余長發(fā)-電A1231-專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)設計

1、JIU JIANG UNIVERSITY畢 業(yè) 論 文 題 目專用鏜孔機床的PLC控制系統(tǒng)設計 英文題目 Special of the boring machine control system 院 系 電子工程學院 專 業(yè) 自動化 姓 名 余長發(fā) 班級學號 電A1231（19） 指導教師 蔡苗苗 二 零一五 年 十二月 摘 要近年來，隨著自動化程度的提高,可編程控制器技術得到飛速發(fā)展，世界各地的生產(chǎn)廠家也不斷的推出了許多具有強大功能的新型PLC。經(jīng)過四十多年的 發(fā)展由原先的一位機發(fā)展到現(xiàn)在的32位機并64位機發(fā)展。通信技術的發(fā)展使PLC處理信號的能力加強，實現(xiàn)多處理器多通道的處理?，F(xiàn)如今PL

2、C技術日臻成熟，硬件和軟件都得到提升，性能面更優(yōu)，生產(chǎn)成本降低,可靠性更高,編程更加靈活故障檢測也更加的先進準確。遠程I / O和通信網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)處理和圖像顯示的發(fā)展,使PLC在工業(yè)生產(chǎn)過程控制方面越來越重要,占據(jù)的市場份額越來越多，由1993年的46%增長到2005年的57%。鏜床是一種精密加工機床，主要用于加工孔。組合機床是專門用來加工大量同一工件的專用加工設備，專用鏜床由三相異步電機拖動，電機型號Y100L-6型（1.5KW，4A），單向運轉(zhuǎn)。操作員必須掌握其加工工藝流程，進給系統(tǒng)采用液壓，為提高工效進給有快進和工進兩種且自動變換，由液壓電機和電磁閥YV1-YV4控制變換。液壓泵電機為Y8

3、01-2（750W，1.9A）。設計PLC硬件采用的型號是S7-200。關鍵字：鏜床；硬件；軟件；PLC AbstractIn recent years, with the improvement of automation, programmable logic controller technology has rapid development, the manufacturers all over the world has launched many powerful features of the new type of PLC.After forty years of devel

4、opment, by the original 1bit to the 32 bit and 64 bit. communication technology make to the PLC strengthen signal . Now,PLC technology more mature, hardware and software are improved, better performance level, reduce the production cost, higher reliability, programming is more flexible fault detecti

5、on is more advanced and accurate. The remote I/O and communication network, the development of data processing and image display, the PLC is more and more important in industrial production process control, occupy the market share of more and more, from 46% growth in 1993 to 57% in 2005.Boring machi

6、ne is a kind of precision machine , it is mainly used for machining holes.Combination machine is specially used for processing a lot of the same workpiece dedicated processing equipment machinery model Y100L-6 (1.5KW,4A), unidirectional revolution. The technical personnel must grasp its processing t

7、echnical process, to feed system use the hydraulic pressure, to enhance the work efficiency to feed to have enters quickly enters two kinds with the labor to fluctuate for the time being trades, controls the transformation by the hydraulic pressure electrical machinery and solenoid valve YV1-YV4. Th

8、e hydraulic pump electrical machinery is Y801-2 (750W,1.9A). This time designs the model which the PLC hardware uses is FX2N-16MR-001, what the design procedure uses is take transforms as the central single sequence programming way. Keywords:Boring machine ;hardware ; software ; PLC.目 錄摘 要2Abstract3

9、第一章 緒 論61.1 課題背景及研究意義61.1.1 鏜床的發(fā)展61.1.2 鏜床的開放分類6第二章可編程控制器概述72.1 可編程控制器的基本概念72.1.2掃描過程72.1.3 S7-200 數(shù)據(jù)類型及其長度和范圍82.1.4尋址方式82.2可編程控制器控制設計的基本步驟82.3 可編程控制器的市場情況和發(fā)展92.3.1 PLC的市場情況92.3.2 PLC的發(fā)展11第三章 設計概述123.1 繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)123.1.1 繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的聯(lián)系與區(qū)別123.1.2 PLC控制的優(yōu)點123.2 設計思想13第四章 鏜孔機床的工作原理及控制要求154.1 鏜床

