四工位組合機(jī)床的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)題目：四工位組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)梁巨江王少華專(zhuān)班姓指業(yè)機(jī)電一體化級(jí)一體化11510班名導(dǎo)教師年月日目錄TOC o 1-5 h z第1章緒論0組合機(jī)床概述0控制流程1控制電路設(shè)計(jì)2電控系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)4第3章PLC概述與方案論證7PLC概述7方案論證7第4章電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)11選擇PLC機(jī)型11結(jié)構(gòu)選擇11I/O點(diǎn)選取原則114.1.3確定PLC機(jī)型及擴(kuò)展模塊12設(shè)計(jì)輸入輸出信號(hào)地址表124.3設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)電氣原理圖144.4設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)操作面板15第5章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)175.1設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程

2、圖175.2設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序185.3設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)手動(dòng)及顯示梯形圖程序185.4設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖程序185.5實(shí)驗(yàn)室電氣原理圖仿真及程序調(diào)試23結(jié)論24參考文獻(xiàn)25第1章緒論組合機(jī)床概述組合機(jī)床是針對(duì)特定工件，進(jìn)行特定加工而設(shè)計(jì)的一種高效率自動(dòng)化專(zhuān)用加工設(shè)備，這類(lèi)設(shè)備大多能多刀同時(shí)工作，并且具有自動(dòng)循環(huán)的功能。組合機(jī)床是隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，由通用機(jī)床、專(zhuān)用機(jī)床發(fā)展起來(lái)的。通用機(jī)床一般用一把刀具進(jìn)行加工，自動(dòng)化程度低、輔助時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低，但通用機(jī)床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)加工對(duì)象的變化。專(zhuān)用機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)的多刀切削，自動(dòng)化程度較高，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單生產(chǎn)效率

3、也較高。但是，專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)，制造周期長(zhǎng)，造價(jià)高，工作可靠性也較差。專(zhuān)用機(jī)床是針對(duì)某工件的一定工序設(shè)計(jì)的，當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)行改良，工件的結(jié)構(gòu)，尺寸稍有變化時(shí)，它就不能繼續(xù)使用。在綜合了通用機(jī)床、專(zhuān)用機(jī)床優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了組合機(jī)床。組合機(jī)床通常由標(biāo)準(zhǔn)通用部件和加工專(zhuān)用部件組合構(gòu)成，動(dòng)力部件采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，由電氣系統(tǒng)進(jìn)行工作自動(dòng)循環(huán)的控制，是典型的機(jī)電或機(jī)電液一體化的自動(dòng)加工設(shè)備。常見(jiàn)的組合機(jī)床，標(biāo)準(zhǔn)通用部件有動(dòng)力滑臺(tái)各種加工動(dòng)力頭以及回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等，可用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可用液壓驅(qū)動(dòng)。各標(biāo)準(zhǔn)通用動(dòng)力部件組合構(gòu)成一臺(tái)組合機(jī)床時(shí)，該機(jī)床的控制電路可由各動(dòng)力部件的控制電路通過(guò)一定的連接電路組合構(gòu)成

4、。多動(dòng)力部件構(gòu)成的組合機(jī)床，其控制通常有三方面的工作要求：第一方面是動(dòng)力部件的點(diǎn)動(dòng)和復(fù)位控制。第二方面是動(dòng)力部件的半自動(dòng)循環(huán)控制。第三方面是整批全自開(kāi)工作循環(huán)控制。組合機(jī)床具有生產(chǎn)率高、加工精度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。因而，在汽車(chē)、柴油機(jī)、電機(jī)、機(jī)床等一些具有一定生產(chǎn)批量的企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化和柔和性化方向發(fā)展。本文所用組合機(jī)床為四工位組合機(jī)床，該機(jī)床由四個(gè)滑臺(tái)，各載一個(gè)加工動(dòng)力頭，組成四個(gè)加工工位，除了四個(gè)加工工位外，還有夾具，上下料機(jī)械手和進(jìn)料器，四個(gè)輔助裝置以及冷卻和液壓系統(tǒng)共14個(gè)部分。機(jī)床的四個(gè)加工動(dòng)力頭同時(shí)對(duì)一個(gè)零件的四個(gè)端面以及中心孔進(jìn)行加工，

