機電數(shù)控系畢業(yè)論文--數(shù)控機床刀架自動循環(huán)控制

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文</p><p><b>　　（2014屆）</b></p><p>　　題 目 數(shù)控機床刀架自動循環(huán)控制</p><p><b>　　2014年 4 月</b></p><p>　　數(shù)控機床刀架自動循環(huán)控制</p><p>　

2、　摘要：目前,可編程控制器（PLC）廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床等工業(yè)控制中。數(shù)控機床的控制部分可分為數(shù)字控制和順序控制兩部分,數(shù)字控制部分包括對各坐標(biāo)軸位置的連續(xù)控制,而順序控制包括對主軸正/反轉(zhuǎn)和啟動/停止、換刀、卡盤夾緊和松開、冷卻、尾架、排屑等輔助動作的控制?，F(xiàn)代數(shù)控機床采用PLC代替繼電器控制來完成邏輯控制,使數(shù)控機床結(jié)構(gòu)更緊湊,功能更豐富,響應(yīng)速度和可靠性大大提高! </p><p>　　可編程控制器是一種專為

3、在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它采用一種可編程程序的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備和生產(chǎn)過程。組合機床是針對特定工件，進行特定加工而設(shè)計的一種高效率自動化專用加工設(shè)備，這類設(shè)備大多能多刀同時工作，并且具有自動循環(huán)的功能。組合機床通常由標(biāo)準(zhǔn)通用部件和加工專用部件組合構(gòu)成，動力部件采用電動機驅(qū)動或采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動，由電氣系統(tǒng)進

4、行工作自動循環(huán)的控制，是典型的機電或機電液一體化的自動加工設(shè)備。</p><p>　　關(guān)鍵詞：四方位刀架的原理；換刀的機械原理；刀架的自動循環(huán)梯形圖</p><p><b>　　7</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章機械結(jié)構(gòu)9<

5、/b></p><p>　　1.1 刀架總述9</p><p>　　1.2 換刀的機械原理10</p><p>　　第二章 數(shù)控車床四方工位換刀裝置10</p><p>　　3.1 數(shù)控刀架四方工位原理圖13</p><p>　　第三章 設(shè)計電路的步驟14</p><p>　　3

6、.1設(shè)計這類電路時大體遵循以下步驟16</p><p>　　3.2 元器件的介紹19</p><p>　　第四章 PLC概述與PLC的組成20</p><p>　　4.1 PLC特點22</p><p>　　4.2 PLC概述23</p><p>　　4.3 PLC的組成24</p><

7、p>　　4.4 PLC接口結(jié)構(gòu)25</p><p>　　4.5 PLC程序的執(zhí)行順序27</p><p>　　4.6 PLC發(fā)展的重點28</p><p>　　第五章刀架的自動循環(huán)的梯形圖30</p><p>　　5.1 梯形圖34</p><p><b>　　結(jié) 論35</b&g

8、t;</p><p><b>　　參考文獻36</b></p><p><b>　　8</b></p><p><b>　　第1章 機械結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　1.1刀架總述</b></p><p>　　車床的刀

9、架是車床的自動換刀裝置。刀架有很多種類，有用霍爾元件檢測刀位的經(jīng)濟型刀架，有可雙向換刀帶位置編碼器的自動刀架等，控制刀架的旋轉(zhuǎn)可使用普通異步電機或伺服電機。用霍爾元件檢測刀位信號，采用交流電機驅(qū)動刀架正轉(zhuǎn)換刀反轉(zhuǎn)鎖緊刀架。</p><p>　　MDI、AUTO或DNC工作模式下通過執(zhí)行編程指令T0×0×(×為1－6)實現(xiàn)換刀。使用刀架換刀時，換刀模塊上的刀盤一起換刀，和真實刀架同步。

10、</p><p>　　注意：刀架在反轉(zhuǎn)鎖緊時，電機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此反轉(zhuǎn)時間不可過長。否則刀架電機可能會燒壞。</p><p>　　數(shù)控刀架安裝在數(shù)控車床的滑板上。它上面可以裝夾多把刀具，在加工中實現(xiàn)自動換刀刀架的作用是裝夾車刀，孔加工刀具及螺紋刀具并能準(zhǔn)確迅速的選擇刀具進行對工件的切削。刀架滑板由縱向（Z軸）滑板和橫向（X軸）滑板組成，縱向滑板安裝在床身導(dǎo)軌上，可以沿床身縱向運動，橫向滑