10、液壓動力滑臺介紹154.2 控制方式及工作方式154.2.1 專用鏜孔機床控制方式選擇154.2.2 專用鏜孔機床工作方式選擇164.3專用鏜孔機床控制要求16第五章 專用鏜孔機床的硬件設計185.1 PLC的選擇185.2 專用鏜孔機床PLC控制I/O分配表195.3 PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖20第六章 專用鏜孔機床的軟件設計216.1 常用的編程方法216.2 專用鏜孔機床PLC控制工作流程圖226.3 專用鏜孔機床PLC控制梯形圖236.4 上機模擬26設計小結29參 考 文 獻30致 謝31附 錄32語句表32第一章 緒 論1.1 課題背景及研究意義1.1.1 鏜床的發(fā)展床主要是用刀加

11、工的帶孔的一個特殊的機器工具，該工具被稱為鏜刀。它的使用除了切削外,還可以通過改變不同的刀具和輔件進行銑、鉆、線程和其他工藝處理。通常用于加工精度要求高的孔或多個孔的工件。當然，鏜床也可以處理一些位于孔周圍表面。鏜床首次出現(xiàn)和傳說和列奧納多·達·芬奇有關聯(lián)，他可能只是鏜床的發(fā)明者，起初水利是鏜床的驅(qū)動動力，是用于加工一些鑄件的內(nèi)孔。隨著火炮技術迅速發(fā)展，鏜床才真正意義上發(fā)展壯大起來的。鏜床的另一個重大發(fā)展是18世紀的蒸汽機出現(xiàn)后，蒸汽機汽缸的的加工成為制造蒸汽機的關鍵工藝，在十八世紀的70年代,瓦特蒸汽機汽缸的生產(chǎn)就是使用鏜削的鏜床，它是英國人威爾森發(fā)明的。鏜床正因此被列入

12、重要的加工設備之一。80年后在德國研發(fā)制造出臥式鏜床。20世紀初期瑞士在鐘表儀器制造領域的技術居世界第一，為了提高的工件的加工精度出現(xiàn)了坐標鏜床，它極大的提高了加工精度。隨后出現(xiàn)了落地鏜床，主要用于加工大型零件。工件加工的特點:固定工件，刀具運動。1.1.2 鏜床的開放分類鏜床主要分為四大類，分別是臥式鏜床、坐標鏜床、金剛鏜床以及數(shù)控鏜床。臥式鏜床是一種常用鏜床，主要用于孔的加工，加工精度高。臥式鏜床可以切削平面、鉆孔、銑削加工端面和螺紋切削等，軸箱的主要特征可以沿著列導軌垂直運動,主軸水平布置。坐標鏜床適合處理工具車間測量工具、夾具和鏜模，有時也用于生產(chǎn)車間精密零件,是一種廣泛使用的高精密機

13、床。金剛鏜床因鏜刀上添加金剛石，精鋼石又稱為鉆石及其昂貴，因此而得名。在加工過程中速度快，精確度高是一種高速精密鏜床。數(shù)控鏜床功能更加強大，集臥式、坐標、金剛鏜床所有功能于一身，可以自動定位實現(xiàn)X,Y,Z,W,B任意三軸聯(lián)動,采用直線性插補和圓弧插補的方式進給，實現(xiàn)了3 d曲面加工。第二章可編程控制器概述2.1 可編程控制器的基本概念可編程序控制器是一個專門為在工業(yè)環(huán)境的通用工業(yè)控制裝置中的應用裝置。它是基于微處理器為核心,相當于人類的大腦和心臟,不斷采集信號在其內(nèi)部存儲執(zhí)行操作,可進行數(shù)字運算和邏輯運算等操作,并通過數(shù)字或模擬的輸入和輸出,控制生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破魇菐в锌删幹瞥绦虻?，可以進

