機(jī)械電子工程畢業(yè)論文-c1312型自動(dòng)車床的plc改造設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　C1312型自動(dòng)車床的PLC改造設(shè)計(jì)</p><p><b>　　誠信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的

2、指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： C1312型自動(dòng)車床的PLC改造設(shè)計(jì) </p><p><

3、;b>　　1．課題意義及目標(biāo)</b></p><p>　　C1312型自動(dòng)車床主要的加工對(duì)象是小型軸類零件。車床的運(yùn)動(dòng)包括：工件的夾緊與放松，主軸的旋轉(zhuǎn)，前、后及上刀架的徑向進(jìn)給及快退，轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位、進(jìn)給及快退等。</p><p>　　本課題要求對(duì)C1312車床進(jìn)行PLC控制，改造后的車床可手動(dòng)操作，用以對(duì)各運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行位置調(diào)整?？删幊绦蚩刂破餍吞?hào)可自定。</p&

4、gt;<p><b>　　2．主要內(nèi)容</b></p><p>　　本課題要求學(xué)生在熟悉掌握C1312型自動(dòng)車床的工作原理及工作循環(huán)的基礎(chǔ)上，了解并掌握可編程序控制器的相關(guān)知識(shí)及使用；根據(jù)C1312型自動(dòng)車床運(yùn)動(dòng)循環(huán)完成PLC程序設(shè)計(jì)。使其完成自動(dòng)循環(huán)過程：工件送料、夾緊→主軸旋轉(zhuǎn)→前后刀架徑向進(jìn)給進(jìn)行加工→加工完畢，前后刀架退回→轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位、進(jìn)給→加工完畢，轉(zhuǎn)塔刀架退回→

5、主軸停轉(zhuǎn)，切斷刀橫向進(jìn)給切斷工件→工件松開→主軸箱后退→切斷刀快退→工件又送料夾緊，重復(fù)上述循環(huán)至棒料用完，將最后一個(gè)工件加工完畢后，機(jī)床自動(dòng)停車。</p><p><b>　　3．主要參考資料</b></p><p>　　[1] 余英良.金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2001</p><p>　　[2] 程先平.機(jī)電傳動(dòng)

6、與控制，華中科技大學(xué)出版社，2010.9</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　審核人： 年 月 日</p><p>　　C1312型自動(dòng)車床的PLC改造設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：C1312型自動(dòng)車床是一類依靠凸輪，定時(shí)輪

7、等機(jī)械裝置控制自身循環(huán)的自動(dòng)機(jī)床。該機(jī)床適合加工直徑在12mm以下的軸類零件，其運(yùn)動(dòng)包括：夾料送料，前后刀架的進(jìn)給，回轉(zhuǎn)刀架的轉(zhuǎn)位進(jìn)給，切斷刀架的切斷運(yùn)動(dòng)等。本設(shè)計(jì)在研究了C1312型自動(dòng)車床的傳動(dòng)與控制系統(tǒng)以及它的工作循環(huán)后，根據(jù)課題要求，得出了需要的輸入輸出點(diǎn)，從PLC的小型機(jī)中選擇S7-200CPU226對(duì)車床進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。通過對(duì)機(jī)床的改造，能夠簡(jiǎn)化機(jī)床電氣電路，降低故障率，使維修維護(hù)更加方便。</p><p&

8、gt;　　關(guān)鍵詞：C1312型自動(dòng)車床，PLC，控制，傳動(dòng), 改造設(shè)計(jì)</p><p>　　The Design of PLC for C1312 Automatic Lathe</p><p>　　Abstract: C1312 type automatic lathe is a kind of automatic machine that relys on mechanical equ

9、ipment like cam, timing wheel to control its circulate. The machine is suitable for producting shaft parts that diameter is 12mm or less. Its activities include: the material feeding and clamping, before and after turret

10、’s feeding, rotary turret’s transposition and feeding, cutting off turret’s cutting off movement, and so on. I acquire input and output points according to the requirements of the subj</p><p>　　Keywords: C13

11、12 type automatic lathe, PLC, control, drive, retrofit design</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)目的及意義1</p><p>　　1.2

12、 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1</p><p>　　1.2.1 PLC研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2 機(jī)床現(xiàn)狀1</p><p>　　2 C1312型自動(dòng)車床3</p><p>　　2.1 C1312型單軸六角自動(dòng)車床簡(jiǎn)介3</p><p>　　2.2 機(jī)床的傳動(dòng)與控制系統(tǒng)4</p>

13、<p>　　2.2.1 主運(yùn)動(dòng)6</p><p>　　2.2.3輔助運(yùn)動(dòng)6</p><p>　　2.2.4 分配軸7</p><p>　　2.2.5 回轉(zhuǎn)刀架高速鉆孔附件7</p><p>　　3 可編程控制器PLC8</p><p>　　3.1 PLC的簡(jiǎn)介8</p>&l

14、t;p>　　3.2 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別14</p><p>　　3.3 PLC的編程語言15</p><p>　　3.3.1 梯形圖(LAD)15</p><p>　　3.3.2 語句表(STL)16</p><p>　　3.3.3 順序功能流程圖(SFC)17</p><p>　　

15、3.3.4 功能塊圖（FBD）17</p><p>　　4 PLC的基本指令及程序設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1 PLC基本邏輯指令19</p><p>　　4.2 定時(shí)器22</p><p>　　4.3 PLC程序設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.3.1 C1312型自動(dòng)車床的PLC改造設(shè)計(jì)

16、的工作描述23</p><p>　　4.3.2 任務(wù)分析24</p><p>　　4.3.3 編制程序進(jìn)行改造26</p><p><b>　　5 結(jié)論38</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　致 謝

17、40</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)目的及意義</p><p>　　在PLC沒有產(chǎn)生之前，中國(guó)傳統(tǒng)的機(jī)床控制系統(tǒng)是繼電器控制系統(tǒng)，相對(duì)現(xiàn)在PLC控制系統(tǒng)來說它有很多的弊病主要包括：接線繁瑣，維修麻煩，而且占地面積比較大，需要更多的人力，這樣的系統(tǒng)在現(xiàn)代化的潮流下已經(jīng)處于淘汰

18、邊緣。然而PLC卻有許多滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需要的特性：體積小，編程簡(jiǎn)單，維修方便，更重的是自動(dòng)化水平高能節(jié)省很多的人力資源。因此用PLC改造機(jī)床已經(jīng)是不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)代潮流，更加符合現(xiàn)代化建設(shè)的控制需求。目前已經(jīng)用 PLC 控制改造的傳統(tǒng)機(jī)床 , 穩(wěn)定性很好、生產(chǎn)效率變高，而且設(shè)備故障率低, 運(yùn)行效果好。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展</p><p>　　1.2.1 PLC研究

