畢業(yè)論文--plc在數(shù)控機床上的應用

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………Ⅱ</p><p><b>　　第1章緒論1</b></p><p>　　1.1 組合機床概述1</p><p>　　1.2 控制流程2</p>

2、<p>　　1.3電控系統(tǒng)輸入輸出信號2</p><p>　　1.4 組合機床采用PLC電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)點4</p><p>　　第2章 PLC概述與方案論證7</p><p>　　2.1 PLC概述7</p><p>　　2.2 方案論證7</p><p>　　第3章 電氣控制系統(tǒng)硬件設計

3、10</p><p>　　3.1 選擇PLC機型10</p><p>　　3.2 設計輸入輸出信號地址表10</p><p>　　3.3 設計PLC控制系統(tǒng)電氣原理圖12</p><p>　　3.4 設計PLC控制系統(tǒng)操作面板14</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)軟件設計15</p><

4、;p>　　4.1 設計PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖15</p><p>　　4.2 設計PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序16</p><p>　　4.3 設計PLC控制系統(tǒng)手動及顯示梯形圖程序16</p><p>　　4.4設計PLC控制系統(tǒng)狀態(tài)轉移圖與梯形圖程序16</p><p><b>　　結 論21<

5、/b></p><p><b>　　參考文獻22</b></p><p><b>　　致 謝23</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前,可編程控制器（PLC）廣泛應用于數(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

6、順序控制兩部分,數(shù)字控制部分包括對各坐標軸位置的連續(xù)控制,而順序控制包括對主軸正/反轉和啟動/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。現(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)控機床結構更緊湊,功能更豐富,響應速度和可靠性大大提高! </p><p>　　可編程控制器是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(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，在其內部存儲執(zhí)行邏輯算、

7、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，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備和生產過程。組合機床是針對特定工件，進行特定加工而設計的一種高效率自動化專用加工設備，這類設備大多能多刀同時工作，并且具有自動循環(huán)的功能。組合機床通常由標準通用部件和加工專用部件組合構成，動力部件采用電動機驅動或采用液壓系統(tǒng)驅動，由電氣系統(tǒng)進行工作自動循環(huán)的控制，是典型的機電或機電液一體化的自動加工設備。</p><p&g

8、t;　　關鍵詞：可編程控制器、 數(shù)字控制、 順序控制、 操作指令、 組合機床、 自動循環(huán)。</p><p><b>　　第1章緒論</b></p><p>　　1.1 組合機床概述</p><p>　　組合機床是針對特定工件，進行特定加工而設計的一種高效率自動化專用加工設備，這類設備大多能多刀同時工作，并且具有自動循環(huán)的功能。</p

9、><p>　　組合機床是隨著機械工業(yè)的不斷發(fā)展，由通用機床、專用機床發(fā)展起來的。通用機床一般用一把刀具進行加工，自動化程度低、輔助時間長、生產效率低，但通用機床能夠重新調整，以適應加工對象的變化。專用機床可以實現(xiàn)的多刀切削，自動化程度較高，結構較簡單，生產效率也較高。但是，專用機床的設計，制造周期長，造價高，工作可靠性也較差。專用機床是針對某工件的一定工序設計的，當產品進行改進，工件的結構，尺寸稍有變化時，它就不能繼

10、續(xù)使用。在綜合了通用機床、專用機床優(yōu)點的基礎上產生了組合機床。</p><p>　　組合機床通常由標準通用部件和加工專用部件組合構成，動力部件采用電動機驅動或采用液壓系統(tǒng)驅動，由電氣系統(tǒng)進行工作自動循環(huán)的控制，是典型的機電或機電液一體化的自動加工設備。</p><p>　　常見的組合機床，標準通用部件有動力滑臺各種加工動力頭以及回轉工作臺等，可用電動機驅動，也可用液壓驅動。各標準通用動力部

11、件組合構成一臺組合機床時，該機床的控制電路可由各動力部件的控制電路通過一定的連接電路組合構成。</p><p>　　多動力部件構成的組合機床，其控制通常有三方面的工作要求：第一方面是動力部件的點動和復位控制。第二方面是動力部件的半自動循環(huán)控制。第三方面是整批全自動工作循環(huán)控制。</p><p>　　組合機床具有生產率高、加工精度穩(wěn)定的優(yōu)點。因而，在汽車、柴油機、電機、機床等一些具有一定生產