5、一次加工完成一個(gè)零件，由上料機(jī)械手自動(dòng)上料，下料機(jī)械手自動(dòng)取走加工完成的零件，零件每小時(shí)可加工80件。該機(jī)床的俯視示意圖如下：4工位5進(jìn)料器5下料機(jī)械手控制流程當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，上料機(jī)械手向前，將零件送到夾具上，夾具夾緊零件，進(jìn)料裝置進(jìn)料，然后四個(gè)工作滑臺(tái)向前，四個(gè)加工動(dòng)力頭同時(shí)加工，加工完成后,各工作滑臺(tái)退回原位，接下來(lái)下料機(jī)械手向前抓住零件，夾具松開(kāi)，下料機(jī)械手帶料退回原位并松開(kāi)，完成一個(gè)工作循環(huán)。要求組合機(jī)床能以手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)三種工作方式工作。全自開(kāi)工作方式為一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束后，自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)；半自開(kāi)工作方式為一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束后，機(jī)床將停車(chē)于初始狀態(tài)；手動(dòng)方式是用于手動(dòng)調(diào)整

6、的。學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考第2章電路設(shè)計(jì)2.1主電路設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)要求主軸電動(dòng)機(jī)單方向起動(dòng)，要求有過(guò)載及短路保護(hù)。液壓泵電動(dòng)機(jī)單方向起動(dòng)，過(guò)載及短路保護(hù)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)單向工作，過(guò)載及短路保護(hù)。二元件選用根據(jù)上面要求，要選用三臺(tái)電動(dòng)機(jī)：M1控制主軸的電動(dòng)機(jī)；M2控制液壓泵的電動(dòng)機(jī)；M3控制冷卻泵的電動(dòng)機(jī)。再根據(jù)電動(dòng)機(jī)的控制要求選擇元件：QF控制總電源的斷路器，實(shí)現(xiàn)短路和過(guò)載保護(hù)；FU1FU3控制各電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)；KM1控制主軸電動(dòng)機(jī)單向工作；KM2控制液壓泵電動(dòng)機(jī)工作；KM3控制冷卻泵電動(dòng)機(jī)工作；FR1FR3用與各電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)控制。三作出草圖如下LLl2l3or2.2控制電路設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)

7、要求主軸電動(dòng)機(jī)M1和液壓泵電動(dòng)機(jī)M2可以同時(shí)起停，也可以單獨(dú)起停。要求在動(dòng)力頭工作進(jìn)給時(shí)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3才接通，但也可以隨時(shí)調(diào)整。2元件選用KM1KM3控制MlM3單向起動(dòng)動(dòng)作接觸器；SB1總停按鈕；SB2、SB3Ml與M2起動(dòng)按鈕；SB4、SB5Ml與M2停止按鈕；SB6冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3調(diào)整按鈕；SB7冷卻泵電動(dòng)機(jī)單獨(dú)停止按鈕；SA1控制Ml與M2的同時(shí)與單獨(dú)起停開(kāi)關(guān)；SA2實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭工進(jìn)時(shí)自動(dòng)起動(dòng)與手動(dòng)調(diào)整的開(kāi)關(guān)；FR1FR3MlM3過(guò)載保護(hù)熱繼電器；SA3照明開(kāi)關(guān)；HLl電源指示燈；EL照明燈。3控制電路草圖根據(jù)所選元件與工作要求畫(huà)出控制電路圖，如以下圖：圖l.3控制電路圖2.2.4工

8、作原理主軸起動(dòng)學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考首先合QF-HL1燈亮，表示電源供電正常按下SB2-KM1+一KM1主閉-M1起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，拖動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，KM1輔閉自鎖。主軸停止按SB4或SB1一KM1-一KM1主復(fù)位-M1停止。液壓泵起動(dòng)按SB3-KM2+KM2主閉-M2起動(dòng)，提供高壓油，為液壓系統(tǒng)工作準(zhǔn)備，KM2輔閉自鎖。液壓泵停止按SB5-KM2-一RM2主復(fù)位-M2停止。主軸與液壓泵同時(shí)工作首先將SA1打開(kāi)向左位置按SB2-KM1+一KM1主閉-M1起開(kāi)工作，同時(shí)KM2+一KM2主閉-M2同時(shí)起開(kāi)工作。冷卻泵手動(dòng)控制首先將SA2打在M位置，然后按SB6-KM3+一M3起動(dòng)，提供冷卻液，KM3

