雙面鉆孔組合機(jī)床控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)

1、專(zhuān)業(yè)資料目錄摘耍1關(guān)鍵詞1.Abstract1.Keywords1.引言2.1雙面鉆孔組合機(jī)床的總體分析3.1.1機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)部件3.1.2雙面鉆孔組合機(jī)床工作過(guò)程3.1.3液壓元件的選擇4.1.3.1液壓閥及過(guò)濾器的選擇4.1.3.2油管的選擇5.1.4雙面鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)控制分析.5.2雙面鉆孔組合機(jī)床的控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)6.2.1雙面鉆孔組合機(jī)床主電路設(shè)計(jì)6.2.2雙面鉆孔組合機(jī)床總控制過(guò)程7.(1)PLC控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)介8.2.3.1 PLC的定義及組成8.2.3.2 PLC的工作方式與運(yùn)行框圖9.PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)11(1)PLC的選型11PLCI/O分配和接線11PLC控制

2、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)13PLC的編程方式13(2)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路14學(xué)習(xí)資料(2)PLC控制程序設(shè)計(jì)及順序功能圖15總結(jié)17參考文獻(xiàn)18致謝19雙面鉆孔組合機(jī)床控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)摘要：新型組合鉆床，屬于機(jī)械加工用鉆床。它由工作臺(tái)、安裝在工作臺(tái)兩端及一側(cè)的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與工作臺(tái)的邊緣平行，鉆架通過(guò)吊鐵和鎖緊螺釘安裝在導(dǎo)軌上；導(dǎo)軌上設(shè)有燕尾，鉆架可在導(dǎo)軌上水平移動(dòng)；鉆架包括溜板、溜板上裝有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，溜板底面上設(shè)有與導(dǎo)軌上的燕尾相配合的燕尾槽，機(jī)械滑臺(tái)上裝有主支撐架，主支撐架上裝有縱向機(jī)械滑臺(tái)及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)連接一控制活動(dòng)按鈕站，縱向機(jī)械滑臺(tái)上裝有附屬支撐架，附屬支撐架上通過(guò)機(jī)械滑臺(tái)裝有水平方向的鉆

3、削動(dòng)力頭。它解決了現(xiàn)有的鉆床加工大型零部件特別是回轉(zhuǎn)體直徑較大時(shí)操作不方便、加工困難等技術(shù)問(wèn)題。關(guān)鍵詞：PLC;雙面鉆孔；組合機(jī)床；控制系統(tǒng)AnalysisandDesignofDoubleHoleModularMachineToolControlSystemAbstract:Thenewcombinationdrillingmachine,belongstothemechanicalprocessingwiththedrillingmachine.Itconsistsoftheworkbench,installedonbothendsoftheworkbench,andonesideofth

4、eguiderail,railisparalleltotheedgeofthetable,thedrillstandbyhangingandlockscrewisinstalledontheguiderail;Equippedwithdovetailguideway,drillstandcanmoveontheguideraillevel;Drillstandincludingactuatormountedontheslipboard,slipboard,slidingboardonthebottomhastomatchthedovetailontheguiderailofthedovetai

5、lgroove,mechanicalslidingtableisequippedwiththesupportframe,themainsupportingframeisequippedwithIongitudinalmechanicalslidingtableandcontrolsystem,controlsystemtoconnectacontrolactivitybuttonstation.Iongitudinalmechanicalslidingtableisequippedwithauxiliarysupportleg,auxiliarysupportingframethroughme

6、chanicalslidingtableequippedwithhorizontaldrillingpowerhead.Itsolvestheexistingspecialdrillingmachine.Keywords:PLC;Double-sideddrilling;Combinationmachinetools;Controlsystem引言最早的組合機(jī)床是1911年在美國(guó)制成的，用于加工汽車(chē)零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國(guó)福特汽車(chē)公司和通用汽車(chē)公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的