12、批量的企業(yè)中得到了廣泛應用。目前，組合機床的研制正向高效、高精度、高自動化和柔和性化方向發(fā)展。</p><p>　　本文所用組合機床為四工位組合機床，該機床由四個滑臺，各載一個加工動力頭，組成四個加工工位，除了四個加工工位外，還有夾具，上下料機械手和進料器，四個輔助裝置以及冷卻和液壓系統(tǒng)共14個部分。機床的四個加工動力頭同時對一個零件的四個端面以及中心孔進行加工，一次加工完成一個零件，由上料機械手自動上料，下料機

13、械手自動取走加工完成的零件，零件每小時可加工80件。該機床的俯視示意圖如下：</p><p><b>　　1.2 控制流程</b></p><p>　　當按下啟動按鈕后，上料機械手向前，將零件送到夾具上，夾具夾緊零件，進料裝置進料，然后四個工作滑臺向前，四個加工動力頭同時加工，加工完成后，各工作滑臺退回原位，接下來下料機械手向前抓住零件，夾具松開，下料機械手帶料退回原

14、位并松開，完成一個工作循環(huán)。</p><p>　　要求組合機床能以手動、半自動、全自動三種工作方式工作。全自動工作方式為一個工作循環(huán)結束后，自動進入下一個工作循環(huán)；半自動工作方式為一個工作循環(huán)結束后，機床將停車于初始狀態(tài)；手動方式是用于手動調整的。</p><p>　　1.3電控系統(tǒng)輸入輸出信號</p><p>　　1、 輸入信號（共42個）。其中：SQ、YJ為位置

15、檢測傳感器開關；SA為選擇開關；SB為按鈕。</p><p>　　表1-1輸入信號功能表</p><p>　　2 輸出信號（共27個）。其中：YV為電磁閥；KM為接觸器；HL為指示燈</p><p>　　表1-2輸出信號功能表</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，生產工藝不斷提出新的要求，機床電氣控制裝置也不斷更新。在控制方法上主要從手動

16、控制到自動控制；在控制功能上，是從簡單到復雜；在操作上由笨重到輕松，從控制原理上，由單一的有觸點硬接線繼電器控制系統(tǒng)轉為以微處理器為中心的軟件控制系統(tǒng)。</p><p>　　在上世紀的20年代到30年代，借助繼電器、接觸器、按鈕和行程開關等組成繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對機床的啟動、停車、有級調速等控制。繼電器-接觸器控制的優(yōu)點是：結構簡單、價格低廉、維護方便、抗干擾性能力強。因此廣泛應用于各類機床和機械設備。

17、目前，在我國繼電器接觸器控制仍然是機床和其它機械設備最基本的電氣控制形式之一。繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的缺點是：由于固定接線形成，故在進行程序控制時，改變控制程序不方便，靈活性差。故在實際生產中，由于大量存在一些開關量控制的簡單程序控制過程，而實際生產工藝和流程，又是經常變化的。因而傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)常常不能滿足這種需求。電子計算機控制系統(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，

18、存在著系統(tǒng)復雜、使用不方便、抗干擾能力差、成本較高等缺陷，尤其對上述簡單的過程控制有“大材小用”和不經濟等問題。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)，而又要比計算機系統(tǒng)結構簡單，價格低廉的自動化裝置——順序控制器。它能通過組合邏輯元件插接或變成來實現(xiàn)繼電器-接觸器控制線路功能的裝置，它能滿足成組經常</p><p>　　隨著大規(guī)模集成電路和微處理機技術的發(fā)展和應用。上述控制技術也發(fā)生了根本變化。

19、在70年代出現(xiàn)了用軟件手段來實現(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）。</p><p>　　1.4 組合機床采用PLC電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)點</p><p>　　組合機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)，單片機控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。但是在實際工程中往往選擇一種經濟、有效、性能優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點，PLC較適合組合機床

20、的電氣控制。PLC、單片機、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點：</p><p>　　1．PLC與繼電器-接觸器相比較：</p><p>　　繼電器-接觸器控制系統(tǒng)自上世紀二十年代問世以來，一直是機電控制的主流。由于它的結構簡單、使用方便、價格低廉，所以使用廣泛。它的缺點是動作速度慢，可靠性差，采用微電腦技術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

