在數(shù)控機床工作臺上的應(yīng)用畢業(yè)論文模板

1、職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用專 業(yè)班 級姓 名學 號指導(dǎo)教師日 期摘 要 目前,可編程控制器（PLC）廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床工作臺等工業(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! 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、

2、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。組合機床通常由標準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。關(guān)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)目 錄第1章緒論11.1 組合機床概述11.2 控制流程21.3電控系統(tǒng)輸入輸出信號21.4 組合機床采用PLC電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)點4第2章 PL

3、C概述與方案論證72.1 PLC概述72.2 方案論證7第3章電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計103.1 選擇PLC機型103.2 設(shè)計輸入輸出信號地址表103.3 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)電氣原理圖123.4 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)操作面板14第4章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計154.1 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖154.2 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序164.3 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)手動及顯示梯形圖程序164.4設(shè)計PLC控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖程序164.5 實驗室電氣原理圖仿真及程序調(diào)試21結(jié)論22參考文獻23第1章緒論1.1 組合機床概述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

4、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(chǎn)效率低，但通用機床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)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(jié)構(gòu)較簡單，生產(chǎn)效率也較高。但是，專用機床的設(shè)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(shè)計的，當產(chǎn)品進行改進，工件的結(jié)構(gòu)，尺寸稍有變化時，它就不能繼續(xù)使用。在綜合了通用機床、專用機床優(yōu)點的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了組合機床。組合機床通常由標準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

5、采用液壓系統(tǒng)驅(qū)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(shè)備。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(zhuǎn)工作臺等，可用電動機驅(qū)動，也可用液壓驅(qū)動。各標準通用動力部件組合構(gòu)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(gòu)成。多動力部件構(gòu)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(fù)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。組合機床具有生產(chǎn)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(chǎn)批量的企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。目前，組合機

6、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。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：1.2 控制流程當按下啟動按鈕后，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

7、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位并松開，完成一個工作循環(huán)。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(jié)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(jié)束后，機床將停車于初始狀態(tài)；手動方式是用于手動調(diào)整的。1.3電控系統(tǒng)輸入輸出信號1、 輸入信號（共42個）。其中：SQ、YJ為位置檢測傳感器開關(guān)；SA為選擇開關(guān)；SB為按鈕。功能器件功能器件功能器件功能器件滑臺1原位1SQ下料器終點12SQ滑臺1進5SB主軸4點動16SB滑臺1終點2SQ夾緊1YJ滑臺1退6SB夾緊17SB滑臺2原位3SQ進料2YJ主軸1點動7S

8、B松開18SB滑臺2終點4SQ放料3YJ滑臺2進8SB上料器進19SB滑臺3原位5SQ潤滑壓力4YJ滑臺2退9SB上料器退20SB滑臺3終點6SQ潤滑液面開關(guān)5YJ主軸2點動10SB進料21SB滑臺4原位7SQ總停1SB滑臺3進11SB放料22SB滑臺4終點8SQ啟動2SB滑臺3退12SB冷卻開23SB上料器原位9SQ預(yù)停3SB主軸3點動13SB冷卻停24SB上料器終點10SQ潤滑故障撤除4SB滑能4進14SB下料器原位11SQ選擇開關(guān)1SA滑臺4退15SB2 輸出信號（共27個）。其中：YV為電磁閥；KM為接觸器；HL為指示燈功能器件功能器件功能器件功能器件夾緊1YV上料退8YV放料15YV

9、潤滑電動機6KM松開2YV下料進9YV進料16YV潤滑顯示燈1HL滑臺1進3YV下料退10YV1主軸1KM1、3工位原位指示2HL滑臺1退4YV滑臺2進11YV2主軸2KM2、4工位原位指示3HL滑臺3進5YV滑臺2退12YV3主軸3KM上料原位指示4HL滑臺3退6YV滑臺4進13YV4主軸4KM下料原料指示5HL上料進7YV滑臺4退14YV冷卻電動機5KM隨著科學技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)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控制到自動控制；在控制功能上，是從簡單到復(fù)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(zhuǎn)為以微處理器為中心的軟件控

10、制系統(tǒng)。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(guān)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(diào)速等控制。繼電器-接觸器控制的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便、抗干擾性能力強。因此廣泛應(yīng)用于各類機床和機械設(shè)備。目前，在我國繼電器接觸器控制仍然是機床和其它機械設(shè)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(chǎn)中，由于大量存在一些開關(guān)量控制的簡單程序控制過程，而實際生產(chǎn)工藝和流程，又是經(jīng)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)

11、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，存在著系統(tǒng)復(fù)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(jīng)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(jié)構(gòu)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(jīng)常改變的控制要求，使控制系統(tǒng)具有較大的靈活性和通用性，但它還是使用硬件手段，裝置體積大，功能也受到了一定的限制。隨著大規(guī)模集成電路和微處理機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。上述控制技術(shù)也發(fā)生了根本變化。在70年代