11、板安裝在縱向滑板上，能沿縱向滑板的導(dǎo)軌進行橫向運動，刀架滑板的作用是安裝在其上的刀架刀具在加工中實現(xiàn)縱向和橫向的進給運動。</p><p><b>　　9</b></p><p>　　1.2換刀的機械原理</p><p>　　按下?lián)Q刀鍵或輸入換刀指令后，電機正轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器，蝸桿帶動渦輪，螺紋帶動螺母刀架體松開并上抬，轉(zhuǎn)位、找刀刀架體的上方有一

12、發(fā)信盤，盤中每一到刀位都安裝一霍爾開關(guān)刀架體旋轉(zhuǎn)到一刀位時。該刀位的傳感器件向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，數(shù)控系統(tǒng)將收到的實際刀位信號與指令刀位信號進行比較，當(dāng)兩信號相同時，說明刀架體已旋轉(zhuǎn)到所選刀位，數(shù)控系統(tǒng)控制繼電器KA1釋放，繼電器KA2得電吸合，換刀電動機反轉(zhuǎn)，粗定位銷在在彈簧的作用下進入粗定位盤的凹槽中進行粗定位，由于粗定位槽的限制刀架體不能反轉(zhuǎn)只能在該位置垂直落下，刀架體和刀架底座的端面齒嚙合，實現(xiàn)精確定位，電動機做適當(dāng)?shù)难訒r。繼續(xù)反

13、轉(zhuǎn)，當(dāng)兩端面齒增加到一定夾緊力。刀架體被鎖緊時。電動機停止轉(zhuǎn)</p><p>　　第二章數(shù)控車床四工位換刀裝置</p><p><b>　　2.1 刀架抬起</b></p><p>　　當(dāng)數(shù)控機裝置發(fā)出換刀指令后，電動機1啟動正常，通過套筒連軸器2使蝸桿軸3轉(zhuǎn)動，從而帶動蝸輪絲杠4轉(zhuǎn)動。刀架體7的內(nèi)孔加工有螺紋，與蝸輪絲杠旋合，蝸輪與絲杠為整體

14、結(jié)構(gòu)。蝸輪絲杠內(nèi)孔與刀架中心軸式間隙配合，在轉(zhuǎn)位換刀時，中心軸固定不動，蝸輪絲杠繞中心軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)蝸輪開始轉(zhuǎn)動時，由于刀架底座5和刀架體7上的端面齒處在嚙合狀態(tài)，且蝸輪絲杠軸向固定，因此刀架體7抬起。</p><p><b>　　10</b></p><p><b>　　2.2 刀架轉(zhuǎn)位</b></p><p>　　當(dāng)?shù)都荏w

15、抬至一定距離后，刀架底座5和刀架體7的端面齒脫開，轉(zhuǎn)位套9用銷釘與蝸輪絲杠4聯(lián)接，隨蝸輪絲杠一同轉(zhuǎn)動，當(dāng)端面齒完全脫開時轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn)過160°（如圖所示），球頭銷8在彈簧力的作用下進入轉(zhuǎn)位套9的槽中，帶動刀架體轉(zhuǎn)位。</p><p><b>　　2.3 刀架定位</b></p><p>　　刀架體7轉(zhuǎn)動時帶著電刷座10轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)到程序指定的刀號時，粗定位銷1

16、5在彈簧力的作用下進入粗定位盤6的槽中進行粗定位，同時電刷13接觸導(dǎo)體使電動機1翻轉(zhuǎn)。由于粗定位槽的限制，刀架體7不能轉(zhuǎn)動，使其在該位置垂直落下，刀架體7和刀架底座5上的端面齒嚙合實現(xiàn)精確定位。</p><p><b>　　2.4 夾緊刀架</b></p><p>　　電動機繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時蝸輪停止轉(zhuǎn)動，渦桿軸3自身轉(zhuǎn)動，當(dāng)兩端面齒增加到一定夾緊力時，電動機1停止轉(zhuǎn)動。