21、式控制邏輯。具體如下：</p><p><b>　　(1) 控制邏輯</b></p><p>　　繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，它利用繼電器等的觸電串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)，利用時間繼電器的延時動作等組合或控制邏輯，連線復雜、體積大、功耗也大。當一個電氣控制系統(tǒng)研制完后，要想再做修改都要隨著現(xiàn)場接線的改動而改動。特別是想要能夠增加一些邏輯時就更加困難了，這都是硬接線的緣

22、故。所以，繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴展性較差。</p><p>　　可編程控制器采用存儲邏輯。它除了輸入端和輸出端要與現(xiàn)場連線以外，而控制邏輯是以程序的方式存儲在PLC的內存當中。若控制邏輯復雜時，則程序會長一些，輸入輸出的連線并不多。若需要對控制邏輯進行修改時，只要修改程序就行了，而輸入輸出的連接線改動不多，并且也容易改動，因此，PLC的靈活性和擴展性強。而且PLC是由中大規(guī)模集成電路組裝成的，因此，功耗小

23、，體積小。</p><p><b>　　(2) 控制速度</b></p><p>　　繼電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸電的動作來實現(xiàn)的，工作頻率低。觸點的開閉動作一般是幾十毫秒數(shù)量級。而且使用的繼電器越多，反映的速度越慢，還是容易出現(xiàn)觸點抖動和觸點拉弧問題。</p><p>　　而可編程控制器是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度相

24、當快。通常，一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級。由于PLC內部有嚴格的同步，不會出現(xiàn)抖動問題，更不會出現(xiàn)觸點拉弧問題。</p><p>　　(3) 定時控制和計數(shù)控制</p><p>　　繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時間繼電器的延時動作來進行定時控制。用時間繼電器實現(xiàn)定時控制會出現(xiàn)定時的精度不高，定時時間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影響。有些特殊的時間繼電器結構復雜，維護不方便。</p>

25、;<p>　　而可編程程序控制器使用半導體集成電路作為定時器，時基脈沖由晶體震蕩器產生，精度相當高并且定時時間長，定時范圍廣。用戶可以根據(jù)需要在程序中設定定時值。PLC根據(jù)給定的定時值，由軟件和硬件計數(shù)器來控制制定時間，定時精度高、定時時間不受環(huán)境的影響，并且一旦調好，不會變化。并且PLC可以完成計數(shù)功能，而繼電接觸系統(tǒng)通常沒有計數(shù)功能。</p><p><b>　　(4) 設計與施工&l

26、t;/b></p><p>　　使用繼電接觸式控制系統(tǒng)完成一項控制工程，設計施工，調試必須順序進行，周期長，而且修改困難而使用PLC來完成一項控制工程。設計完成以后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設計可以同時進行，周期短，而且調試和修改均很方便。</p><p>　　(5) 可靠性和維護性</p><p>　　繼電接觸式控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，連線也多。觸點在開閉

27、時會受到電弧的損壞，壽命短。因而可靠性和維護性差。</p><p>　　PLC采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，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，并隨時顯示給操作人員，還能動態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調試和維護提供了方便。</p><p>　　總之，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，設計施工周期

28、短，調試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。</p><p>　　2．PLC與單片機比較</p><p>　　單片機具有結構簡單，使用方便，價格比較便宜等優(yōu)點，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。但是，單片機不是專門針對工業(yè)現(xiàn)場的自動化控制而設計的，所以它與PLC比較起來有以下缺點：</p><p>　　(1) 單片機不如PLC容易掌握</p><

29、;p>　　使用單片機來實現(xiàn)自動控制，一般要使用微處理器的匯編語言編程。這就要求設計人員遇有一定的計算機硬件和軟件知識。對于那些只熟悉機電控制的技術人員來說，需要進行相當長一段時間系統(tǒng)地學習單片機的知識才能掌握。</p><p>　　而PLC采用了面向操作者的語言編程，如梯形圖狀態(tài)轉移圖等，對于使用者來說，無需了解復雜的計算機知識，而只要用較短時間去熟悉PLC的簡單指令系統(tǒng)及操作方法，就可以使用和編程。<