19、現(xiàn)狀 </p><p>　　在中國(guó)，PLC技術(shù)尚未成熟，雖然也有幾十家廠家致力于PLC的生產(chǎn)，但生產(chǎn)規(guī)模小，運(yùn)行不如國(guó)外一些名牌穩(wěn)定，或者只是一些進(jìn)行仿造、組裝的。 盡管中國(guó)在PLC生產(chǎn)技術(shù)方面有些差距，但這并不妨礙PLC在中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展，每年中國(guó)都有十幾萬套的PLC產(chǎn)品購進(jìn)，應(yīng)用在我國(guó)的各行各業(yè)。 世界各地著名的PLC基本上在中國(guó)都有自己發(fā)展好的領(lǐng)域，都以它們擅長(zhǎng)的方面為中國(guó)PLC的應(yīng)用作著巨大的貢獻(xiàn)。例如小型

20、機(jī)方面，中國(guó)采用日本的PLC較多，而大中型的PLC一般采用歐美的更多。日本的小型PLC機(jī)型價(jià)格比較便宜，靈活性好，而歐美的大中型機(jī)在計(jì)算機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面明顯更好。</p><p>　　1.2.2 機(jī)床現(xiàn)狀</p><p>　　在機(jī)器制造業(yè)的大多數(shù)工廠中，由于產(chǎn)品品種多，批量不大，變化頻繁以及加工精度要求高等原因，如果仍舊使用原有的自動(dòng)機(jī)床，則已不再適應(yīng)。這是因?yàn)楦鼡Q加工對(duì)象時(shí)所需要的

21、調(diào)整時(shí)間太長(zhǎng)，而且加工精度也已不能滿足日益提高的要求。自五十年代初期數(shù)字控制機(jī)床問世以來，至今已取得很大進(jìn)展，由于它從結(jié)構(gòu)上保證了較高的加工精度，而且在更換加工對(duì)象時(shí)調(diào)整簡(jiǎn)便迅速，具有較大的靈活性和通用型，因此能夠滿足單件、小批量生產(chǎn)中切削加工自動(dòng)化的需要。但是數(shù)字化程序控制的機(jī)床需要很大的成本，而且機(jī)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量比較高，維修不方便，因此在使用時(shí)必須充分考慮是否劃算?，F(xiàn)在的控制技術(shù)都已計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)路為核心，才更符合時(shí)代的需求，綜合

22、資源、技術(shù)等方面的因素，對(duì)機(jī)床進(jìn)行PLC改造設(shè)計(jì)才是中國(guó)機(jī)床最好。</p><p>　　2 C1312型自動(dòng)車床</p><p>　　2.1 C1312型單軸六角自動(dòng)車床簡(jiǎn)介</p><p>　　C1312型自動(dòng)車床主要用于加工棒料直徑在12mm以下的零件。機(jī)床的外形如圖2.1所示。床身固定在底座1上。它的左上方固定著主軸箱2和輔助電動(dòng)機(jī)4，其右側(cè)裝有前刀架5，

23、后刀架7，切斷刀架6，用于切斷以及成型車削切槽等工作。床身的右上方是用于縱向進(jìn)給的回轉(zhuǎn)刀架8，在其圓柱面上有6個(gè)刀具的安裝孔，每個(gè)孔可以裝夾一組刀具，分別用于進(jìn)行攻內(nèi)螺紋、套外螺紋、鉸孔、擴(kuò)孔、鉆孔、車外圓等工作。分配軸3裝在床身的前面和后面，其上裝有定時(shí)輪和凸輪。它們主要用來控制機(jī)床的各個(gè)部件的加料送料，定轉(zhuǎn)離合器的接通，回轉(zhuǎn)刀架的轉(zhuǎn)位進(jìn)給，前后刀架的進(jìn)給，上刀架的切斷運(yùn)動(dòng)等，使其工作能夠完成自動(dòng)循環(huán)。</p><

24、p><b>　　圖2.1機(jī)床外形圖</b></p><p>　　C1312型自動(dòng)機(jī)床的主要技術(shù)規(guī)格如下：?jiǎn)渭庸r(shí)間2~180s，加工螺紋最大直徑M8，鉆孔最大直徑8mm，高速鉆孔最大直徑4mm，車削最大長(zhǎng)度50mm，最大送料長(zhǎng)度60mm，最大加工棒料直徑12mm。圖2.2是C1312型自動(dòng)車床各個(gè)刀架的主要技術(shù)參數(shù)。</p><p>　　圖 2.2 刀架主要

25、技術(shù)參數(shù)</p><p>　　2.2 機(jī)床的傳動(dòng)與控制系統(tǒng) </p><p>　　在每個(gè)自動(dòng)循環(huán)的工作過程中機(jī)床會(huì)完成一個(gè)工件的加工。在這個(gè)過程中，機(jī)床的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件將按照順序依次進(jìn)行以下工作：工件送料，并由回轉(zhuǎn)刀架的擋料桿來控制送料長(zhǎng)度、工件夾緊、主軸旋轉(zhuǎn)、前后刀架徑向進(jìn)給進(jìn)行加工、前后刀架快速退回、回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位、回轉(zhuǎn)刀架進(jìn)給、回轉(zhuǎn)刀架快速退回、主軸停轉(zhuǎn)，切斷刀切斷工件、工件松開、

26、主軸箱后退、切斷刀后退、工件送料夾緊……回轉(zhuǎn)刀架最多可以轉(zhuǎn)位六次，當(dāng)然，在工件比較簡(jiǎn)單的情況下，也可以通過調(diào)整機(jī)床使回轉(zhuǎn)刀架只轉(zhuǎn)位三次，每次轉(zhuǎn)角120。在回轉(zhuǎn)刀架工作工程中，其余三個(gè)刀架，也可以分別對(duì)工件加工；在加工完成后，上刀架上的切斷刀切斷工件，此時(shí)，機(jī)床上的托盤會(huì)抬起讓切下的工件通過托盤掉入成品盒，這樣工件和切屑就會(huì)分開。切斷刀之后會(huì)快速退回，緊接著開始下一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)。</p><p>　　機(jī)床通過相應(yīng)

27、的機(jī)械傳動(dòng)與控制系統(tǒng)來完成自動(dòng)工作循環(huán)，從圖2.3（a）、（b）可以完整清晰的了解在工作過程中各運(yùn)動(dòng)部件相互之間的聯(lián)系。</p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　?。╞）</b></p><p>　　圖2.3 C1312型自動(dòng)車床的傳動(dòng)控制系統(tǒng)</p><p><

28、b>　　2.2.1 主運(yùn)動(dòng)</b></p><p>　　主電動(dòng)機(jī)和主軸是主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩端。其傳動(dòng)線路表達(dá)式為：</p><p><b>　　主電動(dòng)機(jī)——</b></p><p>　　電磁離合器M接通，主軸正轉(zhuǎn)（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)），高轉(zhuǎn)速，主要進(jìn)行鉆孔及車外圓等工作。但需要注意的是，普通車床主軸的正轉(zhuǎn)方向與其正好相反。電磁離合器M