7、原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。在我國(guó)，組合機(jī)床的科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)彳亍技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電器控制設(shè)備的可靠行的要求非常高，需具有很強(qiáng)的抗干擾能力強(qiáng)，能在很惡劣的環(huán)境下（如溫度局、濕度大、金屬粉塵多、距離iWj壓設(shè)備近、有較強(qiáng)的iWj頻電磁干擾等）長(zhǎng)期連續(xù)可靠地工作，平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF長(zhǎng)

8、，故障修復(fù)時(shí)間短。能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有任何一種工業(yè)控制設(shè)備能夠達(dá)到可編程控制器的可靠性。在PLC的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，采取了精選元器件及多層次抗干擾等措施，使PLC的平均無(wú)故障時(shí)間MTBF!常在10萬(wàn)小時(shí)以上，有些PLC的平均無(wú)故障時(shí)間可以達(dá)到幾十萬(wàn)小時(shí)以上，如三菱公司的F1,F2系列的MTBF可達(dá)到30萬(wàn)小時(shí)，有些高檔的MTBF還要高得多，絕這是其他電氣設(shè)備根本做不到的。本課題介紹了一種全新的自動(dòng)化控制理念，由雙面鉆孔機(jī)床自動(dòng)控制的實(shí)際條件出發(fā)，利用PLC對(duì)雙面鉆孔組合機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)經(jīng)行了改造設(shè)計(jì)。機(jī)床對(duì)面布置兩個(gè)液壓動(dòng)力滑臺(tái)，兩邊的滑臺(tái)上分別固定著左、右刀具電動(dòng)機(jī)，工件

9、定位夾緊裝置裝在中間底座上。雙面鉆孔組合機(jī)床是一種高效自動(dòng)化的裝用加工設(shè)備，它可以用來(lái)在工件兩相對(duì)表面上鉆孔，并取得了良好效果。組合機(jī)床的控制系統(tǒng)大多采用機(jī)械、液壓、氣動(dòng)和電氣控制相結(jié)合的控制方式。組合機(jī)床的控制線路的總體設(shè)計(jì)是由通用部件的典型控制線路和一些基本的環(huán)節(jié)組成。雙面鉆孔組合機(jī)床是針對(duì)在工件兩相對(duì)表面進(jìn)行鉆孔加工而設(shè)計(jì)的一種高效自動(dòng)化專(zhuān)用加工設(shè)備，其主要結(jié)構(gòu)為：左、右兩個(gè)動(dòng)力滑臺(tái)對(duì)稱(chēng)布置，安裝在標(biāo)準(zhǔn)側(cè)底座上。左、右刀具電動(dòng)機(jī)分別固定在左、右滑臺(tái)上，中間底座上裝有工件定位、工件夾緊裝置。該雙面鉆孔組合機(jī)床采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式，其控制過(guò)程是典型的順序循環(huán)控制。1雙

10、面鉆孔組合機(jī)床的總體分析組合機(jī)床是一種專(zhuān)用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，目前它仍是大批雖機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)H和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備。顯然，在大批雖生產(chǎn)的機(jī)械工業(yè)部門(mén)，大雖采用的設(shè)備是組合機(jī)床和自動(dòng)線。因此，組合機(jī)床及自動(dòng)化的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門(mén)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)雖和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)的發(fā)展前景mO機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)部件機(jī)床主要由底座、床身、主軸箱及鉆頭、工件定位及夾緊裝置、動(dòng)力滑臺(tái)、工作臺(tái)、油缸、多種液壓閥等組成。床身的兩邊各安裝左、右高速鋼椎柄麻花鉆頭，可以同時(shí)對(duì)定位于中間工件進(jìn)行雙面加工。兩個(gè)動(dòng)力滑臺(tái)對(duì)面布置并安裝在標(biāo)準(zhǔn)側(cè)