30、;/p><p>　　(2) 單片機不如PLC使用簡單</p><p>　　使用單片機來實現(xiàn)自動控制，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)場與單片機的連接，輸出帶負載能力、接口的擴展，接口的工作方式等。除了要進行控制程序的設計，還要在單片機單片機的外圍進行很多硬件和軟件工作，才能與控制現(xiàn)場連接起來，調試也較繁瑣。</p><p>　　而PLC的輸入/輸出

31、接口已經做好，輸入接口可以與無外接電源的開關直接連接，非常方便。輸出接口具有一定的驅動負載能力，能適應一般的控制要求。而且，在輸入接口、輸出接口，由光電耦合器件，使現(xiàn)場的干擾信號不容易進入PLC。</p><p>　　(3) 單片機不如PLC可靠</p><p>　　使用單片機進行工業(yè)控制，突出的問題就是抗干擾性能較差。而PLC是專門用于工程現(xiàn)場環(huán)境中的自動控制，在設計和制造過程中采取了抗

32、干擾性措施，穩(wěn)定性和可靠性較高。</p><p>　　通過上面的比較，針對組合機床的電氣控制系統(tǒng)，雖然PLC的價格高一些，但良好的穩(wěn)定性和高度的可靠性可確保機床在加工零件時的精度，所以決定采用PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。</p><p>　　第2章 PLC概述與方案論證</p><p>　　2.1 PLC概述

33、

34、

35、 </p><p>　　可編程控制器是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(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，在其內部存儲執(zhí)行邏輯算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，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備和生產過程。可編程控制器及其有關設備的設計原則是它應該易與工業(yè)控制聯(lián)成一個整體且具有擴充功能。PLC產品能直接在工業(yè)環(huán)境中應用，對環(huán)境的

36、適應能力強。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，而平均修復時間則小于10min；PLC機能處理工業(yè)現(xiàn)場的強電信號，如交流220V、直流24V

37、，并可直接驅動功率部件，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，便于工程技術人員掌握，PLC是在按鈕開關，限位開關和其它傳感器等發(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>　　2.2 方案論證</b></p><p>　　組合機床的電氣控制,理論上講,可以采用繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)，單片機控制系統(tǒng)和PLC控制

38、系統(tǒng)來實現(xiàn)。但是在實際工程中往往選擇一種經濟、有效、性能優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點，PLC較適合組合機床的電氣控制。PLC與單片機、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點：</p><p>　　1．PLC與繼電器-接觸器相比較</p><p>　　繼電器-接觸器控制系統(tǒng)自上世紀二十年代問世以來，一直是機電控制的主流。由于它的結構簡單、使用方便、價格低廉，所以使用廣泛。它的缺點是動作速度

39、慢，可靠性差，采用微電腦技術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：</p><p><b>　　(1) 控制邏輯</b></p><p>　　繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，它利用繼電器等的觸點串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)，利用時間繼電器的延時動作等組合或控制邏輯，連線復雜、體積大、功耗也大。當一個電氣控制系統(tǒng)研制

40、完后，要想再做修改都要隨著現(xiàn)場接線的改動而改動。特別是想要能夠增加一些邏輯時就更加困難了，這都是硬接線的緣故。所以，繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴展性較差。</p><p>　　可編程控制器采用存儲邏輯。它除了輸入端和輸出端要與現(xiàn)場連線以外，而控制邏輯是以程序的方式存儲在PLC的內存當中。若控制邏輯復雜時，則程序會長一些，輸入輸出的連線并不多。若需要對控制邏輯進行修改時，只要修改程序就行了，而輸入輸出的連接線改動

41、不多，并且也容易改動，因此，PLC的靈活性和擴展性強。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。</p><p><b>　　(2) 控制速度</b></p><p>　　繼電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸點的動作來實現(xiàn)的，工作頻率低。觸點的開閉動作一般是幾十毫秒數(shù)量級。而且使用的繼電器越多，反映的速度越慢，還是容易出現(xiàn)觸點抖動和觸點拉弧問題。

42、</p><p>　　而可編程控制器是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度相當快。通常，一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級。由于PLC內部有嚴格的同步，不會出現(xiàn)抖動問題，更不會出現(xiàn)觸點拉弧問題。</p><p>　　(3) 定時控制和計數(shù)控制</p><p>　　繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時間繼電器的延時動作來進行定時控制。用時間繼電器實現(xiàn)定時控制會出現(xiàn)定時的精度