12、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）。這種期間完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它兼?zhèn)淞擞嬎銠C控制和繼電器-接觸器控制兩方面的優(yōu)點，故目前世界各國將其作為一種標準化通用設(shè)備普遍應(yīng)用于工業(yè)控制。1.4 組合機床采用PLC電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)點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(jīng)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、單片機、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點：1PLC與繼電器-接觸器相比較：繼電器-接觸器

13、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(jié)構(gòu)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(shù)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：(1) 控制邏輯：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(fù)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，這都是硬接線的緣故。所以，繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴展性較差?？删幊?/p>

14、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(nèi)存當中。若控制邏輯復(fù)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，體積小。(2) 控制速度：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。而可編程控制器是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制的，速

15、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(nèi)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。(3) 定時控制和計數(shù)控制：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(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護不方便。而可編程程序控制器使用半導(dǎo)體集成電路作為定時器，時基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)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(shè)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(diào)好，不會變化

16、。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。(4) 設(shè)計與施工。使用繼電接觸式控制系統(tǒng)完成一項控制工程，設(shè)計施工，調(diào)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(shè)計完成以后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設(shè)計可以同時進行，周期短，而且調(diào)試和修改均很方便。(5) 可靠性和維護性。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。PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)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

17、，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供了方便?？傊?，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(shè)計施工周期短，調(diào)試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。2PLC與單片機比較單片機具有結(jié)構(gòu)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(shè)計的，所以它與PLC比較起來有以下缺點：(1) 單片機不如PLC容易掌握使用單片機來實現(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(shè)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(shù)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。而PLC采用

18、了面向操作者的語言編程，如梯形圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等，對于使用者來說，無需了解復(fù)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。(2) 單片機不如PLC使用簡單使用單片機來實現(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(shè)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(diào)試也較繁瑣。而PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與無外接電源的開關(guān)直接連接，非常方便。輸出接口具有一定的驅(qū)動負載能力，能適應(yīng)一般的控制要求。而且，在輸入接

19、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。(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(shè)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。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)。第2章 PLC概述與方案論證2.1 PLC概述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

20、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2000050000h，而平均修復(fù)時間則小于10min；PLC機能處

21、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，控制器就會作出反映，通過用戶編程的內(nèi)部邏輯便產(chǎn)生輸出信號，而且這些輸出信號可直接控制外部的控制系統(tǒng)負載，如電機，接觸器，指示燈，電磁閥等。PLC的控制系統(tǒng)省去了傳統(tǒng)的繼電器控制接線和拆線的麻煩。用PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“間接網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動化過程就能隨意去改變，這種性能使PLC具有較高的經(jīng)濟效益。2.2 方案論證組合機床的電氣控制

22、,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(jīng)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：1PLC與繼電器-接觸器相比較：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(jié)構(gòu)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(shù)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：(1) 控制邏輯繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，它

23、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(fù)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，這都是硬接線的緣故。所以，繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴展性較差?？删幊炭刂破鞑捎么鎯壿?。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(nèi)存當中。若控制邏輯復(fù)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

24、集成電路組裝成的，因此，功耗小，體積小。(2) 控制速度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。而可編程控制器是由程序指令控制半導(dǎo)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(nèi)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。(3) 定時控制和計數(shù)控制：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

25、電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護不方便。而可編程程序控制器使用半導(dǎo)體集成電路作為定時器，時基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)生，精度相當高并且定時時間長，定時范圍廣。(4) 可靠性和維護性。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。PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)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(diào)試和維護提供了方便?？傊琍LC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(shè)計施工周期短，調(diào)試方便，控制邏輯修改方便

26、，而且體積小，功耗低。2PLC與單片機比較單片機具有結(jié)構(gòu)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(shè)計的，所以它與PLC比較起來有以下缺點：(1) 單片機不如PLC容易掌握使用單片機來實現(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(shè)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(shù)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。而PLC采用了面向操作者的語言編程，如梯形圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等，對于使用者來說，無需了解復(fù)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

27、以使用和編程。(2) 單片機不如PLC使用簡單使用單片機來實現(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(shè)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(diào)試也較繁瑣。而PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與無外接電源的開關(guān)直接連接，非常方便。輸出接口具有一定的驅(qū)動負載能力，能適應(yīng)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。(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PL

28、C是專門用于工程現(xiàn)場環(huán)境中的自動控制，在設(shè)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。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)。第3章 電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 選擇PLC機型合理選擇PLC的型號，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)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，維護使用方便以及最佳功能價格比。（1） 結(jié)構(gòu)選擇PLC主要有整體式和模塊式。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

