機(jī)電數(shù)控系畢業(yè)論文

1、<p>　　**省**機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校</p><p>　　畢 業(yè) 論 文</p><p><b>　　（2014屆）</b></p><p>　　題 目 數(shù)控機(jī)床刀架自動(dòng)循環(huán)控制</p><p>　　學(xué)生姓名 郭AA </p><p>　　學(xué)

2、 號(hào) 123456789 </p><p>　　專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) </p><p>　　班 級(jí) 高職數(shù)控一班 </p><p>　　學(xué) 院 **機(jī)電高職 </p><p>　　指導(dǎo)教師 張C &l

3、t;/p><p><b>　　2014年 4 月</b></p><p><b>　　1</b></p><p>　　**省**機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文</p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p>　　系部 專業(yè)年

4、級(jí) 學(xué)生姓名 </p><p>　　任務(wù)下達(dá)日期： 年 月 日</p><p>　　畢業(yè)論文日期： 年 月 日至 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)論文題目：</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文專題題目：

5、</b></p><p>　　畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：</p><p>　　系主任簽字： 指導(dǎo)教師簽字：</p><p><b>　　2</b></p><p>　　**省**機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文</p><p><b>　　指導(dǎo)教

6、師評(píng)閱書</b></p><p>　　指導(dǎo)教師評(píng)語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：</p><p>　　成 績： 指導(dǎo)教師簽字：</p><p>　　年

7、 月 日</p><p><b>　　3</b></p><p>　　****機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文</p><p><b>　　評(píng)閱教師評(píng)閱書</b></p><p>　　評(píng)閱教師評(píng)語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量

8、的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：</p><p>　　成 績： 評(píng)閱教師簽字：</p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　4</b></p><p>　　****機(jī)

9、電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)論文</p><p><b>　　答辯及綜合成績</b></p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　本人聲明</b></p><p>　　聲明內(nèi)容如下: 我聲明, 本論文及其設(shè)計(jì)工作是由本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的, 在完成論

10、文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p><b>　　特此聲明。</b></p><p><b>　　作 者：郭AA</b></p><p>　　日 期：2014年4月20日</p><p><b>　　6</b></p><p>　　

11、數(shù)控機(jī)床刀架自動(dòng)循環(huán)控制</p><p><b>　　丁文莉</b></p><p><b>　　09高職數(shù)控一班</b></p><p>　　摘要：目前,可編程控制器（PLC）廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床等工業(yè)控制中。數(shù)控機(jī)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(duì)各坐標(biāo)軸位置的連續(xù)控制,而順序控制包括對(duì)主軸正

12、/反轉(zhuǎn)和啟動(dòng)/停止、換刀、卡盤夾緊和松開、冷卻、尾架、排屑等輔助動(dòng)作的控制?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床采用PLC代替繼電器控制來完成邏輯控制,使數(shù)控機(jī)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，通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出來控制各

13、種類型的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程。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)化專用加工設(shè)備，這類設(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)床通常由標(biāo)準(zhǔn)通用部件和加工專用部件組合構(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。</p><p>　　關(guān)鍵詞：四方位刀架的原理；換刀的機(jī)械原理；刀架的自動(dòng)循環(huán)梯形圖</

14、p><p><b>　　7</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章機(jī)械結(jié)構(gòu)9</b></p><p>　　1.1 刀架總述9</p><p>　　1.2 換刀的機(jī)械原理10</p><

15、;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(jì)電路的步驟14</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)這類電路時(shí)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PL

16、C的組成20</p><p>　　4.1 PLC特點(diǎn)22</p><p>　　4.2 PLC概述23</p><p>　　4.3 PLC的組成24</p><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

17、發(fā)展的重點(diǎn)28</p><p>　　第五章刀架的自動(dòng)循環(huán)的梯形圖30</p><p>　　5.1 梯形圖34</p><p><b>　　結(jié) 論35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　8</b&