43、不高，定時時間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影響。有些特殊的時間繼電器結構復雜，維護不方便。而可編程程序控制器使用半導體集成電路作為定時器，時基脈沖由晶體震蕩器產生，精度相當高并且定時時間長，定時范圍廣。</p><p>　　(4) 可靠性和維護性</p><p>　　繼電接觸式控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，連線也多。觸點在開閉時會受到電弧的損壞，壽命短。因而可靠性和維護性差。</p&g

44、t;<p>　　PLC采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，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，并隨時顯示給操作人員，還能動態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調試和維護提供了方便。</p><p>　　總之，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，設計施工周期短，調試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。</p&

45、gt;<p>　　2．PLC與單片機比較</p><p>　　單片機具有結構簡單，使用方便，價格比較便宜等優(yōu)點，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。但是，單片機不是專門針對工業(yè)現(xiàn)場的自動化控制而設計的，所以它與PLC比較起來有以下缺點：</p><p>　　(1) 單片機不如PLC容易掌握</p><p>　　使用單片機來實現(xiàn)自動控制，一般要使用微處理器的匯編

46、語言編程。這就要求設計人員要有一定的計算機硬件和軟件知識。對于那些只熟悉機電控制的技術人員來說，需要進行相當長一段時間系統(tǒng)地學習單片機的知識才能掌握。</p><p>　　而PLC采用了面向操作者的語言編程，如梯形圖、狀態(tài)轉移圖等，對于使用者來說，無需了解復雜的計算機知識，而只要用較短時間去熟悉PLC的簡單指令系統(tǒng)及操作方法，就可以使用和編程。</p><p>　　(2) 單片機不如PLC

47、使用簡單</p><p>　　使用單片機來實現(xiàn)自動控制，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)場與單片機的連接，輸出帶負載能力、接口的擴展，接口的工作方式等。除了要進行控制程序的設計，還要在單片機的外圍進行很多硬件和軟件工作，才能與控制現(xiàn)場連接起來，調試也較繁瑣。</p><p>　　而PLC的輸入/輸出接口已經做好，輸入接口可以與無外接電源的開關直接連接，非常方便。輸出接

48、口具有一定的驅動負載能力，能適應一般的控制要求。而且，在輸入接口、輸出接口，由光電耦合器件，使現(xiàn)場的干擾信號不容易進入PLC。</p><p>　　(3) 單片機不如PLC可靠使用單片機進行工業(yè)控制，突出的問題就是抗干擾性能較差。而PLC是專門用于工程現(xiàn)場環(huán)境中的自動控制，在設計和制造過程中采取了抗干擾性措施，穩(wěn)定性和可靠性較高。</p><p>　　通過上面的比較，針對組合機床的電氣控制

49、系統(tǒng)，雖然PLC的價格高一些，但良好的穩(wěn)定性和高度的可靠性可確保機床在加工零件時的精度，所以決定采用PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。</p><p>　　第3章 電氣控制系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　3.1 選擇PLC機型</p><p>　　合理選擇PLC的型號，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術經濟指標起著重要作用。選擇機型的基本原則是在功能滿足要求的前提下，保證可靠，維護

50、使用方便以及最佳功能價格比。</p><p><b>　?。?） 結構選擇</b></p><p>　　PLC主要有整體式和模塊式。</p><p>　　整體式PLC：整體式PLC的每一個點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對小，一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定，環(huán)境條件較好，維修量較小的小型控制系統(tǒng)中。</p><p>　

51、　模塊式PLC：模塊式PLC功能擴展靈活方便。在點數(shù)上，輸入點數(shù)，輸出點數(shù)的比例，模塊的種類方面選擇余地大，且維修方便，一般用于較復雜的控制系統(tǒng)。</p><p>　　對于組合機床，選用整體式PLC較好。</p><p>　　（2） I/O點選取原則</p><p>　　PLC平均的I/O點價格比較高，因此應該合理選用PLC的I/O點數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭

52、使用的I/O點最少，但必須留有一定余量。通常I/O點數(shù)是根據(jù)被控制對象的輸入輸出信號的實際需要，再加上10%-20%的余量來確定。 </p><p>　　由PLC組成的四工位組合機床控制系統(tǒng)有輸入信號42個，均為開關量。其中檢測元件17個，按鈕開關24個，選擇開關1個。</p><p>　　電控制系統(tǒng)有輸出信號27個，其中電磁閥16個，六臺電動機的接觸器和5個指示燈。根據(jù)I/O點數(shù)的選取原