11、底座上，刀具電動(dòng)機(jī)M2M3分別固定在左、右動(dòng)力滑臺(tái)上，中間底座上裝有工件定位夾緊裝置2o機(jī)床主要結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1-1所小。I34r-2l_左機(jī)右機(jī)i圖1-1雙面鉆孔組合機(jī)床主結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.側(cè)底刀；2.刀具電動(dòng)機(jī)；3工件定位夾緊裝置；4.主軸箱及鉆頭；5.動(dòng)力滑臺(tái)；雙面鉆孔組合機(jī)床工作過(guò)程機(jī)床的電氣控制要求：液壓泵電動(dòng)機(jī)先啟動(dòng)，系統(tǒng)正常供油后，其它控制電路通電工作；左、右刀具電動(dòng)機(jī)在滑臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開(kāi)始時(shí)啟動(dòng)，滑臺(tái)退回到原來(lái)位置后停機(jī)。冷卻泵電動(dòng)機(jī)可手動(dòng)控制啟停，也可在左、右滑臺(tái)工作時(shí)，進(jìn)給自動(dòng)提供油液。其控制過(guò)程是典型的順序控制，所以當(dāng)把工件裝入夾緊裝置后，按下啟動(dòng)按鈕SB3機(jī)床便開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)循

12、環(huán)的過(guò)程，其循環(huán)過(guò)程如圖1-2所示。工件定位SB3SQ2工件夾緊KP滑臺(tái)快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)餐SQ3SQ6工進(jìn)工進(jìn).SQ4SQ7快退快退SQ8SQ5松開(kāi)工件SQ9出拔定位銷(xiāo)SQ1圖1-2機(jī)床動(dòng)力頭工作循環(huán)示意圖液壓元件的選擇1.3.1液壓閥及過(guò)濾器的選擇根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過(guò)該閥的最大流員，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格。本例所有閥的額定壓力都為5631OPa,額定流雖根據(jù)各閥通過(guò)的流雖，確定為1OL/min,25L/min和63L/min三種規(guī)格，所有元件的規(guī)格型號(hào)列丁表1-1中，過(guò)濾器按液壓泵額定流雖的兩倍選取吸油用線隙式過(guò)濾器。表1-1液壓元件明細(xì)表序號(hào)元件名稱(chēng)最大通過(guò)流量/L。mi

13、n-1型號(hào)1雙聯(lián)葉片泵22.5YB-A26B2單向閥12I-25B3三位五通電磁閥3235D-63BY4二位二通電磁閥3222D-63BH5調(diào)速閥0.32Q-10B6壓力繼電器-DP-63B7單向閥16I-25B8液控順序閥0.16XY-25B9背壓閥0.16B-10B10液控順序閥（卸載用）16XY-25B11單向閥12I-25B12溢流閥4Y-10B13過(guò)濾器45XU-BU2*10014壓力表開(kāi)關(guān)-K-6B15減壓閥20J-63B16單向閥2024D-40B17而維思通電磁閥20XI-63B18單向順序閥-DP-63B19壓力繼電器-DP-63B20壓力繼電器-油管的選擇根據(jù)選定的液壓閥的

14、連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進(jìn)、出油管按輸入、排出的最大流雖來(lái)計(jì)算。由于本系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接快進(jìn)快退時(shí)，油管內(nèi)通油雖最大，其實(shí)際流雖為泵的額定流雖的兩倍達(dá)45L/min，則液壓缸進(jìn)、出油管直徑d按產(chǎn)品樣本，選用內(nèi)徑為10mm外徑為18mm勺冷拔鋼管。雙面鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)控制分析機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)和工件定位、夾緊裝置由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。定位裝置和夾緊裝置用液壓系統(tǒng)控制，傳感器傳遞信號(hào)完成工件的定位和夾緊，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。鉆孔滑臺(tái)的前進(jìn)后退和鉆孔動(dòng)力頭的動(dòng)作用由PLC控制，行程開(kāi)關(guān)傳出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)鉆孔加工員的調(diào)整和鉆孔加工。電磁閥線圈YV9和YV10控制定位銷(xiāo)液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)方向；YV1和YV2控制夾緊