17、</p><p>　　譯碼裝置由發(fā)信體13.14組成，電刷13負責(zé)發(fā)信號，電刷14負責(zé)位置判斷當(dāng)?shù)都芏ㄎ怀霈F(xiàn)過位或不到位時，可松開螺母12，調(diào)好發(fā)信體11與電刷14的相對位置。</p><p><b>　　11</b></p><p>　　圖2-1 數(shù)控車床四工位刀架結(jié)構(gòu)</p><p>　　1-直流伺服電動機；2-聯(lián)軸

18、器；3-蝸桿軸；4-蝸輪絲杠；5-刀架底座；6-粗定位盤；7-刀架體；8-球頭銷；9-轉(zhuǎn)為套；10-電刷座；11-發(fā)信號；12-螺母； </p><p>　　13、14-電刷；15-粗定位銷</p><p>　　圖2-1所示為經(jīng)濟型數(shù)控機床常用方刀架結(jié)構(gòu)，該刀架可以安裝四把不同的刀具轉(zhuǎn)位信號有加工程序指定。其工作過程為：刀架抬起—刀架轉(zhuǎn)位—刀架定位—夾緊刀</p><

19、p><b>　　12</b></p><p>　　第三章設(shè)計電路圖的步驟</p><p>　　為實現(xiàn)刀架自動循環(huán)，對電動機的基本要求仍然是啟動、停轉(zhuǎn)和反向控制，所不同的是當(dāng)?shù)都苓\動到位置2時能自動地改變電動機工作狀態(tài)。總之控制對象要求控制裝置根據(jù)控制過程位置來改變或終止控制對象的運動。在實現(xiàn)刀架自動循環(huán)過程中，最理想的方法就是由控制裝置直接反映控制過程變化參數(shù)—

20、—行程，使刀架在運動到位置2或1時自動發(fā)出控制信號進行控制。通常采用直接測量位置信號的元件——行程開關(guān)來實現(xiàn)這一要求。</p><p>　　3.1設(shè)計這類電路時大體遵循以下步驟：</p><p>　　3.1.1 首先設(shè)計主電路因要求電動機實現(xiàn)正反向運轉(zhuǎn)，故采用正反兩個接觸器KM1和KM2以通、斷電路和改變電源相序，如圖中主電路所示。</p><p>　　3.1.2

21、 確定控制電路的基本部分如起、停按鈕及自保環(huán)節(jié)等，如圖所示的控制電路為刀架前進、后退的基本控制線路。</p><p>　　3.1.3 設(shè)計控制電路的特殊部分在本線路中特殊部分是指自動循環(huán)的控制。這里采用行程開關(guān)SQ1和SQ2分別作為測量刀架運動到位置1和2的測量元件，由它們給出的控制信號通過接觸器作用于控制對象。將SQ2的常閉觸頭串于正向接觸器線圈KM1電路中。SQ2的常開觸頭于反向起動按鈕并聯(lián)。這樣，當(dāng)?shù)都芮?/p>

22、進到位置2時，SQ2動作，將KM1切斷；KM2接通，刀架自動返回。SQ1的任務(wù)是使電動機在刀架反向運動到位置1時自動停轉(zhuǎn)，故將其常閉觸頭串聯(lián)于反向接觸中，刀架退回到位置1，撞擊SQ1，刀架自動停止運動。</p><p><b>　　13</b></p><p>　　3.1.4 設(shè)置必要的保護環(huán)節(jié)這里采用了熔斷器和熱繼電器分別實現(xiàn)短路和過載保護。</p>

23、<p>　　3.1.5 綜合審查與簡化設(shè)計線路上述設(shè)計是依據(jù)各部分的要求局部進行的。組成一個整體控制線路后需要全面考慮，檢查其動作是否無誤，有無寄生電路，能否進一部減少電氣元件或觸頭。</p><p>　　這樣對任何按行程控制的自動控制線路，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，用行程作為控制信號，采用行程開關(guān)作為測量元件，再將這個變化參量反饋回來作用于控制裝置，以達到對控制對象進行自動控制對象進行自動控制的目的。&l