9、輔閉自鎖。停止冷卻泵按SB7即可。冷卻泵自動(dòng)控制首先將SA2打在A位置，當(dāng)動(dòng)力頭工作進(jìn)給時(shí)KA2+-KA2常開(kāi)閉合-KM3+一KM3主閉-M3自行起開(kāi)工作，提供冷卻液。2.3電控系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)1、輸入信號(hào)共42個(gè)。其中：SQ、YJ為位置檢測(cè)傳感器開(kāi)關(guān)；SA為選擇開(kāi)關(guān)；SB為按鈕。功能器件功能器件功能器件功能器件滑臺(tái)1原位1SQ下料器終占12SQ滑臺(tái)1進(jìn)5SB主軸4點(diǎn)動(dòng)16SB滑臺(tái)1終占2SQ夾緊1YJ滑臺(tái)1退6SB夾緊17SB滑臺(tái)2原位3SQ進(jìn)料2YJ主軸1點(diǎn)動(dòng)7SB松開(kāi)18SB滑臺(tái)24S放料3Y滑臺(tái)28SB上料19SB終占QJ進(jìn)器進(jìn)滑臺(tái)3原位5SQ潤(rùn)滑壓力4YJ滑臺(tái)2退9SB上料器退20S

10、B滑臺(tái)3終占6SQ潤(rùn)滑液面開(kāi)關(guān)5YJ主軸2點(diǎn)動(dòng)10SB進(jìn)料21SB滑臺(tái)4原位7SQ總停1SB滑臺(tái)3進(jìn)11SB放料22SB滑臺(tái)4終占8SQ啟動(dòng)2SB滑臺(tái)3退12SB冷卻開(kāi)23SB上料器原位9SQ預(yù)停3SB主軸3點(diǎn)動(dòng)13SB冷卻停24SB上料器終占10SQ潤(rùn)滑故障撤除4SB滑能4進(jìn)14SB下料器原位11SQ選擇開(kāi)關(guān)1SA滑臺(tái)4退15SB2輸出信號(hào)共27個(gè)。其中：YV為電磁閥；KM為接觸器；HL為指示燈功能器件功能器件功能器件功能器件夾緊1YV上料退8YV放料15YV潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)6KM松開(kāi)2YV料下進(jìn)9YV進(jìn)料16YV潤(rùn)滑顯示燈1HL滑臺(tái)1進(jìn)3YV料下退10YV1主軸1KM1、3工位原位指示2HL滑臺(tái)

11、1退4YV滑臺(tái)2進(jìn)11YV2主軸2KM2、4工位原位指示3HL滑臺(tái)3進(jìn)5YV滑臺(tái)2退12YV3主軸3KM上料原位指示4HL滑臺(tái)3退6YV滑臺(tái)4進(jìn)13YV4主軸4KM下料原料指示5HL上料進(jìn)7YV滑臺(tái)4退14YV冷卻電動(dòng)機(jī)5KM隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求，機(jī)床電氣控制裝置也不斷更新。在控制方法上主要從手動(dòng)控制到自動(dòng)控制；在控制功能上，是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜；在操作上由笨重到輕松，從控制原理上由單一的有觸點(diǎn)硬接線(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為以微處理器為中心的軟件控制系統(tǒng)。在上世紀(jì)的20年代到30年代，借助繼電器、接觸器、按鈕和行程開(kāi)關(guān)等組成繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的啟動(dòng)、停車(chē)、有級(jí)調(diào)速等

12、控制。繼電器-接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、抗干擾性能力強(qiáng)。因此廣泛應(yīng)用于各類(lèi)機(jī)床和機(jī)械設(shè)備。目前，在我國(guó)繼電器接觸器控制仍然是機(jī)床和其它機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：由于固定接線(xiàn)形成，故在進(jìn)行程序控制時(shí)，改變控制程序不方便，靈活性差。故在實(shí)際生產(chǎn)中，由于大量存在一些開(kāi)關(guān)量控制的簡(jiǎn)單程序控制過(guò)程，而實(shí)際生產(chǎn)工藝和流程，又是經(jīng)常變化的。因而傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)常常不能滿(mǎn)足這種需求。電子電腦控制系統(tǒng)的出現(xiàn)提高了電氣控制的靈活性和通用性，其控制功能和控制精度都得到很大的提升。然而在其初期，存在著系統(tǒng)復(fù)雜、使用不方便、抗干擾能力差、成本較

