biāo)記”中的元件項(xiàng)，也可以使用快捷鍵F5F10，shift+F5F10,或者在想要輸入元件的位置雙擊鼠標(biāo)左鍵，彈出圖4所示對(duì)話框，在下拉列表中選擇元件符號(hào)，編輯欄中輸入元件名，按確定將元件添加到光標(biāo)位置。圖4.4對(duì)話框 編輯過的梯形圖背景為灰色，如圖5所示，在調(diào)試用下載程序之前，需要對(duì)程序進(jìn)行變換，點(diǎn)擊“變換”，選擇“變換”，或者直接按F4，對(duì)已編輯的梯形圖進(jìn)行變換，如果梯形圖語法正確，變換完成后背景變回白色，如有語法錯(cuò)誤，則不能完成變換，系統(tǒng)會(huì)彈出消息框提示。點(diǎn)擊快捷鍵“梯形圖/列表顯示切換”（圖5中紅框標(biāo)記）可以在梯形圖程序與相應(yīng)的語句表之前進(jìn)行切換。此外GX Developer具備返回、復(fù)制、粘貼、行插入、行刪除等常用操作，具體可參考GX Developer用戶操作手冊(cè)。圖4.5編輯界面4.2工作流程圖 圖4.6工作流程圖4.3梯形圖 液壓泵控制梯形圖，如圖4.7圖4.7液壓泵控制梯形圖 冷卻泵控制梯形圖，如下圖4.8 圖4.8冷卻泵控制梯形圖 動(dòng)力頭控制-全自動(dòng)循環(huán)梯形圖，如下圖4.9 圖4.9動(dòng)力頭控制-全自動(dòng)循環(huán)梯形圖動(dòng)力頭控制-單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)梯形圖，如下圖4.10 圖4.10動(dòng)力頭控制-單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)梯形圖 液壓滑臺(tái)前進(jìn)控制-全自動(dòng)循環(huán)梯形圖，如下圖4.11 圖4.11 液壓滑臺(tái)前進(jìn)控制-全自動(dòng)循環(huán)梯形圖 液壓滑臺(tái)前進(jìn)控制-單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)梯形圖，如下圖4.12 圖4.12液壓滑臺(tái)前進(jìn)控制-單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)梯形圖 液壓滑臺(tái)工進(jìn)控制梯形圖，如下圖4.13 圖4.13液壓滑臺(tái)工進(jìn)控制梯形圖 液壓滑臺(tái)后退控制梯形圖，如下圖4.14 圖4.14液壓滑臺(tái)后退控制梯形圖 回轉(zhuǎn)臺(tái)微抬和回轉(zhuǎn)梯形圖，如下圖4.15圖4.15 回轉(zhuǎn)臺(tái)微抬和回轉(zhuǎn)梯形圖 低速回轉(zhuǎn)和活塞返回梯形圖，如下圖4.16圖4.16低速回轉(zhuǎn)和活塞返回梯形圖 回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊和離合器脫開梯形圖，如下圖4.17圖4.17回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊和離合器脫開梯形圖4.4梯形圖控制說明 4.4.1主電動(dòng)機(jī)起?？刂埔簤罕玫钠鹜？刂疲喊聪掳粹oSB3輸入繼電器X2為ON輸出繼電器Y5線圈邏輯回路接通接觸器KM6線圈得電并自鎖液壓泵電動(dòng)機(jī)M6主電路接通工作為液壓系統(tǒng)提供液壓油按下按鈕SB4輸入繼電器X3為ONX3的常閉觸點(diǎn)斷開Y5線圈邏輯回路斷開接觸器KM6線圈斷電液壓泵電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)的起?？刂?按鈕SA3未按下輸入繼電器X44為OFF動(dòng)力頭為全自動(dòng)循環(huán)控制模式按下按鈕SB6輸入繼電器X5為ON輸出繼電器Y0、Y1、Y2、Y3、Y4線圈邏輯回路接通接觸器KM1、KM、KM3、KM4、KM5線圈得電并自鎖5個(gè)動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4、M5轉(zhuǎn)動(dòng)。按下按鈕SA3輸入繼電器X44為ON動(dòng)力頭為單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)控制模式按下按鈕SB6輸入繼電器X5為ON分別按下按鈕SA4/SA5/SA6/SA7/SA8輸入繼電器X12/X23/X27/X33/X37分別為ON輸出繼電器Y0/Y1/Y2/Y3/Y4線圈邏輯回路分別接通接觸器KM1/KM/KM3/KM4/KM5線圈分別得電并自鎖動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)M1/M2/M3/M4/M5轉(zhuǎn)動(dòng)。按下按鈕SB4或SB5輸入繼電器X3、X4為ONX3、X4的常閉觸點(diǎn)斷開輸出繼電器Y0、Y1、Y2、Y3、Y4線圈斷開接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5線圈斷電動(dòng)力頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制：系統(tǒng)啟動(dòng)冷卻泵電動(dòng)機(jī)就啟動(dòng)。 4.4.2液壓滑臺(tái)的控制為了能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和液壓滑臺(tái)的分開調(diào)整和循環(huán)過