24、t;/p><p><b>　　電路圖</b></p><p><b>　　14</b></p><p><b>　　電路板</b></p><p><b>　　15</b></p><p><b>　　3.2元器件的介紹<

25、;/b></p><p>　　3.2.1 熔斷器的作用</p><p>　　安裝在電路中，保證電路安全運行的電器元件。</p><p>　　電路中的某些重要器件或貴重器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災(zāi)。若電路中正確地安置了熔斷器，那么，熔斷器就會在電流異常升高到一定的高度和一定的時候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護電路安全運行的作用。熔斷切斷電流，從而起到保護

26、電路安全運行的作用。</p><p><b>　　熔 斷 器</b></p><p><b>　　16</b></p><p>　　3.2.2中間繼電器的作用 </p><p>　　1、隔離?？刂葡到y(tǒng)的輸出信號與負載端電氣隔離；</p><p>　　2、轉(zhuǎn)換。比如控制

27、系統(tǒng)輸出信號為DC24V，但負載使用AC220V供電，對于輸入可逆；</p><p>　　3、“放大”?？刂破鬏敵龅男盘柕膸ж撦d的能力往往有限，在MA或者數(shù)A的級別，如果有需要更大電流的負載，只能通過中間繼電器來轉(zhuǎn)換;</p><p>　　4、便于維護。即使是滿足負載電流要求的輸出端，但因為集成在控制器內(nèi)部，如果損壞，更換維修比較麻煩，但如果通過中間繼電器，輸出端的負載只是繼電器的線圈，減

28、輕了控制器輸出級的負載，從而降低損壞的幾率。而當(dāng)中間繼電器觸點因為頻繁的使用損壞時，很容易通過簡單的插拔完成更換;</p><p><b>　　中 間 繼 電 器</b></p><p><b>　　17</b></p><p>　　3.2.3接觸器的工作原理</p><p>　　接觸器是一種用來接

29、通或斷開帶負載的交直流主電路或大容量控制電路的自動化切換器，主要控制對象是電動機，此外也用于其他電力負載，如電熱器，電焊機，照明設(shè)備，接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護作用。接觸器控制容量大。適用于頻繁操作和遠距離控制。是自動控制系統(tǒng)中的重要元件之一。</p><p><b>　　接 觸 器</b></p><p><b>　　18<

30、/b></p><p>　　3.2.4變壓器的工作原理</p><p>　　變壓器是變換交流電壓、交變電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。</p><p><b>　　變壓器</b></p><p><b>　　19</b&

31、gt;</p><p>　　第 四 章 PLC概述與組成</p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）， 簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制隨著技術(shù)的發(fā)展這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的

32、范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。</p><p>　　數(shù)控機床做為自動化控制設(shè)備，是在自動控制下進行工作的，數(shù)機床所受控制可分為兩類：一類是最終實現(xiàn)對各坐標(biāo)軸運動進行的“數(shù)字控制”。如：對CNC車床X軸和Z軸，CNC銑床X軸，Y軸，Z 軸的移動距離，各軸運行的插補，補償?shù)鹊目刂萍礊椤皵?shù)字控制

33、”。另一</p><p><b>　　20</b></p><p>　　類為“順序控制”。對數(shù)控機床來說，“順序控制”是在數(shù)控機床運行過程中，以CNC內(nèi)部和機床各行程開關(guān)，傳感器，按鈕，繼電器等的開關(guān)量信號狀態(tài)為條件，并按照預(yù)先規(guī)定的邏輯順序?qū)χT如主軸的起停，換向，刀具的更換，工件的夾緊，松開，液壓，冷卻，潤滑系統(tǒng)的運行等進行的控制。與“數(shù)字控制”比較，“順序控制”的