13、高等缺陷，尤其對(duì)上述簡(jiǎn)單的過(guò)程控制有“大材小用”和不經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。因而60年代出現(xiàn)了一種能夠根據(jù)需要，方便的改變控制系統(tǒng)，而又要比電腦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的自動(dòng)化裝置順序控制器。它能通過(guò)組合邏輯元件插接或變成來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電器-接觸器控制線(xiàn)路功能的裝置，它能滿(mǎn)足成組經(jīng)常改變的控制要求，使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用性，但它還是使用硬件手段，裝置體積大，功能也受到了一定的限制。隨著大規(guī)模集成電路和微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本變化。在70年代出現(xiàn)了用軟件手段來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制功能，以微處理器為核心的新興工業(yè)控制器可編程程序控制器PLC。這種期間完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它兼?zhèn)淞?/p>

14、電腦控制和繼電器-接觸器控制兩方面的優(yōu)點(diǎn)，故目前世界各國(guó)將其作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普遍應(yīng)用于工業(yè)控制。學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考第3章PLC概述與方案論證PLC概述可編程控制器是一種專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用一種可編程程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)原則是它應(yīng)該易與工業(yè)控制聯(lián)成一個(gè)整體且具有擴(kuò)充功能。PLC產(chǎn)品能直接在工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)。PLC體積小、功能強(qiáng)、速度快，可靠性高，又具有

15、較大的靈活性和擴(kuò)展性。PLC還有一個(gè)重要特性是它具有在線(xiàn)修改功能。它借助于軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)重復(fù)的控制，軟件本身具有修改性，所以PLC具有靈活性。從而使PLC具有廣泛的工業(yè)通用性，同時(shí)簡(jiǎn)化了硬件電路，也提高了PLC系統(tǒng)的可靠性。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，F(xiàn)X系列PLC平均故障間隔大于2000050000h，而平均修復(fù)時(shí)間則小于10min；PLC機(jī)能處理工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)電信號(hào)，如交流220V、直流24V，并可直接驅(qū)動(dòng)功率部件，可長(zhǎng)期工作在嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境能夠中。編程采用傳統(tǒng)的繼電器符號(hào)語(yǔ)言，便于工程技術(shù)人員掌握，PLC是在按鈕開(kāi)關(guān)，限位開(kāi)關(guān)和其它傳感器等發(fā)出的監(jiān)控輸入信號(hào)作用下進(jìn)行工作。根據(jù)信號(hào)，控制器就會(huì)作出反映，通過(guò)

16、用戶(hù)編程的內(nèi)部邏輯便產(chǎn)生輸出信號(hào)，而且這些輸出信號(hào)可直接控制外部的控制系統(tǒng)負(fù)載，如電機(jī)，接觸器，指示燈電磁閥等。PLC的控制系統(tǒng)省去了傳統(tǒng)的繼電器控制接線(xiàn)和拆線(xiàn)的麻煩。用PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“間接網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化過(guò)程就能隨意去改變，這種性能使PLC具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。方案論證組合機(jī)床的電氣控制,理論上講,可以采用繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是在實(shí)際工程中往往選擇一種經(jīng)濟(jì)、有效、性能優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點(diǎn)，PLC較適合組合機(jī)床的電氣控制。PLC與單片機(jī)、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1PLC與繼電器-接觸器相比較

17、：繼電器-接觸器控制系統(tǒng)自上世紀(jì)二十年代問(wèn)世以來(lái)，一直是機(jī)電控制的主流。由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，所以使用廣泛。它的缺點(diǎn)是動(dòng)作速度慢，可靠性差，采用微電腦技術(shù)的可編程順序控制器的出現(xiàn)，使得繼電接觸式控制系統(tǒng)更加遜色。PLC等取代繼電接觸式控制邏輯。具體如下：控制邏輯繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線(xiàn)邏輯，它利用繼電器等的觸點(diǎn)串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)，利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作等組合或控制邏輯，連線(xiàn)復(fù)雜、體積大、功耗也大。當(dāng)一個(gè)電氣控制系統(tǒng)研制完后，要想再做修改都要隨著現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)的改動(dòng)而改動(dòng)。特別是想要能夠增加一些邏輯時(shí)就更加困難了，這都是硬接線(xiàn)的緣故。所以，繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性較差。