18、gt;</p><p><b>　　第1章 機(jī)械結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　1.1刀架總述</b></p><p>　　車床的刀架是車床的自動(dòng)換刀裝置。刀架有很多種類，有用霍爾元件檢測(cè)刀位的經(jīng)濟(jì)型刀架，有可雙向換刀帶位置編碼器的自動(dòng)刀架等，控制刀架的旋轉(zhuǎn)可使用普通異步電機(jī)或伺服電機(jī)。用霍爾元件檢測(cè)刀位信號(hào)，采

19、用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)換刀。使用刀架換刀時(shí)，換刀模塊上的刀盤一起換刀，和真實(shí)刀架同步。</p><p>　　注意：刀架在反轉(zhuǎn)鎖緊時(shí)，電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此反轉(zhuǎn)時(shí)間不可過長。否則刀架電機(jī)可能會(huì)燒壞。</p><p>　　數(shù)

20、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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jìn)行對(duì)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(yùn)動(dòng)，橫向滑板安裝在縱向滑板上，能沿縱向滑板的導(dǎo)軌進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)，刀架滑板的作用是安裝在其上的刀架刀具在加工中實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>

21、　　9</b></p><p>　　1.2換刀的機(jī)械原理</p><p>　　按下?lián)Q刀鍵或輸入換刀指令后，電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器，蝸桿帶動(dòng)渦輪，螺紋帶動(dòng)螺母刀架體松開并上抬，轉(zhuǎn)位、找刀刀架體的上方有一發(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(shí)。該刀位的傳感器件向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)將收到的實(shí)際刀位信號(hào)與指令刀位信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)兩信號(hào)相同時(shí)，說明刀架體已旋轉(zhuǎn)到

22、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(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，粗定位銷在在彈簧的作用下進(jìn)入粗定位盤的凹槽中進(jìn)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(shí)現(xiàn)精確定位，電動(dòng)機(jī)做適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。繼續(xù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)兩端面齒增加到一定夾緊力。刀架體被鎖緊時(shí)。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)</p><p>　　第二章數(shù)控車床四工位換刀裝置</p><p><

23、;b>　　2.1 刀架抬起</b></p><p>　　當(dāng)數(shù)控機(jī)裝置發(fā)出換刀指令后，電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)正常，通過套筒連軸器2使蝸桿軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)蝸輪絲杠4轉(zhuǎn)動(dòng)。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(shí)，中心軸固定不動(dòng)，蝸輪絲杠繞中心軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)蝸輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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

24、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(dòng)，當(dāng)端面齒完全脫開時(shí)轉(zhuǎn)位套正好轉(zhuǎn)過160°（如圖所示），球頭銷8在彈簧力

25、的作用下進(jìn)入轉(zhuǎn)位套9的槽中，帶動(dòng)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(dòng)時(shí)帶著電刷座10轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到程序指定的刀號(hào)時(shí)，粗定位銷15在彈簧力的作用下進(jìn)入粗定位盤6的槽中進(jìn)行粗定位，同時(shí)電刷13接觸導(dǎo)體使電動(dòng)機(jī)1翻轉(zhuǎn)。由于粗定位槽的限制，刀架體7不能轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)

26、現(xiàn)精確定位。</p><p><b>　　2.4 夾緊刀架</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時(shí)蝸輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，渦桿軸3自身轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)兩端面齒增加到一定夾緊力時(shí)，電動(dòng)機(jī)1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　譯碼裝置由發(fā)信體13.14組成，電刷13負(fù)責(zé)發(fā)信號(hào)，電刷14負(fù)責(zé)位置判斷當(dāng)?shù)都芏ㄎ怀霈F(xiàn)過位或不到位時(shí)，可松開螺母12，調(diào)好發(fā)信體11與電

27、刷14的相對(duì)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(dòng)機(jī)；2-聯(lián)軸器；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(hào)；12-螺母； </p><p>　

28、　13、14-電刷；15-粗定位銷</p><p>　　圖2-1所示為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)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(hào)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><p><b>　　12</b></p><p>　　第三章設(shè)計(jì)電路圖的步驟</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)刀架自