29、接通，主軸反轉(zhuǎn)（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)），低轉(zhuǎn)速。主要進(jìn)行螺紋加工。</p><p>　　掛輪A/B用來調(diào)整主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，掛輪C/D用來調(diào)整正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的速比。機(jī)床一般會(huì)有四對(duì)掛輪：49/43,54/38,59/33,64/28,在A/B和C/D掛輪的齒數(shù)重復(fù)時(shí)，需要訂購特殊的齒輪做準(zhǔn)備。</p><p><b>　　2.2.3輔助運(yùn)動(dòng)</b></p><p&g

30、t;　　輔助軸1擁有恒定的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速，它是由功率為0.6kw轉(zhuǎn)速為1420rpm的輔助電動(dòng)機(jī)經(jīng)蝸桿渦輪副（傳動(dòng)比為2/24）傳動(dòng)。其轉(zhuǎn)速 n=1420 </p><p>　　可以得出輔助軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)需要0.5秒。而且輔助軸只能向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，不然會(huì)釀成機(jī)床事故?？梢栽谳o助軸上裝上保險(xiǎn)銷，這樣在機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，保險(xiǎn)銷會(huì)被剪斷，避免事故的發(fā)生。</p><p>　　一共有四個(gè)牙嵌式的

31、離合器,,,從左至右依次裝在輔助軸上。離合器可以手動(dòng)接通或脫開機(jī)床的自動(dòng)控制系統(tǒng)。脫開后，輔助軸和分配軸的運(yùn)動(dòng)將由手輪R控制，而輔助電動(dòng)機(jī)將不再控制輔助軸和分配軸，。送料夾料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)由定轉(zhuǎn)離合器來接通，當(dāng)接通時(shí)，輔助軸的運(yùn)動(dòng)通過齒輪42/42使軸2回轉(zhuǎn)一周，馬上自動(dòng)脫開。送料鼓輪和夾料鼓輪在軸上回轉(zhuǎn)時(shí)，送料和夾料機(jī)構(gòu)通過杠桿來操縱夾送料動(dòng)作?；剞D(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)由定轉(zhuǎn)離合器來接通，當(dāng)接通時(shí)，輔助軸的運(yùn)動(dòng)通過齒輪副32/72、72/32及錐

32、齒輪副32/32使軸V完成一次回轉(zhuǎn)，馬上自動(dòng)脫開。軸V回轉(zhuǎn)一周，回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位一次。定時(shí)輪G及F上的擋塊經(jīng)過杠桿操縱及的接通。，接通一次，輔助軸就會(huì)回轉(zhuǎn)一周而停止，因此在0.5秒內(nèi)送夾料，回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位都會(huì)完成。</p><p><b>　　2.2.4 分配軸</b></p><p>　　分配軸共有兩部分：軸3和軸4。它們由錐齒輪38/38相互連接，動(dòng)作同步進(jìn)行。自動(dòng)車床

33、由分配軸發(fā)令，在自動(dòng)循環(huán)過程中，分配軸上的凸輪和定時(shí)輪發(fā)出指令使機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。機(jī)床完成一次工作循環(huán)，分配軸就回轉(zhuǎn)一周。也就是說分配軸回轉(zhuǎn)一周剛好是一個(gè)自動(dòng)循環(huán)時(shí)間T(s)。</p><p>　　分配軸通過輔助軸經(jīng)蝸輪蝸桿副2/40、配換齒輪a/b,c/d、齒輪45/67來分配運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)速為2rps的輔助軸在一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間T內(nèi)共轉(zhuǎn)2T轉(zhuǎn)。即分配軸轉(zhuǎn)一周，輔助軸轉(zhuǎn)2T轉(zhuǎn)。則分配軸運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)平衡方程式是：<

34、;/p><p>　　2T×45/67××2/40×38/38=1</p><p>　　化簡(jiǎn)后可得：=15/T</p><p>　　已知機(jī)床的單件工時(shí)為2～180s，因此在需要調(diào)整機(jī)床時(shí)，可以由分配軸配換齒輪的齒數(shù)來確定。</p><p>　　分配軸3上一共裝有3個(gè)定時(shí)輪N、G、F和3個(gè)平板凸輪M、L、H；主

35、軸變速箱中有兩個(gè)電磁離合器M、M，可以由定時(shí)輪N通過主軸變向開關(guān)來接通，從而控制主軸的轉(zhuǎn)向。定時(shí)輪G側(cè)面裝有兩個(gè)擋塊，分別用于操縱送夾料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和使工件落入成品盒?；剞D(zhuǎn)刀架的轉(zhuǎn)位可以由定時(shí)輪F通過接通來控制。平板凸輪M、L、H通過1:1的杠桿來操縱前后刀架和上刀架的進(jìn)給、快進(jìn)快退運(yùn)動(dòng)。分配軸4上有一個(gè)平板凸輪E，經(jīng)1:1的杠桿、齒條、扇形齒輪來傳動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架溜板的進(jìn)給及快進(jìn)快退運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　生產(chǎn)時(shí)需

36、要根據(jù)工件的形狀和加工要求通過計(jì)算來設(shè)計(jì)和制造凸輪以及定時(shí)輪上擋塊的位置。</p><p>　　2.2.5 回轉(zhuǎn)刀架高速鉆孔附件</p><p>　　機(jī)床對(duì)一般孔進(jìn)行加工時(shí)，主軸正轉(zhuǎn)（順時(shí)針），要采用左旋的鉆頭。對(duì)小孔進(jìn)行加工時(shí)，切削速度需要提高，因此可以在回轉(zhuǎn)刀架內(nèi)安裝高速鉆孔附件。它的動(dòng)力由輔助電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，然后經(jīng)接通鏈輪18/9，齒輪47/26，錐齒輪35/16以及25/12倆帶動(dòng)鉆

37、頭的旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　3 可編程控制器PLC</p><p>　　3.1 PLC的簡(jiǎn)介</p><p>　　在以前機(jī)械設(shè)備的控制裝置主要是繼電器控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要是由導(dǎo)線將及繼電器、接觸器、電子元器件連接起來完成對(duì)設(shè)備的控制。由于它價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單又比較容易掌握，能夠在特定要求下滿足人們的控制要求。但是這些裝置接線繁瑣，占地面積較大，又容易

38、出現(xiàn)故障，更重要的是當(dāng)更換生產(chǎn)工藝時(shí)，又需要重新接線，變換元器件，線頭容易老化，使用起來并不能達(dá)到人們眼中靈活簡(jiǎn)單的要求。20世紀(jì)中期，為了迎合市場(chǎng)小批量，多品種的生產(chǎn)方式，原先的生產(chǎn)方式已經(jīng)不符合社會(huì)發(fā)展的需要，在這種背景下就更加凸顯了繼電器控制系統(tǒng)的不足。1968年美國(guó)通用汽車公司公開招標(biāo)新的生產(chǎn)設(shè)備來應(yīng)對(duì)未來的挑戰(zhàn)，希望可以設(shè)計(jì)出新的控制裝置中來取代繼電器控制裝置，并要求具有計(jì)算機(jī)靈活方便的特點(diǎn)，來適應(yīng)改變生產(chǎn)工藝的需要。并提出1