53、則考慮10%-20%的I/O點數(shù)余量輸入點數(shù)可選取46-50個輸出點數(shù)可選取29-33個。</p><p>　?。?） 確定PLC機型及擴展模塊</p><p>　　根據(jù)（1）（2）及實際PLC機型點數(shù)，選用FX2N-64MR主機和一個16點的輸入擴展模塊（FX-16EX）這樣共有輸入點（32+16）。輸出點就是主機的32。足夠可以滿足42個輸入，27個輸出的要求，而且留有一定余量。<

54、;/p><p>　　3.2 設計輸入輸出信號地址表</p><p>　　輸入輸出信號地址表是將輸入輸出列成表，給出相應的地址和名稱，以備軟件編程和系統(tǒng)調試時使用的一種表。由本設計可知控制電路中的按鈕，行程開關，檢測元件等觸點都屬于PLC的輸入設備，PLC的輸出控制對象主要是控制電路中的執(zhí)行元件，本設計主要是接觸器，電磁閥，指示燈。根據(jù)電控系統(tǒng)的輸入輸出信號表知：</p><

55、p><b>　　1 輸入元件數(shù)量</b></p><p><b>　　行程開關 12個</b></p><p><b>　　按鈕24個</b></p><p><b>　　選擇開關1個</b></p><p><b>　　檢測元件5個<

56、;/b></p><p><b>　　2 輸出元件數(shù)量</b></p><p><b>　　電磁閥16個</b></p><p><b>　　接觸器6個</b></p><p><b>　　指示燈5個</b></p><p>

57、　　根據(jù)本設計選用的PLC機型，將輸入輸出元件分配到PLC的輸入輸出接口。根據(jù)本文所給的輸入輸出元件可列下表3-1</p><p>　　表3-1 輸入輸出信號地址表</p><p>　　3.3 設計PLC控制系統(tǒng)電氣原理圖</p><p>　　I/O接口圖它反映的是PLC輸入輸出模塊與現(xiàn)場設備的連接。PLC的輸入點大部分是共點式，即所有輸入點具有一個公共端COM

58、。</p><p>　　I/O電氣接口圖如下圖3-1</p><p>　　圖3-1 I/O電氣接口圖</p><p>　　3.4 設計PLC控制系統(tǒng)操作面板</p><p>　　控制系統(tǒng)的操作面板是向PLC控制系統(tǒng)發(fā)布控制命令的主令元件組合而成的。本設計中，輸入元件共42個其中按鈕SB 24個、檢測元件YJ 5個、行程開關SQ 12個，選擇開

59、關1個，基于對機床工作方式的控制要求，面板上應設有選擇開關1SA、預停按鈕；鑒于手動調整方式下，相應按鈕發(fā)出控制命令，驅動組合機床相應部件運動，因此面板上應設相應按鈕5SB-24SB，鑒于對組合機床的啟動，停止及潤滑故障的處理控制，應在操作制面板上設有啟動按鈕2SB、總停按鈕1SB、潤滑故障切除按鈕4SB、其他輸入元件均為檢測元件，不在操作面板中設置，由上面綜述，可得控制系統(tǒng)操作面板如下圖2-2所示</p><p&g

60、t;　　圖2-2 控制系統(tǒng)的操作面板</p><p>　　圖3-2 控制系統(tǒng)操作面板圖</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　4.1 設計PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖</p><p>　　根據(jù)本設計的控制與工藝要求，按機床的動作順序及每步所完成的任務，可得工作循環(huán)流程圖如圖4-1</p><p&

61、gt;　　圖4-1工作循環(huán)流程圖</p><p>　　4.2 設計PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序</p><p>　　初始化程序主要用來處理組合機床的各種號，如啟動，預停，總停以及各種的原始信號，機床啟動前應具備的各種初始信號，工作方式選擇信號，各種復位信號，并將處理結果作為機床啟動，停止，程序轉換的依據(jù)，初始化程序一般用經驗法設計。根據(jù)控制要求，采用STL指令，來定義相應的工作方式，手動