29、動(dòng)循環(huán)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的基本要求仍然是啟動(dòng)、停轉(zhuǎn)和反向控制，所不同的是當(dāng)?shù)都苓\(yùn)動(dòng)到位置2時(shí)能自動(dòng)地改變電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)?？傊刂茖?duì)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(duì)象的運(yùn)動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)刀架自動(dòng)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)——行程，使刀架在運(yùn)動(dòng)到位置2或1時(shí)自動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)進(jìn)行控制。通常采用直接測(cè)量位置信號(hào)的元件——行程開關(guān)來實(shí)現(xiàn)這一要求。</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)這類電路

30、時(shí)大體遵循以下步驟：</p><p>　　3.1.1 首先設(shè)計(jì)主電路因要求電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，故采用正反兩個(gè)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 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(jìn)、后退的基本控制線路。</p><p>　　3.1.3 設(shè)計(jì)控制電路的特殊部分

31、在本線路中特殊部分是指自動(dòng)循環(huán)的控制。這里采用行程開關(guān)SQ1和SQ2分別作為測(cè)量刀架運(yùn)動(dòng)到位置1和2的測(cè)量元件，由它們給出的控制信號(hào)通過接觸器作用于控制對(duì)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(dòng)按鈕并聯(lián)。這樣，當(dāng)?shù)都芮斑M(jìn)到位置2時(shí)，SQ2動(dòng)作，將KM1切斷；KM2接通，刀架自動(dòng)返回。SQ1的任務(wù)是使電動(dòng)機(jī)在刀架反向運(yùn)動(dòng)到位置1時(shí)自動(dòng)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

32、，刀架自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　13</b></p><p>　　3.1.4 設(shè)置必要的保護(hù)環(huán)節(jié)這里采用了熔斷器和熱繼電器分別實(shí)現(xiàn)短路和過載保護(hù)。</p><p>　　3.1.5 綜合審查與簡化設(shè)計(jì)線路上述設(shè)計(jì)是依據(jù)各部分的要求局部進(jìn)行的。組成一個(gè)整體控制線路后需要全面考慮，檢查其動(dòng)作是否無誤，有無寄生電路，能否進(jìn)一部減少

33、電氣元件或觸頭。</p><p>　　這樣對(duì)任何按行程控制的自動(dòng)控制線路，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，用行程作為控制信號(hào)，采用行程開關(guān)作為測(cè)量元件，再將這個(gè)變化參量反饋回來作用于控制裝置，以達(dá)到對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制的目的。</p><p><b>　　電路圖</b></p><p><b>　　14</b><

34、/p><p><b>　　電路板</b></p><p><b>　　15</b></p><p><b>　　3.2元器件的介紹</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(yùn)行的電器元件。</

35、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(huì)在電流異常升高到一定的高度和一定的時(shí)候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。熔斷切斷電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。</p><p><b>　　熔 斷 器</b></p><p><b>　

36、　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(hào)與負(fù)載端電氣隔離；</p><p>　　2、轉(zhuǎn)換。比如控制系統(tǒng)輸出信號(hào)為DC24V，但負(fù)載使用AC220V供電，對(duì)于輸入可逆；</p><p>　　3、“放大”?？刂破鬏敵龅男盘?hào)的帶負(fù)載的能力往往有限，在MA或者數(shù)A

37、的級(jí)別，如果有需要更大電流的負(fù)載，只能通過中間繼電器來轉(zhuǎn)換;</p><p>　　4、便于維護(hù)。即使是滿足負(fù)載電流要求的輸出端，但因?yàn)榧稍诳刂破鲀?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(fù)載只是繼電器的線圈，減輕了控制器輸出級(jí)的負(fù)載，從而降低損壞的幾率。而當(dāng)中間繼電器觸點(diǎn)因?yàn)轭l繁的使用損壞時(shí)，很容易通過簡單的插拔完成更換;</p><p><b>　　中

38、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通或斷開帶負(fù)載的交直流主電路或大容量控制電路的自動(dòng)化切換器，主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，此外也用于其他電力負(fù)載，如電熱器，電焊機(jī)，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

39、保護(hù)作用。接觸器控制容量大。適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件之一。</p><p><b>　　接 觸 器</b></p><p><b>　　18</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(jí)線

40、圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。</p><p><b>　　變壓器</b></p><p><b>　　19</b></p><p>　　第 四 章 PLC概述與組成</p><p>　　可編程控制器（Programmable Controll