39、0項(xiàng)指標(biāo):</p><p>　　(1) 占地面積小;</p><p>　　(2) 能夠方便簡(jiǎn)單的擴(kuò)展容量;</p><p>　　(3) 要有大于4KB用戶存儲(chǔ)器容量;</p><p>　　(4) 由計(jì)算機(jī)控制各種數(shù)據(jù);</p><p><b>　　(5) 體積小；</b></p>&

40、lt;p>　　(6) 成本相對(duì)繼電器控制裝置要便宜；</p><p>　　(7) 可靠性要高;</p><p>　　(8) 編程必須簡(jiǎn)單，修改程序方便;</p><p>　　(9) 維修方便，簡(jiǎn)單易懂;</p><p>　　(10) 輸入輸出電源要為市電，負(fù)載電流大于2A，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器和電磁閥等;</p><p&

41、gt;　　1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)根據(jù)這一設(shè)想，研制出了一種新的控制裝置，并很快在GM公司的一條汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線上運(yùn)行成功。人們把這種可以通過編程改變控制以及可以邏輯控制的新型控制器稱為可編程邏輯控制器(programmable logic controller)，簡(jiǎn)稱PLC。</p><p>　　PLC由很多種定義。其中比較認(rèn)可的一種定義是:可編程控制器是在適應(yīng)工業(yè)發(fā)展需求而設(shè)計(jì)制造的一種數(shù)字控制系

42、統(tǒng)，它內(nèi)部的存儲(chǔ)器可以用來定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制、邏輯運(yùn)算等，并依靠輸入輸出點(diǎn)來完成對(duì)生產(chǎn)動(dòng)作的控制。這種可編程序控制器具有抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣泛等特點(diǎn)。 </p><p>　　PLC總的發(fā)展趨勢(shì)是向小型化，智能化，集成化，靈敏度高，體積小，容量大的方面發(fā)展。由于PLC這么多的優(yōu)點(diǎn)，很快在世界各地流行起來。近些年計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，在很多地方都

43、會(huì)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)，PLC也依靠計(jì)算機(jī)的發(fā)展，不斷發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)更新?lián)Q代了五次，而且大多數(shù)企業(yè)在選擇工業(yè)控制裝置時(shí)優(yōu)先考慮的是用PLC控制裝置。近些年來，PLC以其全面的功能和技術(shù)的成熟，已經(jīng)成為自動(dòng)化工業(yè)的支柱。</p><p>　　由于PLC技術(shù)發(fā)展迅速全面，已經(jīng)不是剛開始出現(xiàn)時(shí)單一的邏輯控制功能，因此仍然用可編程控制器來描述這種多功能全面的裝置已經(jīng)不再適合。1980年，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)給它一個(gè)新

44、的名稱“programmable controller"，簡(jiǎn)稱PC。 然而PC在中國(guó)是個(gè)人計(jì)算機(jī)(personal computer)的縮寫，為了防止術(shù)語出重復(fù)，按照時(shí)間優(yōu)先原則，PC仍表示個(gè)人計(jì)算機(jī)，而PLC繼續(xù)表示這種多功能的邏輯控制器控制器。本文也用PLC來表示這種全面的控制器。</p><p>　　經(jīng)過不斷發(fā)展的PLC在航天、冶金、建材、化工、機(jī)械等行業(yè)發(fā)展的很好。</p><

45、;p>　　在PLC剛出來前期，由于其價(jià)格相對(duì)較高，技術(shù)不夠完善，所以其應(yīng)用范圍受到限制。但最近幾年計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展較快，使得PLC在這段時(shí)間技術(shù)也相對(duì)成熟，成本也開始下降，應(yīng)用面也越來越廣?，F(xiàn)在PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用在機(jī)械，電力，通信，冶金，化工等行業(yè)。其應(yīng)用范圍主要表現(xiàn)在5個(gè)方面：</p><p><b>　　（1）順序控制 </b></p><p>　　目前PL

46、C在順序控制方面技術(shù)比較成熟，應(yīng)用也最廣泛，例如各種自動(dòng)生產(chǎn)線或者需要順序控制的機(jī)械加工工序等。</p><p><b>　?。?）運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　PLC目前已經(jīng)有了單軸或多軸位置模塊，在描述位置精度以及進(jìn)給速度等方面更加精確。而且PLC體積價(jià)格以及靈敏度方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。</p><p><b>　?。?）過

47、程控制</b></p><p>　　PLC目前在過程控制中也設(shè)計(jì)了新型的PID模塊，這種模塊能夠控制包括溫度，流量，壓力，速度等，而且PID模塊能有更加精確的計(jì)算控制量。</p><p><b>　　（4）數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　在機(jī)械加工時(shí)，PLC在CNC系統(tǒng)中是主要的控制管理系統(tǒng)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的處理。<

48、/p><p><b>　　（5）通信網(wǎng)絡(luò)</b></p><p>　　PLC的通信主要是指PLC與計(jì)算機(jī)、數(shù)控裝置的通信，多臺(tái)PLC之間的通信以及主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O接口的通信。PLC與其他控制裝置聯(lián)系起來，可以實(shí)現(xiàn)集中管理，分散控制的生產(chǎn)模式。</p><p>　　PLC一般是從三個(gè)角度對(duì)其分類，第一是從性能高低來分，第二是從結(jié)構(gòu)來分，第三是從它所能

49、控制的規(guī)模來分。</p><p><b>　　按性能高低分類</b></p><p>　　這樣分類PLC可分為三類：低檔機(jī)、中檔機(jī)和高檔機(jī)。低檔機(jī)只有簡(jiǎn)單的控制功能和運(yùn)算能力，而且運(yùn)算效率低，輸入輸出模塊數(shù)量和種類少，只適用于簡(jiǎn)單的邏輯控制。德國(guó)西門子的S7-200系列便屬于這種。中檔機(jī)具有較強(qiáng)的控制功能和運(yùn)算能力，能夠完成許多復(fù)雜的運(yùn)算，運(yùn)算效率高，并且輸入輸出模塊

50、的數(shù)量和種類也比較多。這種機(jī)型不僅能控制簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，還能夠還能完成大規(guī)模的控制。德國(guó)西門子的S7-300系列PLC是這種機(jī)型的代表。高檔機(jī)具有更強(qiáng)大的控制能力和計(jì)算能力，除了能完成中檔機(jī)所能完成的運(yùn)算能力還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算等，同樣具有全面的輸入輸出模塊，能夠完成比中檔機(jī)更大的規(guī)模的控制。德國(guó)西門子的S7-400系列PLC是這種機(jī)型的代表。</p><p><b>　　按結(jié)構(gòu)分類 </b&g