18、可編程控制器采用存儲(chǔ)邏輯。它除了輸入端和輸出端要與現(xiàn)場(chǎng)連線(xiàn)以外，而控制邏輯是以程序的方式存儲(chǔ)在PLC的內(nèi)存當(dāng)中。假設(shè)控制邏輯復(fù)雜時(shí)，則程序會(huì)長(zhǎng)一些，輸入輸出的連線(xiàn)并不多。假設(shè)需要對(duì)控制邏輯進(jìn)行修改時(shí)，只要修改程序就行了，而輸入輸出的連接線(xiàn)改動(dòng)不多，并且也容易改動(dòng)，因此，PLC的靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)。而且PLC是由中大規(guī)模集成電路組裝成的，因此，功耗小，體積小?？刂扑俣壤^電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，工作頻率低。觸點(diǎn)的開(kāi)閉動(dòng)作一般是幾十毫秒數(shù)量級(jí)。而且使用的繼電器越多，反映的速度越慢，還是容易出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)和觸點(diǎn)拉弧問(wèn)題而可編程控制器是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，速度

19、相當(dāng)快。通常，一條用戶(hù)指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒數(shù)量級(jí)。由于PLC內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題，更不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)拉弧問(wèn)題。定時(shí)控制和計(jì)數(shù)控制：繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作來(lái)進(jìn)行定時(shí)控制。用時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制會(huì)出現(xiàn)定時(shí)的精度不高，定時(shí)時(shí)間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影響。有些特殊的時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不方便。而可編程程序控制器使用半導(dǎo)體集成電路作為定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高并且定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，定時(shí)范圍廣?？煽啃院途S護(hù)性。繼電接觸式控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線(xiàn)也多。觸點(diǎn)在開(kāi)閉時(shí)會(huì)受到電弧的損壞，壽命短。因而可靠性和維護(hù)性差。PLC采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作

20、由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，可靠性高。PLC還配備了自檢和監(jiān)控功能，能自診斷出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人員，還能動(dòng)態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便?？傊?，PLC在性能上均優(yōu)越于繼電接觸式控制系統(tǒng)，特別是控制速度快，可靠性高，設(shè)計(jì)施工周期短，調(diào)試方便，控制邏輯修改方便而且體積小，功耗低。2PLC與單片機(jī)比較單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格比較廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。但是，單片機(jī)不是專(zhuān)門(mén)針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化控制而設(shè)計(jì)的，所以它與PLC比較起來(lái)有以下缺點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)不如PLC容易掌握使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般要使用微處理器的匯編語(yǔ)言編程。這就要求設(shè)計(jì)人員要

21、有一定的電腦硬件和軟件知識(shí)。對(duì)于那些只熟悉機(jī)電控制的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，需要進(jìn)行相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間系統(tǒng)地學(xué)習(xí)單片機(jī)的知識(shí)才能掌握。而PLC采用了面向操作者的語(yǔ)言編程，如梯形圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等，對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，無(wú)需了解復(fù)雜的電腦知識(shí)，而只要用較短時(shí)間去熟悉PLC的簡(jiǎn)單指令系統(tǒng)及操作方法，就可以使用和編程。單片機(jī)不如PLC使用簡(jiǎn)單使用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般要在輸入輸出接口上做大量的工作。例如，要考慮工程現(xiàn)場(chǎng)與單片機(jī)的連接，輸出帶負(fù)載能力、接口的擴(kuò)展，接口的工作方式等。除了要進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，還要在單片機(jī)的外圍進(jìn)行很多硬件和軟件工作，才能與控制現(xiàn)場(chǎng)連接起來(lái)，調(diào)試也較繁瑣。而PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，

22、輸入接口可以與無(wú)外接電源的開(kāi)關(guān)直接連接，非常方便。輸出接口具有一定的驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力，能適應(yīng)一般的控制要求。而且，在輸入接口、輸出接口，由光電耦合器件使現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)不容易進(jìn)入PLC。單片機(jī)不如PLC可靠使用單片機(jī)進(jìn)行工業(yè)控制，突出的問(wèn)題就是抗干擾性能較差。而PLC是專(zhuān)門(mén)用于工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的自動(dòng)控制，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采取了抗干擾性措施，穩(wěn)定性和可靠性較高。通過(guò)上面的比較，針對(duì)組合機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，雖然PLC的價(jià)格高一些，但良好的穩(wěn)定性和高度的可靠性可確保機(jī)床在加工零件時(shí)的精度，所以決定采用PLC控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考第4章電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1選擇PLC機(jī)型合理選