62、，自動，利用預停按鈕來控制全自動與半自動工作狀態(tài)的切換，并利用定時器設定了潤滑電動機間歇時間，初始化程序見下圖4-2。</p><p>　　4.3 設計PLC控制系統(tǒng)手動及顯示梯形圖程序</p><p>　　本設計的手動程序與顯示程序均為用經驗法設計的梯形圖。</p><p>　　手動程序：主要在調整和檢修時使用。</p><p>　　為了對

63、滑臺的進退、上料器的進退、夾具的加緊松開等進行調整與控制，設計了相應的手動程序，設計手動程序時應注意互鎖的設計。</p><p>　　顯示程序：根據(jù)機床的工作狀態(tài)，驅動相應指示燈顯示。如手動及顯示梯形圖程序圖4-3。</p><p>　　4.4設計PLC控制系統(tǒng)狀態(tài)轉移圖與梯形圖程序</p><p>　　狀態(tài)轉移圖，它是完整地描述控制系統(tǒng)的工作過程，功能和特性的一種

64、圖形，是分析和設計電路系統(tǒng)控制程序的重要工具。本設計的狀態(tài)轉移圖按下列幾步進行的。</p><p>　　1 按組合機床的控制要求與加工工藝畫出狀態(tài)轉移圖。</p><p>　　2在畫出的狀態(tài)轉移圖上以PLC輸入點或其他元件定義狀態(tài)轉換條件。</p><p>　　3按照電控系統(tǒng)提供的電氣執(zhí)行元件功能表，在狀態(tài)流程圖上對每個狀態(tài)和動作命令配畫上實現(xiàn)該狀態(tài)或動作命令的控制

65、功能的電氣執(zhí)行元件，并以對應的PLC輸出點的編號定義這些電氣執(zhí)行元件。</p><p>　　由狀態(tài)轉移圖易的相應的梯形圖程序，它們二者是一一對應關系，梯形圖程序請見圖4-4。</p><p>　　圖4-2 設計PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序</p><p>　　圖4-3 PLC控制系統(tǒng)手動及顯示梯形圖程序</p><p>　　圖4-4 PLC

66、控制系統(tǒng)梯形圖程</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　PLC作為新一代的工業(yè)控制裝置，具有開發(fā)柔性好，接線簡單，安裝方便，抗干擾性強等特點，用它來控制四工位組合機床這樣復雜的生產設備，是理想的選擇。PLC 的采用,降低了機床的故障率,節(jié)省了大量的維修費用,提高了整機的可靠性，保證了工件的精度要求。</p><p>

67、;　　通過此次畢業(yè)設計使我加深了對PLC的理解，了解了其型號規(guī)格并能正確使用。掌握了PLC的基本原理及編程方法，能夠根據(jù)工藝過程和控制要求進行系統(tǒng)設計和編制應用程序。熟悉了典型設備電氣控制系統(tǒng)，具有了從事電氣設備安裝調試、維修管理等方面的能力。提高了設計和改進一般機械設備電氣控制的基本能力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 段

68、蘇 提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的設計因素 電氣傳動 2003</p><p>　　[2] 張筱琪 機電設備控制基礎 北京：中國人大出版社 2000</p><p>　　[3] 王兆義 小型可編程控制器實用技術 北京：機械工業(yè)出版社 1997</p><p>　　[4] 三菱公司編1FX系列可編程序控制器使用說明及編程手冊 1998</p&g

69、t;<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此論文完成之際，我要深深地感謝所有在學習和生活上給予過關心和幫助的人們!</p><p>　　首先，要衷心感謝我的指導教師xx老師。今天我能夠順利完成論文的寫作，無不凝聚著xx老師的心血與汗水。xx老師在論文的選題，研究方案的確定以及具體的實施過程都給予了周密的指導，他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度

70、和系統(tǒng)的科研思路讓我受益終生。同時，他平易近人、認真的對待他的每一位學生也給我留下了深刻的印象!</p><p>　　感謝指導老師,在本文寫作過程中給予了我很多建設性的建議!</p><p>　　感謝周圍同學在學習過程中給予我的建議和幫助，在論文寫作過程中給與我的鼓勵和幫助，同窗共讀的情誼我將永遠銘記于心!</p><p>　　在論文工作的過程中,xx公司為我的課題