41、er）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。</p>&

42、lt;p>　　數(shù)控機(jī)床做為自動(dòng)化控制設(shè)備，是在自動(dòng)控制下進(jìn)行工作的，數(shù)機(jī)床所受控制可分為兩類：一類是最終實(shí)現(xiàn)對(duì)各坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的“數(shù)字控制”。如：對(duì)CNC車床X軸和Z軸，CNC銑床X軸，Y軸，Z 軸的移動(dòng)距離，各軸運(yùn)行的插補(bǔ)，補(bǔ)償?shù)鹊目刂萍礊椤皵?shù)字控制”。另一</p><p><b>　　20</b></p><p>　　類為“順序控制”。對(duì)數(shù)控機(jī)床來說，“順序

43、控制”是在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，以CNC內(nèi)部和機(jī)床各行程開關(guān)，傳感器，按鈕，繼電器等的開關(guān)量信號(hào)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(yùn)行等進(jìn)行的控制。與“數(shù)字控制”比較，“順序控制”的信息主要是開關(guān)量信號(hào)。</p><p>　　常把數(shù)控機(jī)床分為“NC側(cè)”和“MT側(cè)”（即機(jī)床側(cè)）兩大部分。“NC側(cè)”包括CNC系統(tǒng)的硬件和軟件，與CNC系統(tǒng)連接

44、的外圍設(shè)備如顯示器，MDI面板等。“MT側(cè)”則包括機(jī)床機(jī)械部分及其液壓、氣壓、冷卻、潤滑、排屑等輔助裝置、機(jī)床操作面板、繼電器線路、機(jī)床強(qiáng)電線路等。PMC處于NC與MT之間，對(duì)NC和MT的輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行處理。MT側(cè)順序控制的最終對(duì)象隨數(shù)控機(jī)床的類型、結(jié)構(gòu)、輔助裝置等的不同而有很大的差別。機(jī)床結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，輔助裝置越多，最終受控對(duì)象也越多。</p><p><b>　　21</b></

45、p><p>　　4.1、PLC 的特點(diǎn) </p><p>　　1 PLC 的主要特點(diǎn) </p><p>　　4.1.1高可靠性 </p><p>　　(1）所有的I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)間常數(shù)一般為

46、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(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)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(kuò)大。 </p>

47、<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(jìn)一步提高。 </p><p>　　4.1.2豐富的I/O 接口模塊 </p><p>　　PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，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(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及

48、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(jī)對(duì)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><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)P

49、LC 的各個(gè)部件包括CPU 電源I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)由 字串1；機(jī)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>　　4.1.4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(duì)使用者來說；不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)因此很容易被一般工程技

50、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(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用時(shí)只需將現(xiàn)；場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC 相應(yīng)的I/O 端相連接即可投入運(yùn)行各種模塊上均有運(yùn)行和 字串5；故障指示裝置便于用戶了解運(yùn)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(yùn)行 <

51、/p><p>　　1）PLC 的功能 </p><p><b>　?。?） 邏輯控制 </b></p><p><b>　?。?） 定時(shí)控制 </b></p><p><b>　?。?） 計(jì)數(shù)控制 </b></p><p>　　（4） 步進(jìn)（順序）控制 &l

52、t;/p><p><b>　?。?） 數(shù)據(jù)控制 </b></p><p><b>　　23</b></p><p>　　4.2 PLC概述

53、

54、 </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)

55、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，通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)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(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修改功能。它

56、借助于軟件來實(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20000~50000h，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)語言，便于工程技術(shù)人員掌握，PLC是在按鈕開

57、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(hào)作用下進(jìn)行工作。根據(jù)信號(hào)，控制器就</p><p><b>　　24</b></p><p>　　這樣生產(chǎn)線的自動(dòng)化過程就能隨意去改變，這種性能使PLC具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　4.3 PLC的組成</p><p>　　PLC實(shí)質(zhì)

58、是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)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)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和

59、數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)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(yùn)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，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。</p><p>　　為了進(jìn)一步提高PLC的可*性，近年來對(duì)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