14、行順序運算、定時運算、邏輯運算等工作，它具有計算機的基本特征。事實上,無論從可編程控制器的內(nèi)部結構、功能和工作原理上看，它就是一臺電腦，只是沒有電腦那么多的外設。2.1.2掃描過程圖2-1 掃描過程Figure 2-1 the scanning process結構圖分析：1、S7-200將物理輸入點上的狀態(tài)復制到輸出狀態(tài)寄存器中。2、S7-200執(zhí)行通信任務。3、S7-200執(zhí)行程序指令并且將數(shù)據(jù)存儲到各種存儲器當中。2.1.3 S7-200 數(shù)據(jù)類型及其長度和范圍 數(shù)據(jù)類型 無符號整數(shù) 符號整數(shù)十進制十六進制十進制十六進制B(字節(jié)，8位)02550FF-128127807FW(字，16位)0

15、655350FFFF-327683276780007FFFD(雙字，32位)042949672950FFFFFFFF-21474836482147483647800000007FFFFFFF實數(shù)（32位）正數(shù)：+1.175495E-38+3.402823E+38 負數(shù)：-3.402823E+38-1.175495E-382.1.4尋址方式PLC內(nèi)部元器件的功能是相互獨立的而且將每一種元器件分配一個存儲區(qū)域。西門子S7-200將信息存儲在不同的存儲單元之中，每個單元與地址一一對應，供用戶存取信息。（1）直接尋址方式：使用指令直接在存儲器或寄存器中的元件名稱和地址編號，直接查找數(shù)據(jù)。（2）間接尋址

16、尋址：使用指針來存取存儲器或寄存器中的數(shù)據(jù)。2.2可編程控制器控制設計的基本步驟編程控制器控制設計的基本步驟有七步，分別如下：1、對控制系統(tǒng)的控制要進行詳細了解在進行PLC控制系統(tǒng)設計之前，首先要了解控制要求和控制所需要涉及到的工藝過程，采取什么設計方式、控制方式，了解輸入輸出的信號類型，來確定輸入元件，以及PLC的外部輸出器件，還要判斷是否要驅(qū)動負載：其次，每個工藝過程都有多個環(huán)節(jié)，要了解各個環(huán)節(jié)之間的關系，涉及到什么驅(qū)動方式，是氣動、液動還是電動；然后判斷是系統(tǒng)是全自動還是半自動的控制方式，是否要手動進行調(diào)整等。2、控制系統(tǒng)的初步方案設計PLC控制系統(tǒng)設計往往不是一蹴而就的，而是一個不斷完

17、善的漸進過程。在這個過程之中，必須確定以個初步的方案，主要解決控制部分的問題，這是一個關鍵部分，至于其他的問題可以暫時擱置。3、根據(jù)控制要求確定輸入輸出元件，繪出輸入輸出以及主電路圖根據(jù)系統(tǒng)工藝過程和自動控制要求，選擇適當?shù)妮斎朐嬎爿斎胼敵龅膫€數(shù)來確定PLC的型號，畫出輸入輸出分配表，確定輸入輸出的對應關系。另外要使布線盡量的方便，有利于編程。4、 根據(jù)控制要求和輸入輸出控制接線圖繪制梯形圖該步是整個設計的關鍵所在，重中之重。繪制梯形圖首先要熟悉PLC各種指令的含義和一定的編程技巧。同時還要對PLC的工作原理有很深的理解。只有這樣設計出來的梯形圖才更加的可高。5、 完善上述設計內(nèi)容畫出梯