15、裝置液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)方向；YV3YV4和YV7為左機(jī)滑臺(tái)油路中電磁閥換向線圈；YV5YV6和YV8為右機(jī)滑臺(tái)油路中電磁閥換向線圈，電磁閥動(dòng)作狀態(tài)見(jiàn)表1-2。表1-2電磁閥動(dòng)作狀態(tài)表序號(hào)動(dòng)作名稱(chēng)定位夾緊左機(jī)右機(jī)卸荷左電機(jī)右電機(jī)液壓泵切削液電機(jī)YV9YV10YV1YV2YV3YV4YV7YV5YV6YV8YV11M1M2M3M41啟動(dòng)-+-+-2E牛定位+-+-3E牛夾緊+-+-+-4快進(jìn)+-+-+-+-+-+-5工進(jìn)+-+-+-+-+6快退+-+-+-+-+-7松開(kāi)夾緊+-+-+-8拔銷(xiāo)-+-+-9緊急停止-從表1-2中可以看出，電磁閥YV9線圈通電時(shí)，機(jī)床工件定位裝置將工件定位；當(dāng)電磁閥YV1通

16、電時(shí)，機(jī)床工件夾緊裝置將工件夾緊；當(dāng)電磁閥YV1YV3通電時(shí)，左機(jī)滑臺(tái)快速移動(dòng)；當(dāng)電磁閥YV1、YV5通電時(shí)，右機(jī)滑臺(tái)快速移動(dòng)；當(dāng)電磁閥YV1YV7或YV1、YV8通電時(shí)，左機(jī)滑臺(tái)或右機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)；當(dāng)電磁閥YV1、YV4或YV1YV6通電時(shí)，左機(jī)滑臺(tái)或右機(jī)滑臺(tái)快速后退；當(dāng)電磁閥YV2通電時(shí)，松開(kāi)定位銷(xiāo)；當(dāng)電磁閥YV10通電時(shí)，機(jī)床撥開(kāi)定位銷(xiāo)；定位銷(xiāo)松開(kāi)后，撞擊行程開(kāi)關(guān)SQ1機(jī)床停止運(yùn)行3】。液壓控制程序系統(tǒng)及各工步轉(zhuǎn)換主令、電磁閥線圈通電狀態(tài)如圖1-3所示。17YV7C=1920152223二YV8叫二14圖1-3液壓系統(tǒng)原理圖1液壓泵；2溢流閥；3電磁閥；4減壓閥；5過(guò)濾器；6換向閥；7調(diào)速閥

17、；8單向閥；9定位液壓缸；10溢流閥;11壓力繼電器；12換向閥；13節(jié)流閥；14單向閥；15夾緊液壓缸；16節(jié)流閥；17換向閥；18換向閥；19液壓缸；20液壓缸;21換向閥；22節(jié)流閥；23換向閥;雙面鉆孔組合機(jī)床左、右機(jī)液壓滑臺(tái)控制要求完全相同，都是完成“快進(jìn)一工進(jìn)一快退一停止”循環(huán)過(guò)程，可米用順序程序設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)。2雙面鉆孔組合機(jī)床控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)雙面鉆孔組合機(jī)床主電路設(shè)計(jì)本機(jī)床采用四臺(tái)電動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式，其中電動(dòng)機(jī)M2,M3分別帶動(dòng)左、右主軸箱的刀具主軸提供切削運(yùn)動(dòng)，而左、右動(dòng)力滑臺(tái)和工件定位夾緊裝置則由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),M1為液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，M4為冷卻泵電動(dòng)機(jī)。生產(chǎn)實(shí)踐