34、信息主要是開關(guān)量信號。</p><p>　　常把數(shù)控機床分為“NC側(cè)”和“MT側(cè)”（即機床側(cè)）兩大部分?！癗C側(cè)”包括CNC系統(tǒng)的硬件和軟件，與CNC系統(tǒng)連接的外圍設(shè)備如顯示器，MDI面板等?！癕T側(cè)”則包括機床機械部分及其液壓、氣壓、冷卻、潤滑、排屑等輔助裝置、機床操作面板、繼電器線路、機床強電線路等。PMC處于NC與MT之間，對NC和MT的輸入、輸出信號進行處理。MT側(cè)順序控制的最終對象隨數(shù)控機床的類型、結(jié)構(gòu)

35、、輔助裝置等的不同而有很大的差別。機床結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，輔助裝置越多，最終受控對象也越多。</p><p><b>　　21</b></p><p>　　4.1、PLC 的特點 </p><p>　　1 PLC 的主要特點 </p><p>　　4.1.1高可靠性 </p><p>　　(1）所有的I/

36、O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 </p><p>　　(2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms。 </p><p>　　(3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 </p><p>　　(4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 </p><p>　　(5）對采用的器件進行嚴

37、格的篩選。 </p><p>　　(6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。 </p><p>　　(7）大型PLC 還可以采用由雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。 </p><p>　　4.1.2豐富的I/O 接口模塊 </p><p>　　PL

38、C針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流； 開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應(yīng)的I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥，直接連接另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等</p><p><b>　　22</b></p>&

39、lt;p>　　4.1.3采用模塊化結(jié)構(gòu) </p><p>　　為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型PLC 以外絕大多數(shù)PLC 均 ；采用模塊化結(jié)構(gòu)PLC 的各個部件包括CPU 電源I/O 等均采用模塊化設(shè)計由 字串1；機架及電纜將各模塊連接起來系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合字串6 </p><p>　　4.1

40、.4編程簡單易學(xué) </p><p>　　PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式對使用者來說；不需要具備計算機的專門知識因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握 </p><p>　　4.1.5 安裝簡單維修方便 </p><p>　　PLC不需要專門的機房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行使用時只需將現(xiàn)；場的各種設(shè)備與PLC 相應(yīng)的I/O 端相連接即可投

41、入運行各種模塊上均有運行和 字串5；故障指示裝置便于用戶了解運行情況和查找故障；由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的字串7；方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行 </p><p>　　1）PLC 的功能 </p><p><b>　?。?） 邏輯控制 </b></p><p><b>　　（2） 定時控制 </b&g

42、t;</p><p><b>　?。?） 計數(shù)控制 </b></p><p>　?。?） 步進（順序）控制 </p><p><b>　　（5） 數(shù)據(jù)控制 </b></p><p><b>　　23</b></p><p>　　4.2 PLC概述

43、

44、

45、 </p><p>　　可編程控制器是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它采用一種可編程程序的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備和生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備的設(shè)計原則是它應(yīng)該易與工業(yè)控制聯(lián)成一個整體且

46、具有擴充功能。PLC產(chǎn)品能直接在工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用，對環(huán)境的適應(yīng)能力強。PLC體積小、功能強、速度快，可靠性高，又具有較大的靈活性和擴展性。PLC還有一個重要特性是它具有在線修改功能。它借助于軟件來實現(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，同時簡化了硬件電路，也提高了PLC系統(tǒng)的可靠性。據(jù)不完全統(tǒng)計，F(xiàn)X系列PLC平均故障間隔大于20000~50000h，而平均修復(fù)時間則小于10min；PL

47、C機能處理工業(yè)現(xiàn)場的強電信號，如交流220V、直流24V，并可直接驅(qū)動功率部件，可長期工作在嚴酷的工業(yè)環(huán)境能夠中。編程采用傳統(tǒng)的繼電器符號語言，便于工程技術(shù)人員掌握，PLC是在按鈕開關(guān)，限位開關(guān)和其它傳感器等發(fā)出的監(jiān)控輸入信號作用下進行工作。根據(jù)信號，控制器就</p><p><b>　　24</b></p><p>　　這樣生產(chǎn)線的自動化過程就能隨意去改變，這種性能

48、使PLC具有較高的經(jīng)濟效益。 </p><p>　　4.3 PLC的組成</p><p>　　PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同．</p><p>　　2.3.1中央處理單元(CPU)</p><p>　　中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功