23、擇PLC的型號(hào)，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。選擇機(jī)型的基本原則是在功能滿(mǎn)足要求的前提下，保證可靠，維護(hù)使用方便以及最正確功能價(jià)格比。結(jié)構(gòu)選擇PLC主要有整體式和模塊式。整體式PLC：整體式PLC的每一個(gè)點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的廉價(jià),且體積相對(duì)小，一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定，環(huán)境條件較好，維修量較小的小型控制系統(tǒng)中。模塊式PLC：模塊式PLC功能擴(kuò)展靈活方便。在點(diǎn)數(shù)上，輸入點(diǎn)數(shù)，輸出點(diǎn)數(shù)的比例，模塊的種類(lèi)方面選擇余地大，且維修方便，一般用于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。對(duì)于組合機(jī)床，選用整體式PLC較好。I/O點(diǎn)選取原則PLC平均的I/O點(diǎn)價(jià)格比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I/O點(diǎn)數(shù)

24、量，在滿(mǎn)足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I/O點(diǎn)最少，但必須留有一定余量。通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控制對(duì)象的輸入輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10%-20%的余量來(lái)確定。由PLC組成的四工位組合機(jī)床控制系統(tǒng)有輸入信號(hào)42個(gè)，均為開(kāi)關(guān)量。其中檢測(cè)元件17個(gè)，按鈕開(kāi)關(guān)24個(gè)，選擇開(kāi)關(guān)1個(gè)。電控制系統(tǒng)有輸出信號(hào)27個(gè)，其中電磁閥16個(gè)，六臺(tái)電動(dòng)機(jī)的接觸器和5個(gè)指示燈。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的選取原則考慮10%-20%的I/O點(diǎn)數(shù)余量輸入點(diǎn)數(shù)可選取46-50個(gè)輸出點(diǎn)數(shù)可選取29-33個(gè)。4.1.3確定PLC機(jī)型及擴(kuò)展模塊根據(jù)12及實(shí)際PLC機(jī)型點(diǎn)數(shù)，選用FX2N-64MR主機(jī)和一個(gè)16點(diǎn)的輸入擴(kuò)展模塊FX-16EX這樣

25、共有輸入點(diǎn)32+16。輸出點(diǎn)就是主機(jī)的32。足夠可以滿(mǎn)足42個(gè)輸入，27個(gè)輸出的要求，而且留有一定余量。設(shè)計(jì)輸入輸出信號(hào)地址表輸入輸出信號(hào)地址表是將輸入輸出列成表，給出相應(yīng)的地址和名稱(chēng)，以備軟件編程和系統(tǒng)調(diào)試時(shí)使用的一種表。由本設(shè)計(jì)可知控制電路中的按鈕，行程開(kāi)關(guān)，檢測(cè)元件等觸點(diǎn)都屬于PLC的輸入設(shè)備，PLC的輸出控制對(duì)象主要是控制電路中的執(zhí)行元件，本設(shè)計(jì)主要是接觸器，電磁閥，指示燈。根據(jù)電控系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)表知：輸入元件數(shù)量行程開(kāi)關(guān)12個(gè)按鈕24個(gè)選擇開(kāi)關(guān)1個(gè)檢測(cè)元件5個(gè)輸出元件數(shù)量電磁閥16個(gè)接觸器6個(gè)指示燈5個(gè)根據(jù)本設(shè)計(jì)選用的PLC機(jī)型，將輸入輸出元件分配到PLC的輸入輸出接口。根據(jù)本文