51、t;</p><p>　　這樣分類PLC可分為兩類：整體式和組合式。 整體式的PLC是把電源、CPU、I/O系統(tǒng)、存儲(chǔ)器緊密的安裝在一起的裝置。這就相當(dāng)于一個(gè)完整的PLC,在其內(nèi)部控制量足夠的情況下能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的控制。在控制量不夠時(shí)，可以對(duì)其擴(kuò)展，但擴(kuò)展的部分是不帶CPU的。這樣由基本單元和擴(kuò)展單元組成的系統(tǒng)便是整體式結(jié)構(gòu)。整體式結(jié)構(gòu)體積小，價(jià)格便宜，易安裝，結(jié)構(gòu)緊湊。整體式結(jié)構(gòu)大部分屬于小機(jī)型。德國(guó)西門子S

52、7-200系列是整體式的代表。圖3.1為整體式PLC組合示意圖。組合式PLC 是由許多單獨(dú)的模塊組合在一起，它包含了CPU模塊、I／0模塊、電源模塊和各種功能模塊，能夠完成完整的控制功能。模塊式PLC是由各種模塊安裝在框架上。模塊插在插座上。一般大、中型PLC用模塊式PLC的比較多，也有少量小型PLC采用這種結(jié)構(gòu)的PLC來完成控制功能。圖3.2為組合式PLC組成示意圖。</p><p>　　圖3.1 整體式PLC

53、組成示意圖</p><p>　　圖 3.2 組合式PLC組成示意圖</p><p>　　（3）按I/O點(diǎn)數(shù)分類 </p><p>　　I／O點(diǎn)數(shù)在256以下為微型PLC；</p><p>　　I／O點(diǎn)九在256～1024為中型PLC；</p><p>　　I／O點(diǎn)數(shù)大于1024為大型PLC；</p>&

54、lt;p>　　I／O點(diǎn)數(shù)在4000以上為超大型PLC。</p><p>　　PLC屬于工業(yè)控制的電子計(jì)算機(jī)，和普通計(jì)算機(jī)有相同之處，又有不同的地方。相同的地方是跟普通計(jì)算機(jī)一樣屬于串行工作方式，它的CPU在不同的時(shí)間分別處理不同的任務(wù)，在一個(gè)時(shí)間只能處理一項(xiàng)任務(wù)，所有動(dòng)作都是按照順序一次完成的。但在計(jì)算機(jī)高速的運(yùn)行速度下，即使是順序動(dòng)作，時(shí)間差也幾乎沒有，感覺就是同時(shí)動(dòng)作的，但是實(shí)際的輸入輸出不是同步的，有

55、滯后。和普通計(jì)算機(jī)不同的是PLC要考慮的更多，比如信息的可靠實(shí)時(shí)性以及安裝環(huán)境等問題。 </p><p>　　PLC實(shí)現(xiàn)控制主要依靠輸入輸出信息的變換、物理實(shí)現(xiàn)的可靠。 PLC通過改變其中的程序來改變輸入輸出信息。其中PLC的程序分為兩部分一部分是廠家提供運(yùn)行平臺(tái)的程序，這屬于不能更改的程序，一部分是用戶按照自己的需求編制的程序，可以按照設(shè)計(jì)需求來更改。系統(tǒng)程序是PLC穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。</p>&

56、lt;p>　　PLC控制過程主要包括三部分：上電處理、掃描過程、出錯(cuò)處理。 圖3.3反映的是PLC實(shí)現(xiàn)控制的全過程。它也反映了信息的時(shí)間關(guān)系。</p><p>　　上電處理是指系統(tǒng)開機(jī)后會(huì)對(duì)PLC進(jìn)行初始化，過程包含一些裝置系統(tǒng)的初始化，檢查有無故障，所有指標(biāo)是否在可運(yùn)行范圍內(nèi)。</p><p>　　掃描過程是指系統(tǒng)經(jīng)過上電處理階段后進(jìn)行掃描的過程。第一步是輸入傳送、遠(yuǎn)程I/O，緊接

57、著對(duì)外設(shè)、CPU、總線服務(wù)等通信服務(wù)以及時(shí)鐘、特殊寄存器的掃描更新。如果CPU處于停止?fàn)顟B(tài)，就會(huì)進(jìn)行自診斷。若處于運(yùn)行狀態(tài)，則還要繼續(xù)執(zhí)行用戶程序和輸出處理。</p><p>　　出錯(cuò)處理是指PLC在自診斷的掃描過程中，會(huì)檢查出PLC動(dòng)作的正確與否，包括CPU、I/O、程序存儲(chǔ)器等的狀況。如果掃描過程中出現(xiàn)異常，CPU會(huì)通過特殊寄存器在顯示屏幕上顯示出錯(cuò)誤代碼，方便查詢錯(cuò)誤。當(dāng)出現(xiàn)的異常狀況屬于致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU

58、會(huì)強(qiáng)制停止，掃描也就中斷。</p><p>　　當(dāng)PLC運(yùn)行狀況良好時(shí)，掃描過程將自動(dòng)循環(huán)的進(jìn)行下去。PLC控制過程的核心包括三個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行以及輸出刷新。</p><p>　　圖3.4為PLC掃描工作過程</p><p>　　圖 3.3 PLC運(yùn)行框圖</p><p>　　圖 3.4 PLC掃描工作過程</p>&

59、lt;p>　　PLC實(shí)現(xiàn)控制的主要方式是通過不斷循環(huán)掃描程序來實(shí)現(xiàn)控制的。另外，還可以通過中斷方式來進(jìn)行控制，如運(yùn)行過程中出現(xiàn)中斷，則程序會(huì)被響應(yīng)，停止運(yùn)行。轉(zhuǎn)而去控制中斷的工作，中斷處理完后又返回到原程序運(yùn)行。</p><p>　　3.2 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別</p><p>　　PLC與繼電器控制系統(tǒng)在一定程度是很相似的，但某些方面又有明顯的不同，主要的不同表現(xiàn)在以下幾

60、個(gè)方面：</p><p>　　繼電器控制系統(tǒng)控制方法是通過硬件連接方式，用機(jī)械觸點(diǎn)的串并聯(lián)組成控制回路，這樣的控制方式接線繁瑣復(fù)雜，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，維修也不方便，更重要的是它功耗比較大，而且系統(tǒng)完成構(gòu)造后，因生產(chǎn)工藝變化需要變更控制時(shí)，不容易操作。PLC系統(tǒng)控制方法是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，通過在存儲(chǔ)器中編寫程序來達(dá)到控制的目的。這種控制方法，接線簡(jiǎn)單切少，維修方便，功耗也小，而且系統(tǒng)構(gòu)成若由于生產(chǎn)工藝變更，需要變換控

61、制時(shí)，可以通過改變程序來達(dá)到目的，簡(jiǎn)便易行。另外，它的擴(kuò)展性比較好，可以通過擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。</p><p>　　繼電器控制系統(tǒng)屬于并行工作方式，在其線圈通電后，繼電器所有觸點(diǎn)同時(shí)動(dòng)作。PLC控制系統(tǒng)屬于串行工作方式，上電處理后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)程序進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)掃描，動(dòng)作是順序執(zhí)行。</p><p>　　繼電器控制系統(tǒng)是依靠機(jī)械觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)控制的，這種方法運(yùn)動(dòng)比較慢，容易出現(xiàn)延誤，效率較低。