18、中很多機(jī)械（如龍門(mén)刨床、導(dǎo)軌磨床等）的工作臺(tái)需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)，利用行程開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制。雙面鉆孔組合機(jī)床的左，右鉆頭的旋轉(zhuǎn)，分別由交流電機(jī)帶動(dòng)，而左右滑臺(tái)的移動(dòng)由液壓缸通過(guò)電磁閥實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，控制主電路如圖2-1所示液壓泵電動(dòng)機(jī)左刀電機(jī)右刀電機(jī)切削液電機(jī)AAAAL1一一|itizrnFR1圖2-1雙面鉆孔組合機(jī)床主電路原理圖IPPP'lPPP雙面鉆孔組合機(jī)床總控制過(guò)程系統(tǒng)啟動(dòng)：按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕SB4接觸器KM1啟動(dòng)并白鎖一液壓泵電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)一系統(tǒng)啟動(dòng)。液壓回路啟動(dòng)：按下液壓回路啟動(dòng)按鈕SBP啟動(dòng)液壓回路。工件定位：當(dāng)啟動(dòng)液壓回路后由于KM1白鎖一電磁鐵YV9得電，液壓缸工作實(shí)現(xiàn)工件定位

19、。工件的夾緊：當(dāng)工件定好位后遇到定位行程開(kāi)關(guān)SQ一接通電磁鐵YV1,液壓缸夾緊工件。工件夾緊后壓力繼電器KP閉合一電磁鐵KM2KM3通電一左機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M2,右機(jī)刀具電動(dòng)機(jī)M3接通，電機(jī)工作。KM2KM3通電后一自鎖使電磁鐵KM4得電一切削液電動(dòng)機(jī)M4啟動(dòng)?；_(tái)快進(jìn)：工件定位后接通中間繼電器KA4電磁鐵YV3得電一左機(jī)滑臺(tái)液壓缸快進(jìn)或者KA6接通-電磁鐵YV5得電一右機(jī)滑臺(tái)液壓缸快進(jìn)?；_(tái)工進(jìn)：當(dāng)快進(jìn)結(jié)束時(shí)碰到左機(jī)滑臺(tái)快進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)SQYV3失電，電磁閥YV7得電一左機(jī)滑臺(tái)液壓缸工進(jìn)或者遇到SQ6右機(jī)滑臺(tái)快進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)一YV5失電，電磁閥YV8得電一右機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)。滑臺(tái)快退：當(dāng)工進(jìn)結(jié)束時(shí)遇到

20、左機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)SQ一電磁鐵YV7失電,電磁鐵YV4得電一左機(jī)滑臺(tái)液壓缸快退或者遇到右機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)SQ一電磁鐵YVWV8失電結(jié)束工進(jìn)，電磁鐵YV6得電一右機(jī)滑臺(tái)快退。松開(kāi)工件：當(dāng)左機(jī)滑臺(tái)快退結(jié)束遇到行程開(kāi)關(guān)SQ5和右機(jī)滑臺(tái)快退結(jié)束遇到行程開(kāi)關(guān)SQ8時(shí)一電磁鐵YV4,YV6失電結(jié)束快退-電磁鐵YV2得電一液壓缸松開(kāi)工件。拔定位銷(xiāo)：當(dāng)松開(kāi)工件后，同時(shí)回到原位遇到工件壓緊原位行程開(kāi)關(guān)SQ-電磁鐵YV10得電一液壓缸拔出定位銷(xiāo)一完成一次加工過(guò)程。(10)點(diǎn)動(dòng)按鈕：在加工過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制：SBP左刀具電動(dòng)機(jī)M2點(diǎn)動(dòng)按鈕；SB4右刀具電動(dòng)機(jī)M3點(diǎn)動(dòng)按鈕；SB7-夾緊松開(kāi)點(diǎn)動(dòng)按鈕；S