18、形圖出來后，第一時間要進行檢查，看是否有遺漏，若有就應該思考原因改錯，反復推敲系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)，多次修改，逐步完善。6、 上機模擬仿真所有工作準備就緒之在STEP7-Micro_WIN仿真軟件上放真，若仿真可以實現(xiàn)工藝過程，考慮一下是否可以進一步優(yōu)化，若仿真失敗，因進行調(diào)試，不斷完善。7、 設備安裝調(diào)試將梯形圖輸入PLC中按照要求安裝調(diào)試設備，在設備上運行。2.3 可編程控制器的市場情況和發(fā)展2.3.1 PLC的市場情況隨著電子技術和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路。這位PLC的發(fā)展提供了技術上的支持，由原先的位機發(fā)展到現(xiàn)在的32位機并64位機發(fā)展。通信技術的發(fā)使PLC處理

19、信號的能力加強，實現(xiàn)多處理器多通道的處理?，F(xiàn)如今PLC技術日臻成熟，硬件和軟件都得到提升，性能面更優(yōu)，生產(chǎn)成本降低,可靠性更高,編程更加靈活故障檢測也更加的先進準確。遠程I / O和通信網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)處理和圖像顯示的發(fā)展,使PLC在工業(yè)生產(chǎn)過程控制方面越來越重要,占據(jù)的市場份額越來越多，由93年的46%增長到05年的57%?，F(xiàn)在,世界上 PLC制造商眾多,PLC產(chǎn)品由最初的單一到現(xiàn)在的豐富多彩。根據(jù)地域可分為三大流派，分別是美國、歐洲、日本，各流派的生產(chǎn)的產(chǎn)品各具特色。其中美國是PLC生產(chǎn)最大的國家，制造商最多，占全球市場份額最多，國際著名的大公司也是最多例如A-B公司、莫迪康公司以及GE公司等。

20、歐洲PLC有德國的西門子、法國的TE公司，日本有三菱、松下、歐姆龍、富士康。國內(nèi)PLC較發(fā)達國家晚，雖然PLC經(jīng)過多年的發(fā)展現(xiàn)在已有大約30家 PLC制造商，其中北京和利時、浙大中控以及臺灣的臺達、永宏比較突出，但是PLC應用市場仍然以國外為主導。即使如此，國內(nèi)企業(yè)開展公司的業(yè)務仍有諸多的優(yōu)勢,如:需求,產(chǎn)品定制,成本優(yōu)勢和服務優(yōu)勢,響應速度的優(yōu)勢。在生產(chǎn)實踐中，PLC控制系統(tǒng)逐漸超越DCS和IPC控制系統(tǒng)所占比重超過一半。如表2.1所示，是PLC、DCS和IPC的銷售對比。表2.1  近年來國際市場上PLC、DCS與IPC的銷售情況對比市場占有率 PLC DCS IPC1993年

21、46% 31% 12%2000年 50%   27% 14%2005年 57% 26% 17%由上表可以看出，20世紀90年代是PLC發(fā)展的高峰期。在這段時期由于計算機網(wǎng)絡技術和PLC人機聯(lián)系處理模擬技術的發(fā)展擠占了部分DSC的部分市場但是現(xiàn)場總線技術的發(fā)展同樣占據(jù)了部分PLC的市場，總的來說PLC保持年增長率在30%40%之間。PLC產(chǎn)品眾多主要用于汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。我國在PLC應用方面是很積極的。近年來，每年平均新投入十萬臺套PLC產(chǎn)品左右，年銷售額30億人民幣，應

22、用的行業(yè)也很廣。但是與其他PLC發(fā)達國家相比，在PLC應用市場方面投入應該繼續(xù)加大。2.3.2 PLC的發(fā)展四十多年前第一它PLC誕生，在這四十多年里，PLC的發(fā)展勢不可擋，它已成為國家工業(yè)發(fā)展的重要設備，并逐漸占據(jù)主導地位。PLC將向以下及各方向發(fā)展：小型化，大型化，機電一體化，通信網(wǎng)絡標準化。1、小型化從PLC內(nèi)部結構、功能和工作原理上看，它就電腦的另一種形態(tài)，必然和電腦一樣想微型化轉(zhuǎn)變。許多工業(yè)生產(chǎn)過程具有相對獨立和相對簡單的特點，采用小型化PLC無論從生產(chǎn)成本和生產(chǎn)安全角度來說，絕對會受到用戶的歡迎。2、大型化大型生產(chǎn)過程自動控制過程，如電力工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、航天工業(yè)、化學工業(yè)、汽車制造