26、所給的輸入輸出元件可列下表2-1表2-1輸入輸出信號(hào)地址表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱(chēng)功能編號(hào)名稱(chēng)功能編號(hào)1SQ滑臺(tái)I原位X01YV夾緊Y02SQ滑臺(tái)I終占7X12YV松開(kāi)Y1Y31學(xué)習(xí)文檔僅供參考Y31學(xué)習(xí)文檔僅供參考3SQ4SQ5SQ6SQ7SQ8SQ9SQ10SQ11SQ12SQ1YJ4YJ5YJ1SB滑臺(tái)II原位滑臺(tái)II終占滑臺(tái)III原位滑臺(tái)III終占滑臺(tái)W原位滑臺(tái)W終占上料器原位上料器終占下料器原位下料器終占緊放料潤(rùn)滑壓力潤(rùn)滑液面開(kāi)關(guān)停X2X3X4X5X6X7X10XIIX12X13X14X17X203YV4YV5YV6YV7YV8YV9YV10YV11YV12YV13YV16YV1KM4S

27、B1SA5SB6SB7SB啟動(dòng)預(yù)停潤(rùn)滑故障撤除選擇開(kāi)關(guān)滑臺(tái)I進(jìn)滑臺(tái)I退主軸I點(diǎn)滑臺(tái)I進(jìn)滑臺(tái)I退滑臺(tái)III進(jìn)滑臺(tái)III退上料進(jìn)上料退下料進(jìn)下料退滑臺(tái)II進(jìn)滑臺(tái)II退滑臺(tái)w進(jìn)滑臺(tái)w退放料進(jìn)料I主軸Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y12Y13Y14Y15Y17Y20Y21X21X232KM3KM4KMII主軸I主軸W主軸Y22Y24X24X25X26X27X305KM6KM2HL3HL冷卻電動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑顯示I、III工位滑臺(tái)原位II、可工位滑臺(tái)Y25Y26Y27Y30動(dòng)原位動(dòng)原位學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考8SB9SB10SB11SB12SB13SB14SB15SB16SB17SB20SB2

28、IB22SB23SB24SB滑臺(tái)II進(jìn)滑臺(tái)II退主軸II點(diǎn)動(dòng)滑臺(tái)III進(jìn)滑臺(tái)III退主軸III點(diǎn)動(dòng)滑能W進(jìn)滑臺(tái)W退主軸W點(diǎn)動(dòng)夾緊松開(kāi)上料器進(jìn)上料器退料放料冷卻開(kāi)冷卻停X31X32X33X34X35X36X37X40X41X42X43X44X45X46X47X50X514HL5HL上料原位下料原料Y32Y334.3設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)電氣原理圖I/O接口圖它反映的是PLC輸入輸出模塊與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接。PLC的輸入點(diǎn)大部分是共點(diǎn)式，即所有輸入點(diǎn)具有一個(gè)公共端COM。I/O電氣接口圖如以下圖2-1X30X5(P?X26金X27金）：X30X5(P?X26金X27金）：圖3.1I/O電氣接口圖4.4設(shè)計(jì)

29、PLC控制系統(tǒng)操作面板閏滑扌旨示1須臺(tái)原位手動(dòng)、學(xué)習(xí)文當(dāng)僅供參考上網(wǎng)珮自哉下科器泉總學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考圖4.1控制系統(tǒng)操作面板圖第5章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖呷幵、和遢陰、jrsl正冷vEMlIS2I_|舊射半匕謝沁EK志=：-|sjp|_|_.ti*-iKUr対_E45S-A*1IHi魂一點(diǎn)呂MWF旳口切-丄一_圧礙卩.，戰(zhàn)料Y2ntrl|電退|1S|口工悝伺甌匠M：&哄斗|g于|_|訂工如|rvi斗V11M5IICCE跖冃354|ii|vs|呂孑EII松殲IVI|S27|32乂2加斑uno連餓匸伽皿血酣c豐自事怕他歸1圖5.1PLC控制系統(tǒng)工作循

30、環(huán)流程圖設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序初始化程序主要用來(lái)處理組合機(jī)床的各種號(hào)，如啟動(dòng)，預(yù)停，總停以及各種的原始信號(hào)，機(jī)床啟動(dòng)前應(yīng)具備的各種初始信號(hào)，工作方式選擇信號(hào)，各種復(fù)位信號(hào)，并將處理結(jié)果作為機(jī)床啟動(dòng)，停止，程序轉(zhuǎn)換的依據(jù)，初始化程序一般用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)。根據(jù)控制要求，采用STL指令，來(lái)定義相應(yīng)的工作方式，手動(dòng)，自動(dòng)，利用預(yù)停按鈕來(lái)控制全自動(dòng)與半自開(kāi)工作狀態(tài)的切換，并利用定時(shí)器設(shè)定了潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)間歇時(shí)間，初始化程序見(jiàn)以下圖5.2。設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)手動(dòng)及顯示梯形圖程序本設(shè)計(jì)的手動(dòng)程序與顯示程序均為用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)的梯形圖。手動(dòng)程序：主要在調(diào)整和檢修時(shí)使用。為了對(duì)滑臺(tái)的進(jìn)退、上料器的進(jìn)退、夾具的加