29、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。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(fù)雜的控制系統(tǒng)。對于組合機床，選用整體式PLC較好。（2） I/O點選取原則PLC平均的I/O點價格比較高，因此應(yīng)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。 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(guān)量。其中檢測元件17個，按鈕開關(guān)24個，選擇開關(guān)1

30、個。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。（3） 確定PLC機型及擴展模塊。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。3.2 設(shè)計輸入輸出信號地址表輸入輸出信號地址表是將輸入輸出列成表，給出相應(yīng)的地址和名稱，以備軟件編程和系統(tǒng)調(diào)試時使用的一種表。由本設(shè)計可知控制電路中的

31、按鈕，行程開關(guān)，檢測元件等觸點都屬于PLC的輸入設(shè)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(shè)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：1 輸入元件數(shù)量行程開關(guān) 12個按鈕24個選擇開關(guān)1個檢測元件5個2 輸出元件數(shù)量電磁閥16個接觸器6個指示燈5個根據(jù)本設(shè)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2-1表2-1 輸入輸出信號地址表輸入信號輸出信號名稱功 能編號名稱功能編號1SQ滑臺原位X01YV夾緊Y02SQ滑臺終點X12YV松開Y13SQ滑臺原位X23YV滑臺進Y24SQ滑臺終點X34YV滑臺退Y35S

32、Q滑臺原位X45YV滑臺進Y46SQ滑臺終點X56YV滑臺退Y57SQ滑臺原位X67YV上料進Y68SQ滑臺終點X78YV上料退Y79SQ上料器原位X109YV下料進Y1010SQ上料器終點X1110YV下料退Y1211SQ下料器原位X1211YV滑臺進Y1312SQ下料器終點X1312YV滑臺退Y141YJ夾緊X1413YV滑臺進Y152YJ進料X1514YV滑臺退Y163YJ放料X1615YV放料Y174YJ潤滑壓力X1716YV進料Y205YJ潤滑液面開關(guān)X201KM主軸Y211SB總停X212KM主軸Y222SB啟動X223KM主軸Y233SB預(yù)停X234KM主軸Y244SB潤滑故障撤

33、除X245KM冷卻電動機Y251SA選擇開關(guān)X256KM潤滑電動機Y265SB滑臺進X261HL潤滑顯示Y276SB滑臺退X272HL、工位滑臺原位Y307SB主軸點動X303HL、工位滑臺原位Y318SB滑臺進X314HL上料原位Y329SB滑臺退X325HL下料原料Y3310SB主軸點動X3311SB滑臺進X3412SB滑臺退X3513SB主軸點動X3614SB滑能進X3715SB滑臺退X4016SB主軸點動X4117SB夾緊X4218SB松開X4319SB上料器進X4420SB上料器退X4521SB進料X4622SB放料X4723SB冷卻開X5024SB冷卻停X513.3 設(shè)計PLC控制

34、系統(tǒng)電氣原理圖I/O接口圖它反映的是PLC輸入輸出模塊與現(xiàn)場設(shè)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。I/O電氣接口圖如下圖2-1圖2-1 I/O電氣接口圖3.4 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)操作面板控制系統(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(shè)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(guān)SQ 12個，選擇開關(guān)1個，基于對機床工作方式的控制要求，面板上應(yīng)設(shè)有選擇開關(guān)1SA、預(yù)停按鈕；鑒于手動調(diào)整方式下，相應(yīng)按鈕發(fā)出控制命令，驅(qū)動組合機床相應(yīng)部件運動，因此面板上應(yīng)設(shè)相應(yīng)按鈕5SB-24SB，鑒于對組合機床的啟動，停止

35、及潤滑故障的處理控制，應(yīng)在操作制面板上設(shè)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(shè)置，由上面綜述，可得控制系統(tǒng)操作面板如下圖2-2所示圖2-2 控制系統(tǒng)的操作面板圖2-2 控制系統(tǒng)操作面板圖第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖根據(jù)本設(shè)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(wù)，可得工作循環(huán)流程圖如圖2-3圖2-3 PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖4.2 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序初始化程序主要用來處理組合機床的各種號，如啟動，預(yù)停，總停以及各種的原始信號，機床啟動前應(yīng)具備的各種初始信號，工作方式選擇信號，各種復(fù)位信號，并將處理結(jié)果作為機床啟動，停止，程序轉(zhuǎn)換的依據(jù)，初始化程序一般用經(jīng)驗法設(shè)計。根據(jù)控制要求，采用STL指令，來定義相應(yīng)的工作方式，手動，自動，利用預(yù)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(shè)定了潤滑電動機間歇時間，初始化程序見下圖2-4。4.3 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)手動及顯示梯形圖程序本設(shè)