60、使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。</p><p><b>　　2.3.2存儲(chǔ)器</b></p><p>　　存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。</p><p><b>　　25</b></p><p&

61、gt;<b>　　2.3.3電源 </b></p><p>　　PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)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(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)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>

62、<p>　　如圖8-1所示：X地址是機(jī)床輸入到PMC的信號(hào)，Y地址是PMC輸出到機(jī)床的信號(hào)，G地址是PMC輸入到NC系統(tǒng)的信號(hào)，F(xiàn)地址是NC系統(tǒng)輸出到PMC的信號(hào)。</p><p><b>　　圖8-1</b></p><p><b>　　26</b></p><p>　　4.5、PLC程序的執(zhí)行順序<

63、/p><p>　　順序程序由兩部分組成：第1級(jí)程序部分和第2級(jí)程序部分。如圖8-2所示。</p><p><b>　　圖8-2</b></p><p>　　PMC的掃描周期是8ms。其中第一級(jí)程序在每個(gè)8ms掃描周期內(nèi)都會(huì)優(yōu)先執(zhí)行一次,而第二級(jí)程序是向CNC的調(diào)試RAM中傳送時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)第二級(jí)程序的長短被自動(dòng)分割成n等分，每8ms中掃描完第一級(jí)程序

64、后，再依次掃描第二級(jí)程序，所以整個(gè)PMC的執(zhí)行周期是n×8ms。因此如果第一級(jí)程序過長而導(dǎo)致每8ms內(nèi)掃描的第二級(jí)程序過少的話，則第二級(jí)程序被分隔的數(shù)量n就多，PMC的整個(gè)執(zhí)行周期就相應(yīng)延長。子程序是放在第二級(jí)程序之后，其是否執(zhí)行受二級(jí)程序的控制。對(duì)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(shí)使程序更加結(jié)構(gòu)化、合理化。</p><p>　　具體的PMC程序參照機(jī)床上的FAN

65、UC系統(tǒng)中的程序。</p><p><b>　　27</b></p><p>　　4.6、PLC發(fā)展的重點(diǎn)</p><p>　　4.4.1人機(jī)界面更加友好</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(tái)和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提

66、高了系統(tǒng)的性能，同時(shí)，為用戶的開發(fā)和維護(hù)降低了成本，使更易形成人機(jī)友好的控制系統(tǒng)，目前，PLC＋網(wǎng)絡(luò)＋I(xiàn)PC＋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(qiáng)</p><p>　　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(duì)開放性要求很強(qiáng)烈，現(xiàn)

67、場(chǎng)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(kuò)大各自市場(chǎng)，處于群雄割據(jù)的局面，各自發(fā)展自己的標(biāo)準(zhǔn)，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護(hù)成本。開放是發(fā)展的趨勢(shì)，這已被各廠商所認(rèn)識(shí)，形成了長時(shí)期妥協(xié)與競(jìng)爭(zhēng)的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。開放的進(jìn)程，可以從以下方面反映：<

68、;/p><p><b>　　28</b></p><p>　　(1)IEC形成了現(xiàn)場(chǎng)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(gè)經(jīng)過困難的爭(zhēng)論與妥協(xié)的成果。標(biāo)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)IEC6113

69、1-3，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(huì)推出了OPC(OLE for Process Control)標(biāo)準(zhǔn)，這

70、進(jìn)一步增強(qiáng)了軟硬件的互操作性，通過OPC一致性測(cè)試的產(chǎn)品，可以實(shí)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(jī)構(gòu)及其它設(shè)備具有了OPC功能。OPC與現(xiàn)場(chǎng)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(shì)。</p><p>　　4.4.4 PLC的功能進(jìn)一步增強(qiáng)，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(yùn)算速度、內(nèi)存、復(fù)雜運(yùn)算能

71、力均大大增強(qiáng)，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(jì)，除石化過程等個(gè)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＋I(xiàn)PC模式。</p><p><b>　　29</b></p><p>　　4.4.5 工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對(duì)PLC有重要的影響</p>