49、能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此

50、循環(huán)運行，直到停止運行。</p><p>　　為了進一步提高PLC的可*性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。</p><p><b>　　2.3.2存儲器</b></p><p>　　存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。</p>&l

51、t;p>　　存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。</p><p><b>　　25</b></p><p><b>　　2.3.3電源 </b></p><p>　　PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般

52、交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。</p><p>　　4.4、PLC接口結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖8-1所示：X地址是機床輸入到PMC的信號，Y地址是PMC輸出到機床的信號，G地址是PMC輸入到NC系統(tǒng)的信號，F(xiàn)地址是NC系統(tǒng)輸出到PMC的信號。</p><p><b>　　圖8-1<

53、/b></p><p><b>　　26</b></p><p>　　4.5、PLC程序的執(zhí)行順序</p><p>　　順序程序由兩部分組成：第1級程序部分和第2級程序部分。如圖8-2所示。</p><p><b>　　圖8-2</b></p><p>　　PMC的掃描

54、周期是8ms。其中第一級程序在每個8ms掃描周期內(nèi)都會優(yōu)先執(zhí)行一次,而第二級程序是向CNC的調(diào)試RAM中傳送時，系統(tǒng)根據(jù)第二級程序的長短被自動分割成n等分，每8ms中掃描完第一級程序后，再依次掃描第二級程序，所以整個PMC的執(zhí)行周期是n×8ms。因此如果第一級程序過長而導(dǎo)致每8ms內(nèi)掃描的第二級程序過少的話，則第二級程序被分隔的數(shù)量n就多，PMC的整個執(zhí)行周期就相應(yīng)延長。子程序是放在第二級程序之后，其是否執(zhí)行受二級程序的控制。

55、對于控制較為復(fù)雜的PMC程序，建議用子程序編寫，以減少PMC的掃描周期，同時使程序更加結(jié)構(gòu)化、合理化。</p><p>　　具體的PMC程序參照機床上的FANUC系統(tǒng)中的程序。</p><p><b>　　27</b></p><p>　　4.6、PLC發(fā)展的重點</p><p>　　4.4.1人機界面更加友好</

56、p><p>　　PLC制造商紛紛通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù)PLC品牌擁有與之相應(yīng)的開發(fā)平臺和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時，為用戶的開發(fā)和維護降低了成本，使更易形成人機友好的控制系統(tǒng)，目前，PLC＋網(wǎng)絡(luò)＋IPC＋CRT的模式被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　4.4.2 網(wǎng)絡(luò)通訊能力大大加強</p><p>　　

57、PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎(chǔ)上，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，用戶對開放性要求很強烈，現(xiàn)場總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。</p><p>　　4.4.3 開放性和互操作性大大發(fā)展</p><p>　　PLC在發(fā)展過程中，各PLC制造商為了壟斷和擴大各自市場，處于群雄割據(jù)的局面，各自發(fā)展自己的標(biāo)準(zhǔn)

58、，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護成本。開放是發(fā)展的趨勢，這已被各廠商所認識，形成了長時期妥協(xié)與競爭的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。開放的進程，可以從以下方面反映：</p><p><b>　　28</b></p><p>　　(1)IEC形成了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)包含8種標(biāo)準(zhǔn)，雖然有人說，多種標(biāo)準(zhǔn)就是沒有標(biāo)準(zhǔn)，但必竟是一個經(jīng)過困難的爭論與妥協(xié)的成果。標(biāo)

59、準(zhǔn)推出后，各廠商紛紛將自己的產(chǎn)品適應(yīng)這些標(biāo)準(zhǔn)，或者開發(fā)與之相應(yīng)的新產(chǎn)品。</p><p>　　(2)IEC制訂了基于Windows的編程語言標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3，它規(guī)定了指令表(IL)、梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)五種編程語言。這是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標(biāo)準(zhǔn)化文件。雖然PLC開發(fā)上各工具仍不兼容，但基于這些標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)系統(tǒng)，使