23、和船舶制造，因其工藝復雜，自動控制要求極高，小型化PLC不可能滿足生產(chǎn)需要。大型PLC采用具有高速運算能力，采用32位或64位微處理器，幾百兆赫茲的晶振頻率使得它的計算速度更快，另外存儲容量也將成倍增加，從這幾面考慮可以滿足這類生產(chǎn)工藝的要求。3、機電一體化將機械、電子、信息等多種技術優(yōu)化組合在一起，這是機電一體化。它通常是由機械本體、傳感器、微電子裝置、執(zhí)行機構等部分組成。其中機械本體和微電子裝置是機電一體化的基本構成要素，為了適應機電一體化產(chǎn)品的需要，PLC還應進一步增強功能，如存儲容量、晶振頻率、運算速度以及通信等。 4、通信網(wǎng)絡標準化隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展，生產(chǎn)要求會逐步增加，控制和管理步

24、調(diào)一致是必然發(fā)展趨勢。為了滿足這一需要，PLC與計算機間的通信或者其他控制設備間的通信應該更加迅速、準確、及時。相互之間進行信息交換，提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。第三章 設計概述3.1 繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)3.1.1 繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的聯(lián)系與區(qū)別繼電器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的聯(lián)系是:這兩種方法可以實現(xiàn)基本相同的功能。他們都是與“門電路”為基礎。門電路是指“與門”，“或門”，”非門“以及三門之間相互組合的 “與或門”，“與非門”“或與門”，“或與非門”。還有一個聯(lián)系就是PLC控制，在收集輸入信號時，可能需要使用繼電器?？刂菩盘栞敵鰰r，為了使輸出信號更加的明顯常使用繼電器的功

25、率放大功能?？刂频钠谕挥杀豢乜刂茖ο蠛妥詣涌刂频哪康亩鴽Q定，與其他因素無關。繼電器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的區(qū)別是:主要是實現(xiàn)邏輯控制的硬件不同，繼電器控制系統(tǒng)它的邏輯控制功能由繼電器來完成，如控制溫度就有溫度繼電器，當外界溫度達到預設值時，繼電器就會動作；控制電流就有電流繼電器，輸入電路控制電流達到預設值時，繼電器就會做出相應的反應。繼電器中有線圈，繼電器的動作就是線圈的吸合，與電磁有關。響應的時間較長，如果在一個電氣系統(tǒng)中大量采用繼電器控制就會導致設備響應慢、可靠性差，越是復雜的線路越容易出現(xiàn)故障，不便于調(diào)整與維護，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量得不到可靠的保證。PLC是可編程控制器，是將門電路集成的控

26、制器。PLC與電腦相連，只需要把線路連接好，通過改變PLC程序就可以改變控制邏輯和參數(shù)。與繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)更加的靈活簡便并且可以實現(xiàn)復雜的邏輯控制而繼電器控制系統(tǒng)不能。3.1.2 PLC控制的優(yōu)點（1）可靠性高，抗干擾能力強衡量一個電器控制設備性能優(yōu)劣，可靠性是一個重要的參數(shù)依據(jù)?，F(xiàn)在的PLC都依托集成電路技術，加上先進制造工藝技術并且內(nèi)部采用抗干擾措施，因此具有很高的可靠性?？垢蓴_措施有：電源的抗干擾、布線的抗干擾、防止變頻器干擾等的措施。電源的抗干擾措施：PLC的主要干擾是電源，電源干擾主要通過供電線路的分布是電感和電容的耦合產(chǎn)生，通過在PLC的交流電源的輸入端加隔離變壓