62、PLC控制系統(tǒng)是通過程序來控制半導(dǎo)體電路，運(yùn)行速度快，動(dòng)作迅速。</p><p>　　繼電器控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器機(jī)械觸點(diǎn)動(dòng)作的延時(shí)來實(shí)現(xiàn)控制的，而且容易受到環(huán)境的影響比如溫度、濕度等。所以繼電器控制系統(tǒng)控制精度低，容易出現(xiàn)誤動(dòng)作。而PLC是通過對(duì)程序設(shè)置預(yù)定值用半導(dǎo)體集成電路的定時(shí)器來進(jìn)行控制，定時(shí)精度高，而且修改起來也更加方便。PLC還具有精確的計(jì)數(shù)器功能，這是一般繼電器控制系統(tǒng)所沒有的。</p>

63、<p>　　繼電器控制系統(tǒng)擁有很多的機(jī)械觸點(diǎn)和導(dǎo)線連接，容易出現(xiàn)磨損，造成精確度不夠或者安全隱患。而且由于接線復(fù)雜較多，修改維護(hù)不方便。PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)核心是微電子集成電路，可靠性較高，而且還具有自診斷功能，能自己掃描出系統(tǒng)的故障，為系統(tǒng)的維護(hù)調(diào)試提供了很大的方便。圖3.5為PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較圖。</p><p>　　圖 3.5 PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)比較</p>

64、<p>　　3.3 PLC的編程語言</p><p>　　PLC為了讓人們編程時(shí)更方便，提供了不同的編程語言供人們來選擇。比較常用的有以下幾種：梯形圖（LAD）、語句表(STL)、順序功能流程圖（SFC）、功能塊圖（FBD）。</p><p>　　3.3.1 梯形圖(LAD)</p><p>　　PLC梯形圖和繼電器控制系統(tǒng)梯形圖控制的思想在很大程度

65、上是一致的。在繼電器的電氣圖基礎(chǔ)上可以編寫PLC梯形圖。所以它們?cè)谀承┓矫嬗行﹨^(qū)別，但大體上的編寫思想是一致的。圖3.6是一個(gè)典型的梯形圖舉例。左右兩邊的豎線稱為母線，中間的觸點(diǎn)是是線圈輸出和邏輯連接。梯形圖是概念上的能流，如果能流從左邊流向右邊的線圈，線圈就被接通。如果沒有流過去，則不會(huì)接通。這個(gè)能流是從左向右流，而且這個(gè)流動(dòng)方向是不能改變的。</p><p>　　梯形圖以其簡(jiǎn)單方便，易懂的特點(diǎn)，在編程語言方面

66、應(yīng)用很廣泛。</p><p>　　圖 3.6 典型梯形圖舉例</p><p>　　3.3.2 語句表(STL)</p><p>　　語句表是PLC最基本的編程語言，跟計(jì)算機(jī)語言有點(diǎn)類似，是把PLC的操作用字符給表達(dá)出來。語句表由兩部分組成，分別是操作碼和操作數(shù)。操作碼指出要干什么，操作數(shù)是要被動(dòng)作的元器件或數(shù)據(jù)。</p><p>　　下面

67、我們通過圖3.7來了解下STL 。例如，圖中的LD、OR、AND、OUT是操作碼，X400、Y430等是操作數(shù)。</p><p>　　圖 3.7 STL舉例</p><p>　　3.3.3 順序功能流程圖(SFC)</p><p>　　順序功能流程圖是依靠圖形來編程的方法，這種編程方法對(duì)一些順序控制或者有并發(fā)，選擇的系統(tǒng)比較適用。SFC編程直觀、易懂，因此動(dòng)作是

68、順序控制或者并發(fā)結(jié)構(gòu)時(shí)，比較受用戶青睞。</p><p>　　圖3.8是順序控制功能圖的一個(gè)簡(jiǎn)單例子。1、2、3、4、5、6、7、8、9、10代表一種狀態(tài)，橫杠代表轉(zhuǎn)移條件，當(dāng)狀態(tài)達(dá)到轉(zhuǎn)移條件后會(huì)跳轉(zhuǎn)到下一狀態(tài)。</p><p>　　圖 3.8 SFC簡(jiǎn)單舉例</p><p>　　3.3.4 功能塊圖（FBD）</p><p>　　功能塊

69、圖（FBD）是一種和電子線路的邏輯電路圖相似的編程語言。</p><p>　　圖3.9是FBD編程語言的一個(gè)簡(jiǎn)單舉例。</p><p>　　圖 3.9 FBD簡(jiǎn)單舉例</p><p>　　4 PLC的基本指令及程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 PLC基本邏輯指令</p><p>　　目前最受歡迎的兩種編程語言

70、是梯形圖和語句表，而且它們之間有一定的聯(lián)系。下面我將以S7-200系列PLC為例介紹LAD和STL兩種編程語言，來熟悉PLC的指令。梯形圖主要的兩部分是觸點(diǎn)和線圈。圖4.1為物理繼電器和PLC繼電器的的表示方法。</p><p>　　圖 4.1物理繼電器和PLC繼電器的的表示方法</p><p>　?。?） 邏輯取反和線圈驅(qū)動(dòng)指令</p><p>　　LD: 取指令

71、。主要是在網(wǎng)絡(luò)塊邏輯運(yùn)算開始時(shí)連接動(dòng)合觸點(diǎn)和母線。</p><p>　　LDN：取反指令。主要是在網(wǎng)絡(luò)塊邏輯運(yùn)算開始時(shí)連接動(dòng)斷觸點(diǎn)和母線。</p><p>　　=（OUT）： 線圈驅(qū)動(dòng)指令</p><p>　　圖4.2為L(zhǎng)D、LDN、=電路。</p><p>　　LD、LDN的操作數(shù)有：L、S、V、C、T、SM、M、Q</p>

72、<p>　　OUT的操作數(shù)有：L、S、V、C、T、SM、M、Q</p><p>　　LD、LDN不僅在網(wǎng)絡(luò)塊開始時(shí)能用而且在分支電路開始時(shí)也能用；=指令在一個(gè)電路中可以連續(xù)使用不止一次；同一個(gè)元器件在一個(gè)程序中不能使用雙向圈即只能使用一次。</p><p>　　圖4.2 LD、LDN、=電路</p><p>　?。?） 觸點(diǎn)串聯(lián)指令（A、AN）</p

73、><p>　　A:與指令。主要是串聯(lián)單個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)和其他程序段。</p><p>　　AN:與反指令。主要是串聯(lián)單個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)和其他程序段。</p><p>　　A、AN的操作數(shù)包括:、L、S、V、C、T、SM、M、Q、I。</p><p>　　這兩個(gè)指令是可以連續(xù)使用的單個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)聯(lián)結(jié)指令。</p><p>　　圖4.3 為