60、用戶在應(yīng)用過程中，可以較方便地適不同品牌的產(chǎn)品。</p><p>　　(3)OPC基金會推出了OPC(OLE for Process Control)標(biāo)準(zhǔn)，這進一步增強了軟硬件的互操作性，通過OPC一致性測試的產(chǎn)品，可以實現(xiàn)方便的和無縫隙數(shù)據(jù)交換。目前，多數(shù)PLC軟件產(chǎn)品和相當(dāng)一部分儀表、執(zhí)行機構(gòu)及其它設(shè)備具有了OPC功能。OPC與現(xiàn)場總線技術(shù)的結(jié)合，是未來控制系統(tǒng)向FCS技術(shù)發(fā)展的趨勢。</p>

61、<p>　　4.4.4 PLC的功能進一步增強，應(yīng)用范圍越來越廣泛</p><p>　　PLC的網(wǎng)絡(luò)能力、模擬量處理能力、運算速度、內(nèi)存、復(fù)雜運算能力均大大增強，不再局限于邏輯控制的應(yīng)用，而越來越應(yīng)用于過程控制方面，有人統(tǒng)計，除石化過程等個別領(lǐng)域，PLC均有成功能應(yīng)用，PLC在相當(dāng)多的應(yīng)用取代了昂貴的DCS，從而使原來PLC(順序控制)＋DCS(過程控制)的模式變成PLC＋IPC模式。</p>

62、;<p><b>　　29</b></p><p>　　4.4.5 工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對PLC有重要的影響</p><p>　　以太網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛，與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網(wǎng)引進控制領(lǐng)域。目前的挑戰(zhàn)在于(1)硬件上如合適應(yīng)工業(yè)惡劣環(huán)境；(2)通訊機制如何提高其可靠。以太網(wǎng)能否順利進入工控領(lǐng)域，還存在爭論。但以太網(wǎng)在工控系統(tǒng)的應(yīng)用

63、卻日益增多，適應(yīng)這一過程，各PLC廠商紛紛推出適應(yīng)以太網(wǎng)的產(chǎn)品或中間產(chǎn)品</p><p>　　第五章刀架的自動循環(huán)的梯形圖</p><p>　　5.1信號地址、名稱和意義</p><p><b>　　30</b></p><p>　　5.1.1 自動換到系統(tǒng)I/O口定義</p><p><b

64、>　?。?）輸入I口</b></p><p>　　I0.0、I0.1、I0.2、I0.3:刀位檢測信號;</p><p>　　I0.4:鎖緊到位檢測信號；</p><p>　　I2.1：機床面板上的手動換刀鍵；</p><p>　　I2.2：零件程序中的T指令正轉(zhuǎn)信號；</p><p>　　I2.3：

65、零件程序中的T指令反轉(zhuǎn)信號。</p><p><b>　?。?）輸出O口</b></p><p>　　Q0.4：刀架正轉(zhuǎn)；</p><p>　　Q0.5:刀架反轉(zhuǎn)；</p><p>　　Q0.6:換刀故障指示燈。</p><p><b>　　31</b></p>

66、<p><b>　　5.2梯形圖</b></p><p><b>　　32</b></p><p>　　5.3自動換刀系統(tǒng)工作原理</p><p>　　手動方式下，當(dāng)短促或長時間按手動換刀鍵SB1后，網(wǎng)絡(luò)1單元I2.1為1，使輔助輸出M1.1閉合，并由其自身的常開自鎖，同時控制網(wǎng)絡(luò)5中的Q0.4接通中間繼電器K

67、A1線圈，刀架正轉(zhuǎn)到與其相鄰的一個工位或刀架正轉(zhuǎn)一直保持按鍵松開。由網(wǎng)絡(luò)2中的工位檢測判斷其有無旋轉(zhuǎn)到該工位上，分別由I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4五個工位位置輸入信號檢測控制輔助繼電器M0.1，當(dāng)?shù)竭_該工位后，M0.1閉合，從而斷開網(wǎng)絡(luò)1中的M1.1,使網(wǎng)絡(luò)5中的Q0.4斷開，刀架停轉(zhuǎn)。</p><p>　　自動方式下、網(wǎng)絡(luò)3中當(dāng)零件加工程序T正轉(zhuǎn)信號I2.2接通后，使輔助繼電器M1.2閉合，