31、緊松開(kāi)等進(jìn)行調(diào)整與控制，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的手動(dòng)程序，設(shè)計(jì)手動(dòng)程序時(shí)應(yīng)注意互鎖的設(shè)計(jì)顯示程序：根據(jù)機(jī)床的工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)指示燈顯示。如手動(dòng)及顯示梯形圖程序圖5.3。設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖程序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是完整地描述控制系統(tǒng)的工作過(guò)程，功能和特性的一種圖形，是分析和設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)控制程序的重要工具。本設(shè)計(jì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖按以下幾步進(jìn)行的按組合機(jī)床的控制要求與加工工藝畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。在畫(huà)出的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖上以PLC輸入點(diǎn)或其他元件定義狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。按照電控系統(tǒng)提供的電氣執(zhí)行元件功能表，在狀態(tài)流程圖上對(duì)每個(gè)狀態(tài)和動(dòng)作命令配畫(huà)上實(shí)現(xiàn)該狀態(tài)或動(dòng)作命令的控制功能的電氣0261012141925293539

32、43比495866執(zhí)行元件，并以對(duì)應(yīng)的PLC輸出點(diǎn)的編號(hào)定義這些電氣執(zhí)行元件。IV1O)于動(dòng)M8ODOK025M8ODOTtX021XOOOX002X004XO36-HIIIIIIIK010X012X0L6X014M1CGhiIIIl_n(mioQ-Min?)M1CQM10114800口動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)停止各制臺(tái)原位上卜料器原位松開(kāi)、放料潤(rùn)滑正常原始狀態(tài)條件X017T2T1M1O3-4fIHr-kf制消電動(dòng)桃?0267026YT26Y0267026T1EC5DT2K50RSTT2rstT1X017T2X024TfX017T1X020Ml03MSODOX023XQ22HHr-lFMl10l-TM0

33、32055/_ML103預(yù)檸圖5.2設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序圖5.2設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序?qū)W習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考功X0-W007X011訐II_HWdYDCSX01OII_H肛K0T17X01.7TI_iPX047020XOjtTIX016YDC3XOfllTI_劉訂YDffi!KOOO-HI_瓷o#xoarYoa5IIH_J4-X035xooj，7nr.4TI_X032XUUjTBITHIKF-X033XOQ；YD13TI_JPXOjjX0G7YU16HIKXD4DXDOSTDLII_1-F1卜:汕乂:X033X036XU41Yvor.r；(n1上料退-(vT

34、ir.r-夾緊(r松開(kāi)-.rose進(jìn)料-01門(mén)旗料-.raz箭臺(tái)1進(jìn)Y003；謝臺(tái)i魁(ma淆合3進(jìn)-(71305-常臺(tái)3退(詢(xún)12淆臺(tái)2進(jìn)qyoi.i潯臺(tái)2退(皿潸臺(tái)4進(jìn)YOlf闿臺(tái)4退-(071；主軸1點(diǎn)動(dòng)：VD221主軸2點(diǎn)動(dòng)-0工主軸3點(diǎn)動(dòng)7琬；匚主軸4點(diǎn)動(dòng)ZD26詞滑顯示XODDXOO2X0D4:Y003*XOOlII02-44-(YT0CI2Y003jTOS33|STI|-Tn5ETHFset344277學(xué)習(xí)文檔僅供參考277學(xué)習(xí)文檔僅供參考21DS34lUTT1jTD14Jvf-12412111003SETY022OLi(ETTO213|SIL.|22S441氣TTL1J1LI1016Jvf2244-1Z2B100714535TC13YDL-fYQL51ST1J231|STLI-T015YDL&234553ISTL|-Z3B23B241244S54ISTL|-|STl|r242592612642(572702732811G05井IOOEIHTIT43J4S35343S54S63