74、A、AN電路</p><p>　　圖4.3 A、AN電路</p><p>　?。?）觸點(diǎn)并聯(lián)指令（O、ON）</p><p>　　O: 或指令。主要是指并聯(lián)動(dòng)合觸點(diǎn)和程序段。</p><p>　　ON:或反指令。主要是指并聯(lián)動(dòng)斷觸點(diǎn)和程序段。</p><p>　　O、ON的操作數(shù)：L、S、V、C、T、SM、M、Q、I&

75、lt;/p><p>　　可以連續(xù)使用單個(gè)觸點(diǎn)的O、ON指令。</p><p>　　圖4.4 為 O、ON電路</p><p>　　圖4.4 O、ON電路</p><p>　　（4）串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令（OLD）</p><p>　　串聯(lián)電路塊是指由多個(gè)（大于兩個(gè)）觸點(diǎn)串聯(lián)組成的支路。</p><p

76、>　　OLD:或塊指令。主要指并聯(lián)連接的串聯(lián)電路塊。</p><p>　　在塊電路和網(wǎng)絡(luò)塊邏輯運(yùn)算開始都要使用LD和LDN指令。</p><p>　　OLD指令沒有操作數(shù)。</p><p>　　圖4.5為OLD電路</p><p>　　圖4.5 OLD電路</p><p>　?。?）并聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令（AL

77、D）</p><p>　　并聯(lián)電路塊是指由多個(gè)（大于兩個(gè)）觸點(diǎn)并聯(lián)組成的支路。</p><p>　　ALD:與塊指令。主要指串聯(lián)連接的并聯(lián)電路塊。</p><p>　　在塊電路開始要使用LD和LDN指令；每完成一次塊電路的串聯(lián)連接后要寫上ALD指令。</p><p>　　ALD指令沒有操作數(shù)。</p><p>　　圖4

78、.6為ALD電路</p><p>　　圖4.6 ALD電路</p><p>　　(6)復(fù)位/置位指令（R/S）</p><p>　　復(fù)位/置位指令（R/S）指令的LAD和STL形式以及功能表見圖4.7。（R/S）指令應(yīng)用如圖4.8。</p><p>　　在對(duì)位元件不復(fù)位的情況下，它被置位后，就會(huì)一直保持通電狀態(tài)：在其不置位的情況下，它被復(fù)位后

79、，就會(huì)一直保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)。</p><p>　　由于PLC的工作方式是掃描方式，所以盡管（R/S）指令使用時(shí)沒有次序的，但是后面的指令卻享有了優(yōu)先權(quán)。</p><p>　　計(jì)時(shí)器和定時(shí)器使用復(fù)位指令后，它的值就會(huì)變?yōu)?。</p><p>　　（R/S）指令的操作數(shù)有：L、S、V、SM、M、Q</p><p>　　圖4.7（R/S）指令的LAD和

80、STL形式以及功能圖</p><p>　　圖4.8（R/S）指令應(yīng)用</p><p><b>　　4.2 定時(shí)器</b></p><p>　　PLC中的定時(shí)器和繼電器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器都具有控制時(shí)間的功能，但是PLC的定時(shí)器是半導(dǎo)體集成電路構(gòu)成的，精度很高。時(shí)間繼電器是機(jī)械觸點(diǎn)控制的，精度較低。S7-200有三種定時(shí)器，分別是：接通延時(shí)定時(shí)器

81、(TON)、記憶接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）、斷開延時(shí)定時(shí)器（TOF）。</p><p>　　定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間由三個(gè)因素決定：實(shí)際定時(shí)時(shí)間T、預(yù)置值PT、分辨率S（1、10、100ms）。</p><p>　　定時(shí)器定時(shí)時(shí)間T=PT×S</p><p>　　接通延時(shí)定時(shí)器(TON)在首次掃描前，定時(shí)器處于0FF狀態(tài)，得電后，它的值從0 開始計(jì)時(shí)直到達(dá)到設(shè)定值

82、，定時(shí)器被接通，處于NO狀態(tài)。在計(jì)數(shù)到32767后，輸入端將會(huì)斷開。</p><p>　　記憶接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）是對(duì)間隔的時(shí)間段計(jì)時(shí)的定時(shí)器，第一次掃描時(shí)，定時(shí)器的狀態(tài)是之前斷電時(shí)的值，得電后開始計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值后，定時(shí)器“打開”。記憶接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）只能用復(fù)位指令復(fù)位后值才會(huì)被清為0。</p><p>　　斷開延時(shí)定時(shí)器（TOF）是在斷電后開始發(fā)生動(dòng)作計(jì)時(shí)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定

83、值后，定時(shí)器位于OFF，停止計(jì)時(shí)。具有延時(shí)斷電的功能。</p><p>　　圖4.9為定時(shí)器指令說明</p><p>　　圖4.9為定時(shí)器指令說明</p><p>　　4.3 PLC程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 C1312型自動(dòng)車床的PLC改造設(shè)計(jì)的工作描述</p><p>　　C1312型自動(dòng)車床主要

84、的加工對(duì)象是小型軸類零件。課題以下面的運(yùn)動(dòng)順序?yàn)槔f明PLC的順序改造。加工順序?yàn)椋汗ぜ土希ぜA緊，主軸旋轉(zhuǎn)，前刀架徑向進(jìn)給，前刀架快退，后刀架徑向進(jìn)給，后刀架快退，回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位，回轉(zhuǎn)刀架進(jìn)給，回轉(zhuǎn)刀架快退，切斷刀進(jìn)給，切斷刀后退，主軸停轉(zhuǎn)，夾頭松開，工件送料…… </p><p>　　本課題要求對(duì)C1312車床進(jìn)行PLC改造設(shè)計(jì)，改造后的車床可手動(dòng)操作，用以對(duì)各運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行位置調(diào)整。可

85、編程序控制器型號(hào)可自定，編程語言也可自選。</p><p>　　通過用PLC改造對(duì)C1312型自動(dòng)車床進(jìn)行順序控制，使其完成自動(dòng)循環(huán)過程：工件送料、夾緊，主軸旋轉(zhuǎn)，前后刀架徑向進(jìn)給進(jìn)行加工，加工完畢，前后刀架退回，回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位、進(jìn)給，加工完畢，轉(zhuǎn)塔刀架退回，主軸停轉(zhuǎn)，切斷刀橫向進(jìn)給切斷工件，工件松開，主軸箱后退，切斷刀快退，工件又送料夾緊，重復(fù)上述循環(huán)至棒料用完，將最后一個(gè)工件加工完畢后，機(jī)床自動(dòng)停車。</

86、p><p>　　4.3.2 任務(wù)分析</p><p><b>　　（1）PLC選型</b></p><p>　　根據(jù)大致分析得出大概需要19個(gè)輸入和22個(gè)輸出。S7-200CPU226有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，可以帶7個(gè)擴(kuò)展模塊。因此這個(gè)型號(hào)的PLC完全符合設(shè)計(jì)的要求。S7-200CPU226的擴(kuò)展模塊中型號(hào)為EM222的有8點(diǎn)DC輸出，這樣經(jīng)