21、B4左機(jī)快進(jìn)點(diǎn)動(dòng)按鈕；SBA左機(jī)快退點(diǎn)動(dòng)按鈕；SB1(-右機(jī)快進(jìn)點(diǎn)動(dòng)按鈕；SB1一右機(jī)快退點(diǎn)動(dòng)按鈕。綜上，雙面鉆孔組合機(jī)床的工作過(guò)程為，啟動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)M1,按下啟動(dòng)按鈕SB3KM1自鎖接通KM1液壓泵電動(dòng)機(jī)工作一按下液壓回路啟動(dòng)按鈕SBP工件定位電磁閥YV9得電，工件定位一碰上工件定位結(jié)束行程開(kāi)關(guān)SQ一工件夾緊電磁閥YV1得電，同時(shí)斷開(kāi)定位電磁閥YV1(一接觸器KA3KA6通電并自鎖同時(shí)接通左機(jī)快進(jìn)電磁閥YV3和右機(jī)快進(jìn)電磁閥YV5實(shí)現(xiàn)快進(jìn)一碰上左機(jī)快進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)SQ3斷開(kāi)YV3工進(jìn)電磁閥YV7工作；同時(shí)遇到右機(jī)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)SQ6YV5失電，YV8工作，實(shí)現(xiàn)工進(jìn)一碰到左機(jī)工進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)S

22、Q4右機(jī)工進(jìn)結(jié)束行程開(kāi)關(guān)SQ7電磁閥YV7,YV8斷電，結(jié)束工進(jìn)過(guò)程-KM7斷電，YV3失電，同時(shí)YV4YV6通電，滑臺(tái)快退一遇到SQ5SQ8快退結(jié)束行程開(kāi)關(guān)，結(jié)束快退過(guò)程-YV4YV6失電，同時(shí)YV2得電松開(kāi)工件-工件壓緊原位行程開(kāi)關(guān)SQ9YV10得電并拔定位銷(xiāo)完成工作過(guò)程。PLC控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介PLC的定義及組成PLC是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，即可編程控制器(ProgrammableLogicController)。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了這樣的定義：一種基于數(shù)字運(yùn)算操作的、專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的電子控制系統(tǒng)。PLC英文全稱(chēng)Programma

23、bleLogicController,中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，它采用了存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)、定時(shí)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)模擬或數(shù)字式I/O控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程4oPLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程；而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)散其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC的發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)階段：初始階段、崛起階段、成熟階段、飛速發(fā)展階段、開(kāi)放性，標(biāo)準(zhǔn)化階段。PLC總的發(fā)展趨勢(shì)是向高集成

24、度、小體積、大容雖、高速度、易使用、高性能、信息化、軟PLC標(biāo)準(zhǔn)化、與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)機(jī)密結(jié)合等方向發(fā)展。由于微處理器芯片及有關(guān)元件的價(jià)格大大降低使得PLC的成本下降；隨著計(jì)算機(jī)、芯片、軟件、控制等技術(shù)的飛速發(fā)展，也使得PLC的功能大大增強(qiáng)。它不僅能更好的完成原來(lái)得心應(yīng)手的順序邏輯控制任務(wù)，也能處理大雖的模擬雖，解決復(fù)雜的計(jì)算和通信連網(wǎng)問(wèn)題。在當(dāng)前最熱的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，主站何從站幾乎都有PLC的身影，PLC的通信技術(shù)又往前發(fā)展了一大步。現(xiàn)在開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化的PLC也已走向前臺(tái)，為適應(yīng)現(xiàn)在和未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展要求做好了準(zhǔn)備m】。PLC專(zhuān)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，與計(jì)算機(jī)的組成