72、;<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(jìn)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(jī)制如何提高其可靠。以太網(wǎng)能否順利進(jìn)入工控領(lǐng)域，還存在爭(zhēng)論。但以太網(wǎng)在工控系統(tǒng)的應(yīng)用卻日益增多，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(dòng)循環(huán)的梯形圖</p><p&

73、gt;　　5.1信號(hào)地址、名稱和意義</p><p><b>　　30</b></p><p>　　5.1.1 自動(dòng)換到系統(tǒng)I/O口定義</p><p><b>　?。?）輸入I口</b></p><p>　　I0.0、I0.1、I0.2、I0.3:刀位檢測(cè)信號(hào);</p><p&

74、gt;　　I0.4:鎖緊到位檢測(cè)信號(hào)；</p><p>　　I2.1：機(jī)床面板上的手動(dòng)換刀鍵；</p><p>　　I2.2：零件程序中的T指令正轉(zhuǎn)信號(hào)；</p><p>　　I2.3：零件程序中的T指令反轉(zhuǎn)信號(hào)。</p><p><b>　?。?）輸出O口</b></p><p>　　Q0.4：

75、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><p><b>　　5.2梯形圖</b></p><p><b>　　32</b></p>

76、<p>　　5.3自動(dòng)換刀系統(tǒng)工作原理</p><p>　　手動(dòng)方式下，當(dāng)短促或長時(shí)間按手動(dòng)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(shí)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)到與其相鄰的一個(gè)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(cè)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(gè)工位位置輸入

77、信號(hào)檢測(cè)控制輔助繼電器M0.1，當(dāng)?shù)竭_(dá)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(dòng)方式下、網(wǎng)絡(luò)3中當(dāng)零件加工程序T正轉(zhuǎn)信號(hào)I2.2接通后，使輔助繼電器M1.2閉合，并由其自身的常開自鎖，同時(shí)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(cè)判斷其有無旋轉(zhuǎn)到該工位上，分別由I0.0、I0.1、

78、I0.2、I0.3、I0.4五個(gè)工位位置輸入信號(hào)檢測(cè)控制輔助繼電器M0.1，當(dāng)?shù)竭_(dá)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(shí)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

79、T相等。由網(wǎng)絡(luò)2中的工位檢測(cè)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(gè)工位位置輸入信號(hào)檢測(cè)控制輔助繼電器M0.1，當(dāng)?shù)竭_(dá)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)。</p><p>　　5.4自動(dòng)換刀系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)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(dòng)時(shí)間，若長時(shí)間刀架轉(zhuǎn)不到位，則

80、使輸出Q0.6閉合控制HL2閃爍報(bào)警。</p><p><b>　　34</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。利用通用PLC實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jì)。當(dāng)然，由于時(shí)間倉促，本人水平有限，本次設(shè)計(jì)還存在許多不足之處，例如在軟件的

81、設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)于刀架電路的檢修功能的設(shè)計(jì)不夠，在硬件的設(shè)計(jì)與軟件的設(shè)計(jì)在某些方面銜接不上。但由于時(shí)間有限，本人沒有考慮得到。另外，由于實(shí)際條件的限制，本設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)以前學(xué)過的理論知識(shí)起到了回顧作用，并對(duì)其加以進(jìn)一步的消化和鞏固。通過本次設(shè)計(jì)，我的知識(shí)領(lǐng)域得到了進(jìn)一步擴(kuò)展，專業(yè)技能得到了進(jìn)一步提高，同時(shí)增強(qiáng)了分析和解決工程實(shí)際

82、的綜合能力。它培養(yǎng)了我嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神以及相對(duì)應(yīng)的工程意識(shí)，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會(huì)的一次極好的演示，我十分有幸能提早把畢業(yè)設(shè)計(jì)和以后的實(shí)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(jì)離不開老師和同學(xué)的幫助.尤其

83、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(jì)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(rèn)課老師他們的幫助。</p><p><b>　　署名：丁文莉</b></p><p><b>　　35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p

84、><p>　　[1] 李*主編.機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社,2003,6:54-86 [4] 吳**.PLC控制的設(shè)計(jì)技巧.工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2003(2):61-62 [5] 趙**.可編程控制器及其應(yīng)