68、并由其自身的常開自鎖，同時控制網(wǎng)絡(luò)5中的Q0.4接通中間繼電器KA1線圈，刀架正轉(zhuǎn)一直保持到刀位與編碼T相等。由網(wǎng)絡(luò)2中的工位檢測判斷其有無旋轉(zhuǎn)到該工位上，分別由I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4五個工位位置輸入信號檢測控制輔助繼電器M0.1，當(dāng)?shù)竭_該工位后，M0.1閉合，從而斷開網(wǎng)絡(luò)1中</p><p><b>　　33</b></p><p>　　的

69、M1.1,使網(wǎng)絡(luò)5中的Q0.4斷開，刀架停轉(zhuǎn)；反轉(zhuǎn)同理，在網(wǎng)絡(luò)4中，當(dāng)閉合M1.3并由其自身常開自鎖，同時控制網(wǎng)絡(luò)6中的Q0.5接通中間繼電器KA2線圈，刀架反轉(zhuǎn)一直保持到刀位與編碼T相等。由網(wǎng)絡(luò)2中的工位檢測判斷其有無旋轉(zhuǎn)到該工位上，分別由I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4五個工位位置輸入信號檢測控制輔助繼電器M0.1，當(dāng)?shù)竭_該工位后，M0.1閉合，從而斷開網(wǎng)絡(luò)1中的M1.1使網(wǎng)絡(luò)6中的Q0.5斷開，刀架停轉(zhuǎn)。</

70、p><p>　　5.4自動換刀系統(tǒng)出現(xiàn)故障時監(jiān)控</p><p>　　在網(wǎng)絡(luò)7中，由T37設(shè)定值控制刀架轉(zhuǎn)動時間，若長時間刀架轉(zhuǎn)不到位，則使輸出Q0.6閉合控制HL2閃爍報警。</p><p><b>　　34</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>

71、;　　本設(shè)計基本上達到了設(shè)計目的。利用通用PLC實現(xiàn)了對刀架的控制，通過合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計。當(dāng)然，由于時間倉促，本人水平有限，本次設(shè)計還存在許多不足之處，例如在軟件的設(shè)計的過程中，對于刀架電路的檢修功能的設(shè)計不夠，在硬件的設(shè)計與軟件的設(shè)計在某些方面銜接不上。但由于時間有限，本人沒有考慮得到。另外，由于實際條件的限制，本設(shè)計進行實驗調(diào)試不夠，因此，這些問題在以后的工作過程中都有待于提高。</p><p&

72、gt;　　畢業(yè)設(shè)計對以前學(xué)過的理論知識起到了回顧作用，并對其加以進一步的消化和鞏固。通過本次設(shè)計，我的知識領(lǐng)域得到了進一步擴展，專業(yè)技能得到了進一步提高，同時增強了分析和解決工程實際的綜合能力。它培養(yǎng)了我嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度和嚴謹求實的工作作風(fēng)。而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神以及相對應(yīng)的工程意識，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中體現(xiàn)出來了。</p><p>　　在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，畢業(yè)設(shè)計是一個重要的環(huán)節(jié)，是我們

73、步入社會的一次極好的演示，我十分有幸能提早把畢業(yè)設(shè)計和以后的實際工作結(jié)合起來。</p><p>　　此次能夠順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計離不開老師和同學(xué)的幫助.尤其是我的指導(dǎo)老師他給予了我很多幫助,由于這是我初次開始此方面的設(shè)計有很多方面都不懂他總是不厭其煩的耐心的給我講解指導(dǎo),還有就是我的各位認課老師他們的幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p&

74、gt;<p>　　[1] 李*主編.機械制造技術(shù).北京:高等教育出版社，2000.</p><p>　　[2] 王**.現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社,2002,9:32-54 [3] 廖**.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.北京:機械工業(yè)出版社,2003,6:54-86 [4] 吳**.PLC控制的設(shè)計技巧.工業(yè)控制計算機,2003(2):61-62 [5] 趙**.可編程控制器及其應(yīng)用