25、十分相似。從硬件結(jié)構(gòu)看，它也有中央處理器（CPU、電源、儲(chǔ)存器和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成，PLC的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。PLC的工作方式與運(yùn)行框圖PLC的工作原理類(lèi)似于計(jì)算機(jī)工作原理，是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。即通過(guò)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且在執(zhí)行過(guò)程中反映控制要求6。CPU是按分時(shí)操作方式來(lái)完成各項(xiàng)任務(wù)的，計(jì)算機(jī)在同一時(shí)間只能做一件事，所以程序?qū)儆诖泄ぷ鞣绞?，它是按程序順序依次完成相?yīng)各電器的動(dòng)作7。PLC工作的整個(gè)過(guò)程可用圖2-3所示的運(yùn)行框圖來(lái)表示。整個(gè)運(yùn)行流程可大致分為三個(gè)部分：第一，接通電源的過(guò)程。機(jī)器上電后對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括輸入/輸出模塊配置檢查，硬件初始

26、化，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。第二，掃描過(guò)程。PLC在上電完成以后進(jìn)行。在完成輸入任務(wù)以后，再完成與其他外設(shè)的通信處理，依次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器等更新。當(dāng)CPU處于STOF方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。當(dāng)CPU處于RUN方式時(shí)，還要完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查*】。第三，錯(cuò)誤處理。每個(gè)PLC掃描時(shí)執(zhí)行一個(gè)自我診斷檢查來(lái)確定行動(dòng)的PLC是否正常，如果電池電壓、程序內(nèi)存、CPUI/O、通訊不正常或檢查異常，在CPU上面板的異常繼電器將被激發(fā)，并且將錯(cuò)誤代碼存儲(chǔ)在專(zhuān)用的寄存器中。當(dāng)一個(gè)致命錯(cuò)誤發(fā)生時(shí),CPU是被迫停止模式，所有掃描隨即停止。概括而言，PLC是按集中輸入、

27、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。每一次掃描所用的時(shí)間稱(chēng)做掃描周期或工作周期。申問(wèn)ONI；內(nèi)部處理-,輸入姓理輸入仙送、迪棵I/O)更麻時(shí)紳-待珠容存器STOP；CPU運(yùn)行方式|RUN執(zhí)行a序指出處理I執(zhí)行自診斷1'一Y，:-PLC11-常杏'；?,丁r存放自診斷錯(cuò)誤給黑-f"_fN十二-致命錯(cuò)誤“A丁YCPU強(qiáng)制為STOPIi圖2-3PLC工作運(yùn)行框圖3PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以PLC為控制核心，采用電氣控制與液壓控制相結(jié)合的方法，取代傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制方法，完成系統(tǒng)雙面切削的要求。PLC輸出控制對(duì)象主要是控制電路中的執(zhí)行器件，如接觸器、電磁閥等，

28、我們可以通過(guò)設(shè)計(jì)程序完成對(duì)硬件系統(tǒng)的操作，使它們按照我們的需求完成相應(yīng)的操作以達(dá)到設(shè)計(jì)目的。PLC的選型根據(jù)雙面鉆孔組合機(jī)床的工作特點(diǎn)，采用以可編程控制器（PLC）作下位機(jī)、計(jì)算機(jī)（PC）作上位機(jī)的分布式控制系統(tǒng)。不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)雖信號(hào)的邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間的通信。系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、擴(kuò)充性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，完全能夠滿足機(jī)床的控制要求。系統(tǒng)以三菱公司的FX2N-48MR型PLC為控制核心問(wèn)。FX2N是三菱PLC是FX家族中最先進(jìn)的系列。具有高速處理及可擴(kuò)展大雖滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn)，為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N系列是小

29、型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置，48代表有24個(gè)輸入與24個(gè)輸出，M代表基本單元（就是沒(méi)有特殊功能模塊的），R代表繼電器輸出。PLCI/O分配和接線本控制系統(tǒng)的PLC的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的確定是根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和所需控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)雖加以確定。（1）PLC的輸入端口包括自動(dòng)循環(huán)工作按鈕、點(diǎn)動(dòng)按鈕、油泵啟動(dòng)、總停按鈕、SAI等，還包括電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)繼電器輸入，輸入形式是熱繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)。（2）PLC的輸出端口包括運(yùn)彳亍指示燈、交流接觸器、繼電器等。PLC輸入輸出點(diǎn)分配表如表3-1,分配圖如圖3-1所示。表3-1PLCI/O地址分配PLC端口地址代號(hào)功

