基于PLC的平面磨床自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造畢業(yè)論文.doc

目錄1緒論.12設(shè)計(jì)要求.23磨床的概述.23.1磨床介紹.23.2世界平面磨床發(fā)展趨勢(shì).23.2.1現(xiàn)代平面磨床的主要特點(diǎn).23.2.2發(fā)展呈現(xiàn)四大變化.33.2.3根本在于設(shè)計(jì)創(chuàng)新.44可編程序控制器（PLC）的概況.44.1PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理.44.1.1PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu).44.1.2PLC的基本工作原理.54.1.3PLC的主要功能.64.2PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì)步驟.74.3PLC的選型原則.84.3.1松下電工可編程序控制器產(chǎn)品-FP1-C24介紹.95系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì).115.1改造平面磨床的步驟.115.1.1改造方案的確定.115.1.2改造的技術(shù)準(zhǔn)備.115.1.3改造的實(shí)施.125.2用PLC改造繼電-接觸式控制系統(tǒng)的步驟.135.3控制線路控制改造要求.145.4原設(shè)備電器的工作原理.145.4.1平面磨床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式.145.4.2電氣控制線路分析.155.5分析控制對(duì)象，進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).195.6系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).206磨床改造后的調(diào)試.227結(jié)束語(yǔ).23致謝.23參考文獻(xiàn).23附錄.2511緒論現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，中、小批量零件的生產(chǎn)占產(chǎn)品數(shù)量的比例越來(lái)越高，零件的復(fù)雜性和精度要求迅速提高，傳統(tǒng)的普通磨床已經(jīng)越來(lái)越難以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已從早期降低勞動(dòng)力成本、產(chǎn)品成本，提高企業(yè)整體效率和質(zhì)量的竟?fàn)帲l(fā)展到全面滿足顧客要求、積極開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的竟?fàn)?，將面臨知識(shí)技術(shù)產(chǎn)品的更新周期越來(lái)越短，產(chǎn)品批量越來(lái)越小，而對(duì)質(zhì)量、性能的要求更高，同時(shí)社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)、綠色制造的意識(shí)不斷加強(qiáng)。因此敏捷先進(jìn)的制造技術(shù)將成為企業(yè)贏得竟?fàn)幒蜕?、發(fā)展的主要手段。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和制造自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合越來(lái)越緊密，作為自動(dòng)化柔性生產(chǎn)重要基礎(chǔ)的數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)機(jī)床中所占比例將越來(lái)越多。但新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)用高，且生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。因此對(duì)原有機(jī)床的現(xiàn)代化改造顯得尤為重要。而用PLC改造老機(jī)床有很多優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省資金，減少投資額，交貨期短機(jī)床的PLC改造，可大大減少資金的投入，同購(gòu)置新機(jī)床相比，一般可節(jié)省60%80%的費(fèi)用，改造費(fèi)用低。特別是大型、特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造，只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)，也只需花費(fèi)購(gòu)買新機(jī)床60%的價(jià)格。性能穩(wěn)定可靠因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度，且各部件已經(jīng)長(zhǎng)期磨合，使改造后的機(jī)床性能穩(wěn)定可靠，質(zhì)量好，可作為新設(shè)備繼續(xù)長(zhǎng)期使用?？沙浞煮w現(xiàn)企業(yè)自身的意愿企業(yè)與改造人員可依照實(shí)際需要和機(jī)床長(zhǎng)期使用的情況，在改造中提出對(duì)機(jī)床性能、操作與維修等方面的改進(jìn)意見(jiàn)，有權(quán)選擇機(jī)械零部件、數(shù)控系統(tǒng)、電器設(shè)備等的規(guī)格、型號(hào)、性能等?？筛鶕?jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將機(jī)床改造成具有當(dāng)今水平的設(shè)備。更有利于使用和維護(hù)由于改造前機(jī)床已使用多年，操作者對(duì)機(jī)床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時(shí)間短、見(jiàn)效快。改造的機(jī)床一經(jīng)安裝好，就可實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢圆捎米钚碌目刂萍夹g(shù)，提高生產(chǎn)效率?？筛鶕?jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時(shí)地提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率，提高設(shè)備質(zhì)量和檔次，將舊機(jī)床改成當(dāng)今水平的機(jī)床。