27、器和濾波器，可以排除大部分的干擾。布線的抗干擾措施：PLC與其他高壓電器設備不能安裝在同一個開關柜中，不同類型的導線裝入不通的電線槽中，空間距離越大，干擾就越小。防止變頻器干擾的措施：變頻器會產(chǎn)生諧波，是輻射源會干擾PLC信號。將變頻器的金屬外殼接地，使用專業(yè)的接地線能有效減弱干擾。(2) 配備齊全，功能完善，適用性強 PLC經(jīng)過四十多年的發(fā)展到現(xiàn)在有各種規(guī)模的系列產(chǎn)品，可以滿足各種工業(yè)控制現(xiàn)場的需求?，F(xiàn)在PLC不僅具有邏輯處理功能，還具有很強大數(shù)據(jù)處理能力，使PLC的性能更加強大。（3）系統(tǒng)設計周期短,維護方便,改造容易PLC是可編程控制器，可以用存儲邏輯代替接邏輯，減少了外部設備的接線，有

28、效的縮短設計周期。另外PLC程序可移植性高，使得系統(tǒng)設計更加簡潔方便，改造起來也容易。（4）體積小，重量輕，能耗低 對于小型化的PLC體積小，重量輕，功率低，容易嵌入機械內(nèi)部實現(xiàn)各個設備優(yōu)勢互補。3.2 設計思想鏜孔機床是機械類的機床，要想設計其控制系統(tǒng)必須先了解鏜孔機床的內(nèi)部構造以及工作原理。 該系統(tǒng)選用三相異步電機做為驅(qū)動動力，電機型號Y100L-6型（1.5KW，4A），單向運轉(zhuǎn)。為了提高快進和工進的效率，因此進給采用液壓方式。根據(jù)專用鏜孔機床的工作原理要求設置鏜孔加工與鉸孔加工選擇，因此選用選擇開關SA，其常開與常閉分別對應鏜床的鏜孔加工和鉸孔加工兩種工況。在程序設計過程中，我采用的是

29、以轉(zhuǎn)換為中心的單序列的編程方式。這種編程是需要同時滿足兩個條件即該轉(zhuǎn)換的前級步是活動步(Mi-1=1)和轉(zhuǎn)換條件滿足（Xi=1）下，采用Mi-1和Xi的常開觸點組成的串聯(lián)電路，當電路接通時完成兩個操作，即將該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變成活動步和將該轉(zhuǎn)換的前級步變?yōu)椴换顒硬?。第四?鏜孔機床的工作原理及控制要求4.1 鏜床液壓動力滑臺介紹鏜床的滑臺分液壓動力滑臺和機械滑臺兩大類，液壓滑臺一種組合機床通用部件，使用液壓缸驅(qū)動，可實現(xiàn)快進一工進二工進死擋鐵停留快退原位停止6個工況的自動控制。機械滑臺它的結構相對簡單，由床身、滑板、絲杠、變速箱四部分組成。電動機是驅(qū)動動力，通過驅(qū)動滑板在床身上做縱向運動，其中絲杠

30、是傳動部分，變速箱起到變速的做用，可以獲得多種運行速度。 圖4-1是液壓動力滑臺的結構簡圖圖4-1 液壓動力滑臺的結構簡圖Figure 4-1 hydraulic power sliding table structure diagram由圖4-1可以看出液壓動力滑臺構成：滑臺、滑座、油、控制擋鐵。4.2 控制方式及工作方式4.2.1 專用鏜孔機床控制方式選擇機床的控制方式又很多，如：PLC式控制、單片機、繼電器控制等。它們控制特點分別如下： PLC：（1）從開關量控制發(fā)展到順序控制、運送處理，是從下往上的。 （2）連續(xù)PID控制等多功能，PID在中斷站中。 （3）可用一臺PC機為主站，多臺同