87、過擴(kuò)展的PLC共有24個(gè)輸入和24點(diǎn)輸出即留下一定的可變空間又不浪費(fèi)很多，因此選用S7-200CPU226的PLC以及EM222的擴(kuò)展模塊。圖4.10為S7-200系列PLC的主要技術(shù)指標(biāo)。</p><p>　　圖 4.10 S7-200PLC主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　S7-200CPU226基本單元輸入信號(hào)的編制: I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0

88、.6、I0.7、I1.0、I1.1、I1.2、I1.3、I1.4、I1.5、I1.6、I1.7、I2.0、I2.1、I2.2、I2.3、I2.4、I2.5、I2.6、I2.7。</p><p>　　S7-200CPU226基本單元輸出信號(hào)的編制：Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.0、Q1.1、Q1.2、Q1.3、Q1.4、Q1.5、Q1.6、Q1.7。</

89、p><p>　　EM222擴(kuò)展單元輸出信號(hào)的編制：Q2.0、Q2.1、Q2.2、Q2.3、Q2.4、Q2.5、Q2.6、Q2.7。</p><p>　　表4.1 S7-200CPU226I/O分配表</p><p>　?。?）按控制要求分析車床的狀態(tài)</p><p>　　打開機(jī)床總開關(guān)后，按下送料夾頭開關(guān)（I0.1）,夾料夾頭打開，開始送料（Q

90、0.1）,送料狀態(tài)S0.1;送料過程中遇到棒料限位開關(guān)（I0.2），棒料停止送料（Q0.2）,停止送料狀態(tài)S0.2；棒料停止送料后達(dá)到轉(zhuǎn)移條件打開夾緊夾頭(I0.3),棒料夾緊（Q0.3）,棒料夾緊狀態(tài)S0.3；棒料夾緊后達(dá)到轉(zhuǎn)移條件，打開主軸開關(guān)（I0.4）,主軸旋轉(zhuǎn)（Q0.4）,主軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài)S0.4;主軸旋轉(zhuǎn)達(dá)到轉(zhuǎn)移條件，打開前刀架開關(guān)（I0.5），前刀架進(jìn)給(Q0.5),前刀架進(jìn)給狀態(tài)S0.5;前刀架進(jìn)給后，遇到限位開關(guān)（I0.6

91、）,停止進(jìn)給，前刀架開始后退（Q0.6），前刀架后退狀態(tài)S0.6;前刀架后退后遇到限位開關(guān)（I0.7），前刀架停止運(yùn)動(dòng)（Q0.7），前刀架停止運(yùn)動(dòng)狀態(tài)S0.7；前刀架停止運(yùn)動(dòng)后達(dá)到轉(zhuǎn)移條件，打開后刀架開關(guān)（I1.0），后刀架開始進(jìn)給（Q1.0）,后刀架進(jìn)給狀態(tài)S0.8；后刀架進(jìn)給遇到限位開關(guān)（I1.1），后刀架停止進(jìn)給，開始后退（Q1.1），后刀架后退狀態(tài)S0.9；后刀架后退遇到限位開關(guān)（I1.2）,后刀架停止運(yùn)動(dòng)（Q1.3）,后刀架停

92、止?fàn)顟B(tài)S1.0;后刀架停止運(yùn)動(dòng)，達(dá)到轉(zhuǎn)移條件打</p><p>　　4.3.3 編制程序進(jìn)行改造</p><p>　　選擇梯形圖編程。為了看程序清楚方便，下面的網(wǎng)絡(luò)塊梯形圖統(tǒng)一定為圖4.11。</p><p><b>　　圖4.11梯形圖</b></p><p><b>　　5 結(jié)論</b><

93、;/p><p>　　本文首先對(duì)C1312型自動(dòng)車床各個(gè)部件進(jìn)行了分析，了解了送夾料夾頭如何夾料送料，回轉(zhuǎn)刀架如何轉(zhuǎn)位，定轉(zhuǎn)離合器怎樣接通及松開等。另外，通過對(duì)機(jī)床分配軸的分析清楚了分配軸如何通過凸輪，定時(shí)輪等機(jī)械結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的分配運(yùn)動(dòng)，使機(jī)床完成自動(dòng)循環(huán)。除此之外，本文對(duì)可編程控制器(PLC)也有一個(gè)比較全面的講解，從PLC產(chǎn)生的由來，發(fā)展到它內(nèi)部的一些結(jié)構(gòu)原理，編程語言，方法等進(jìn)行了敘述。最后根據(jù)機(jī)床現(xiàn)狀不能充分滿足用

94、戶需求，需要做出改進(jìn)的地方，按照課題要求對(duì)機(jī)床進(jìn)行了PLC設(shè)計(jì)改造。但由于條件的限制，比如由于不能見到真實(shí)的機(jī)床，只能從資料上查閱以及沒有買到真實(shí)的PLC，使得課題只是理論上的成果，需要在后期的學(xué)習(xí)工作中對(duì)其實(shí)踐來發(fā)現(xiàn)它的不足，并進(jìn)行改進(jìn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 余英良.金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床[M].北京：機(jī)械工業(yè)出

95、版社,2001</p><p>　　[2] 程憲平.機(jī)電傳動(dòng)與控制[M]，華中科技大學(xué)出版社，2010.9</p><p>　　[3] 郁漢琪.可編程自動(dòng)化控制器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.10</p><p>　　[4] 陳遠(yuǎn)齡.機(jī)床電氣自動(dòng)控制[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[5]廖常初

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100、Systems[M]. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall.</p><p>　　[16]PAO P N . Manufacturing Technology Metal Cutting and Machine Tools[M]. New York: McGraw-Hill, 2009. </p><p><b>　　致 謝</b>

101、;</p><p>　　在短短幾個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，我能完成此項(xiàng)課題的研究，我很開心。在即將完成論文創(chuàng)作之際，謹(jǐn)以我內(nèi)心最真摯的言語向所有培養(yǎng)我、鼓勵(lì)我、幫助過我的人表達(dá)感謝！是你們的諄諄教誨和不計(jì)回報(bào)的犧牲幫助我一路上克服千難萬險(xiǎn)走到了今天！</p><p>　　首先我衷心的感謝我的指導(dǎo)老師梁雅琴老師，無論是開題時(shí)的迷茫還是課題研究是遇到的種種困難，您都能在我需要的時(shí)候給我無私的援助，讓我一步

102、步順利完成了設(shè)計(jì)，并且學(xué)到了許多有用的知識(shí)。在此，請(qǐng)?jiān)试S我再次以真摯的感謝送給我敬愛的梁老師，您不愧是教師的楷模！</p><p>　　其次，我要感謝在PLC方面指導(dǎo)我的王雯老師。盡管您不是我們系的老師，但是您一樣待我如自己的學(xué)生，毫無保留的對(duì)我遇到的問題進(jìn)行了解答，您的品格值得所有人敬佩！</p><p>　　最后，我要感謝我的父母，同學(xué)，老師。是父母含辛茹苦的把我撫養(yǎng)長(zhǎng)大，讓我走到了今