機(jī)床經(jīng)改造后，即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高37倍。對(duì)復(fù)雜零件而言，難度越高，功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用，而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率，零件的加工精度高，尺寸分散度小，使裝配方便靈活。因此,繼電器本身固有的缺陷,給床的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了不利影響,用PLC對(duì)磨床的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢(shì)所趨1。所以我們就以平面磨床改造來(lái)介紹一下。22設(shè)計(jì)要求（1）PLC容量和性能要與任務(wù)相適應(yīng)，PLC運(yùn)行速度要滿足實(shí)時(shí)控制的要求；（2）要有原平面磨床控制原理圖、PLC硬件接線圖和梯形圖（3）要有PLC的I/O接口地址分配表；（4）系統(tǒng)具有手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換、在線監(jiān)控及在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、驅(qū)動(dòng)通風(fēng)機(jī)的電機(jī)過(guò)熱保護(hù)，故障報(bào)警等功能。3磨床的概述3.1磨床介紹磨床是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。隨著高精度、高硬度機(jī)械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長(zhǎng)。磨床是各類金屬切削機(jī)床中品種最多的一類，主要類型有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、無(wú)心磨床、工具磨床等。3.2世界平面磨床發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)今平磨的發(fā)展趨勢(shì)是轉(zhuǎn)向成形、臺(tái)階、切入、快速抖動(dòng)、三維空間曲線表面磨削加工?？梢哉f(shuō)，平磨是磨床類機(jī)床中演變潛力最大的一種機(jī)型。我國(guó)平磨制造廠應(yīng)跳出傳統(tǒng)的平面磨削的思維，轉(zhuǎn)到曲線或輪廓等非平面磨削加工的思路上進(jìn)一步發(fā)展，以形成我們自己特色的技術(shù)和產(chǎn)品.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，不久前在美國(guó)芝加哥舉行的國(guó)際制造技術(shù)展覽會(huì)（IMTS）上有20多家平磨專業(yè)生產(chǎn)廠的60多臺(tái)平面磨床以平磨實(shí)物形式參展，包括了歐、美、日及我國(guó)的主要平磨制造廠。有關(guān)專家分析了此次參展的平面磨床的主要特點(diǎn)并預(yù)測(cè)今后平面磨床的發(fā)展趨勢(shì)3。3.2.1現(xiàn)代平面磨床的主要特點(diǎn)（1）從規(guī)格上看，以小型平磨為主。臺(tái)面寬200mm以下的幾乎占50%，小規(guī)格機(jī)床的運(yùn)輸及布展比較方便；國(guó)外平磨不分普通、精密、高精度的精3度等級(jí)，相對(duì)小規(guī)格機(jī)床，精度容易做得很高；在國(guó)際市場(chǎng)上，中、小規(guī)格平磨的潛在需求很大。（2）從控制上看，70%以上的為數(shù)控型，有單軸、雙軸及三軸數(shù)控，最多達(dá)五軸控制，尤其是400以上的大規(guī)格機(jī)型，全為數(shù)控型。由于技術(shù)水平的發(fā)展導(dǎo)致功能變化，平磨已從傳統(tǒng)的平面磨向成形磨轉(zhuǎn)變，常規(guī)控制已難以實(shí)現(xiàn)功能的要求。數(shù)控平磨已形成一個(gè)市場(chǎng)潮流。（3）從功能上看，50%以上的平磨不僅僅用于水平平面加工，而且轉(zhuǎn)向成形、臺(tái)階、切入、快速抖動(dòng)、三維空間曲線等表面磨削加工，如ELB、BLM公司以平磨為基礎(chǔ)變化而成的五軸聯(lián)動(dòng)磨削中心，可實(shí)現(xiàn)非平面型復(fù)雜曲面的磨削；Unison、Trutech公司的柔性磨削系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)成形、無(wú)心、外圓、工具、輪廓等磨削工藝；還有裕福、Parker公司等的快速抖動(dòng)磨等，反映出平磨是磨床類機(jī)床中演變潛力最大的一種機(jī)型。3.2.2發(fā)展呈現(xiàn)四大變化（1）高速、復(fù)合、高精度、高剛性仍是金切機(jī)床的發(fā)展主調(diào)，但又有新的變化。復(fù)合，已從原來(lái)的為復(fù)合而復(fù)合轉(zhuǎn)為從實(shí)用高效考慮為主，如車、銑復(fù)合，車、銑、鉆的復(fù)合，銑床和電火花的復(fù)合；從功能上看，復(fù)合型機(jī)床的針對(duì)性很強(qiáng)，針對(duì)某類零件考慮；從精度上看，定位精度2m，重復(fù)定位精度1m的機(jī)床已比比皆是；從主軸轉(zhuǎn)速來(lái)看，8.2kW主軸達(dá)60000r/min，13kW達(dá)42000r/min，高速已不是小功率主軸的專有特征；從剛性上看，已出現(xiàn)可加工60HRC硬度材料的加工中心。（2）模塊化的設(shè)計(jì)在機(jī)床制造中已應(yīng)用得爐火純青。橫向系列、縱向系列、全系列、跨系列的模塊化設(shè)計(jì)，無(wú)論是大隈、牧野等為代表的日本機(jī)床，還是Haas、Cincinnati等為代表的美國(guó)機(jī)床，外形上看好象完全一樣，但功能則完全不同，所構(gòu)成的模塊很多則是通用的。（3）全自動(dòng)的概念已發(fā)生變化。傳統(tǒng)的全自動(dòng)機(jī)床是用一只氣動(dòng)或液動(dòng)的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)上、下料，而現(xiàn)在采用真正意義的多