31、型PLC為從站。 單片機：（1）內(nèi)部系統(tǒng)資源大價格便宜。 （2）穩(wěn)定和可靠性不高。 （3）在弱電場條件下使用，有負載時要加功率放大電路作驅(qū)動。 繼電器：（1）的機械觸點多，設備的響應速度慢。 （2）可靠性差、故障率高、接線復雜、不便于調(diào)整和維修，加工產(chǎn)品的質(zhì)量無法得到可靠保證。綜合以上控制方式的特點：該系統(tǒng)要求驅(qū)動動力是三相異步電機，對穩(wěn)定性和可靠性的要求很高，因此選用PLC控制系統(tǒng)較合適。4.2.2 專用鏜孔機床工作方式選擇隨著自動化水平的提高，現(xiàn)代控制系統(tǒng)采用自動化設備進行生產(chǎn)、通信、娛樂等，并且滲透到各個領域。電氣設備的工作方式有三種：手動、自動、半自動。目前，大部分用于生產(chǎn)的設備都是采

32、用手動和自動的相結合方式。全自動方式要求的技術非常高，而且成本高，短時間內(nèi)很難獲取收益。手動和自動相結合是該課題的方案。在專用鏜孔機床快進以及工進工作狀況下，專用鏜孔機床由PLC的程序自主控制其自動正常運行，當工進過程結束后停止顯示燈亮，然后轉(zhuǎn)為手動控制，按下手動按鈕后又轉(zhuǎn)為自動控制過程。 4.3專用鏜孔機床控制要求組合機床是專門用來加工大量同一工件的專用加工設備，專用鏜床由三相異步電機拖動，電機型號Y100L-6型（1.5KW，4A），單向運轉(zhuǎn)。其加工工藝流程如圖3.1所示，進給系統(tǒng)采用液壓，為提高工效進給有快進和工進兩種且自動變換，由液壓電機和電磁閥YV1-YV4控制變換。液壓泵電機為Y8

33、01-2（750W，1.9A）。 圖4-2 專用鏜床加工工藝流程圖Figure 4-2 special boring machine processing process flow diagram YV1 YV2 YV3 YV4快進 + +工進1（鏜孔） + 工進2（鉸孔） + + 停 快進 + + 第五章 專用鏜孔機床的硬件設計5.1 PLC的選擇PLC的型號選擇是實驗能否完成的關鍵，選型時要能滿足據(jù)功能的需求和容量要求。（1）PLC輸入/輸出點確定：輸入輸出（I/O）點數(shù)大于輸入輸出信號的個數(shù)，即要有余量；專用鏜床控制系統(tǒng)有8個輸入點，5種工況，所以輸入點的數(shù)大于8，數(shù)出點數(shù)大于5，綜上條

34、件，輸入點數(shù)16點，輸出點數(shù)8點。（2）PLC存儲容量：如果系統(tǒng)涉及到數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)換，因此容量選擇時要大些；鏜床的控制程序短不多于100步，設計步驟數(shù)較少，選用4K即可 。（3）輸出類型：三相異步電機是驅(qū)動動力，需要220V的交流電，則輸出類型為雙向向晶閘管輸出型。特性CPU221CPU222CPU224CPU226數(shù)字量I/O模擬量I/06DI/4DO -8DI/6DO - 14DI/10DO - 24DI/16/DO拓展模塊數(shù)量 - 2 7 7最大數(shù)字量點數(shù)6DI/4DO48DI/46DO114DI/110DO128DI/128DO掉電保持時間/h5050100100用戶程序存儲

35、器/KB441224DC24V傳感器電流/MA180180280400表5-1 S7-200 CN CPU 技術規(guī)范Table 5-1 S7-200 CN CPU technical specification由表5-1，可以S7-200可以滿足設計的要求，因此PLC型號選擇西門子S7-200.5.2 專用鏜孔機床PLC控制I/O分配表 專用鏜孔機床PLC控制I/O分配表如表5-2所示： 輸入信號 輸出信號名稱輸入點編號 名稱輸出點編號啟動按鈕SB1I0.0 電磁閥YV2(KM1)Q0.1行程開關SQ1I0.1 電磁閥YV2(KM2)Q0.2行程開關SQ2I0.2 電磁閥YV3(KM3)Q0.

36、3行程開關SQ3I0.3 電磁閥YV4(KM4)Q0.4行程開關SQ4I0.4 停止顯示燈HLQ0.5手動操作按鈕SB2I0.5行程開關SQ5I0.6鏜孔選擇開關SAI0.7圖5-2 專用鏜孔機床PLC控制I/O分配表Figure 5-2 PLC control input/output distribution table5.3 PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖如圖5-3所示： 圖5-3 專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖Figure 5-3 PLC control system hardware wiring diagram第六章 專用鏜孔機床的軟件設計6.1

37、 常用的編程方法PLC的編程方式靈活多變，對于同一功能，可以使用多種編程方法，每種方法各有優(yōu)劣，在選擇好的方法，可以明顯縮短設計時間，減少制系統(tǒng)設計步驟。方法的選擇在編程是重要的一個環(huán)節(jié)（1）梯形圖的經(jīng)驗設計法這種方法沒有普遍的規(guī)律可尋，在進行設計時具有很大的隨意性與試探性。設計出來的結果并不是為一，設計的時間、設計的質(zhì)量與設計者的經(jīng)驗很大的關系，因此把這種設計方法叫做經(jīng)驗設計法。（2）根據(jù)繼電器電路圖設計梯形圖的方法PLC的梯形圖與繼電器電路圖極為相似，根據(jù)這個特點，可以將繼電器控制系統(tǒng)改造為PLC控制系統(tǒng)。這種設計方法一般不需要改動控制面板，保持了系統(tǒng)原有的外部特性。將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成具

38、有相同功能PLC的外部接線圖和梯形圖的步驟：1、了解設備的工藝過程和機械動作情況，分析繼電器電路圖并掌握工作原理2、確定輸入輸出信號，寫出I/O分配表，畫出外部接線圖。3、確定與繼電器電路圖中的繼電器在梯形圖中的地址。4、畫出圖形圖。（3）順序控制設計法與順序功能圖所謂順序控制，就是按照工藝預先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構自動有序的進行操作。 使用順序控制設計時，首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后畫出梯形圖。這種設計方法更為先進，設計效率也得到極大的提高。（4）使用置位復位指令的順序控制梯形圖設計方法使用置位復位指令編程時,首

39、先要轉(zhuǎn)換所有前級步對應的輔助繼電器的常開觸點與轉(zhuǎn)換對應的觸點或電路串聯(lián),作為使所有后續(xù)步對應的輔助繼電器置位和使所有前級步對應的輔助繼電器復位的條件。6.2 專用鏜孔機床PLC控制工作流程圖專用鏜孔機床PLC控制工作流程圖如圖6-1所示： 圖6-1 專用鏜孔機床PLC控制順序功能圖 Figure 6-1 PLC control sequence function diagram6.3 專用鏜孔機床PLC控制梯形圖專用鏜孔機床PLC控制梯形圖如圖6-3所示： 圖6-2 專用鏜孔機床PLC控制梯形圖Figure 6-2 special boring machine tool controlled

40、by PLC ladder diagram6.4 上機模擬圖6-3 系統(tǒng)接線圖Figure 6-3 system wiring diagram圖6-4 啟動Figure 6-4 start圖6-5 鏜孔Figure 6-5 boring圖6-6 鉸孔Figure 6-6 Reaming 圖6-7 停止Figure 6-7 stop 圖6-8 手動操作Figure 6-8 Manual operation設計小結經(jīng)過四個月的努力，終于完成專用鏜孔機床的PLC控制系統(tǒng)設計的畢業(yè)設計。起初接到這個課題的時候，真是是不知道如何下筆。于是我在學校圖書館泡了一個月，查詢相關資料，了解專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)，該課題涉及到PLC和機械類鏜孔機床。這種大型類的機床，我更本沒有見過，更別說了解。經(jīng)過一個多月在圖書館搜集資料和仔細閱讀大致了解了鏜孔機床的結構和工作原理。通過