30、能PLC端口地址代號(hào)功能xoooSB1總停X027-工件夾緊檢測(cè)X001SB2液壓系統(tǒng)啟動(dòng)Y000KM1液壓泵電機(jī)控制X002SB3液壓泵啟動(dòng)Y001KM2左刀具電機(jī)控制X003SB4液壓泵停止Y002KM3右刀具電機(jī)控制X004SB5左刀具點(diǎn)動(dòng)Y003KM4冷卻電機(jī)控制X005SB6右刀具點(diǎn)動(dòng)Y004KA1工件夾緊X006SB7夾具松開(kāi)Y005KA2工件松開(kāi)X007SB8左機(jī)點(diǎn)動(dòng)快進(jìn)Y006KA3左滑臺(tái)快進(jìn)X010SB9左機(jī)點(diǎn)動(dòng)快退Y007KA4左滑臺(tái)工進(jìn)X011SB10右機(jī)點(diǎn)動(dòng)快進(jìn)Y010KA5左滑臺(tái)快退X012SB11右機(jī)點(diǎn)動(dòng)快退Y011KA6右滑臺(tái)快進(jìn)X013SA1左機(jī)接通Y012KA

31、7右滑臺(tái)工進(jìn)X014SA2右機(jī)接通Y013KA8右滑臺(tái)快退X015SA3工作方式選擇Y014KA9工件定位X016SQ1拔定位銷(xiāo)Y015KA10拔定位銷(xiāo)X017SQ2工件夾緊Y016HL1左機(jī)工作指示X020SQ3左機(jī)滑臺(tái)快進(jìn)Y017HL2右機(jī)工作指示X021SQ4左機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)Y020HL3手動(dòng)指示X022SQ5左機(jī)滑臺(tái)快退Y021HL4自動(dòng)指示X023SQ6右機(jī)滑臺(tái)快進(jìn)Y022HL5原位指示X024SQ7右機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)X025SQ8右機(jī)滑臺(tái)快退X026SQ9工件松開(kāi)總停液壓系統(tǒng)啟動(dòng)液壓泵啟動(dòng)SB11SB2SB3液壓泵停止左刀具點(diǎn)動(dòng)右刀具點(diǎn)動(dòng)夾具松開(kāi)HlSB411SB5Li'SB6左機(jī)點(diǎn)

32、動(dòng)快進(jìn)左機(jī)占云力快退右機(jī)點(diǎn)動(dòng)快進(jìn)SB7SB8JJSB9SB1右機(jī)占云云快退左機(jī)接通右機(jī)接通a工作方式選擇SA自拔定位銷(xiāo)iSB111JLSA1SA2動(dòng)、手動(dòng)SQ1工件夾緊*左機(jī)滑臺(tái)快進(jìn)左機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)左機(jī)滑臺(tái)快退右機(jī)滑臺(tái)快進(jìn)右機(jī)滑臺(tái)工進(jìn)右機(jī)滑臺(tái)快退SQ3SQ4SQ5SQ6TSQ7*SQ8SQ9iixoooY0X001Y001X002Y0X00302Y0X00403Y0X00504Y0X00605Y0X00706Y0X01007Y010X011Y011X012Y0X01312Y0X01413Y0X01514Y015X016X017Y0X02016Y017X021X022Y020X023Y021X024

33、X025Y022X026X027FX2N48MRKM1KA4KA5KA7KA8KA9KA10HL1HL2HL3HL4HL5液壓泵電機(jī)控制左刀具電機(jī)控制右刀具電機(jī)控制冷卻電機(jī)控制工件夾緊工件放松左滑臺(tái)快進(jìn)左滑臺(tái)工進(jìn)左滑臺(tái)快退右滑臺(tái)快進(jìn)右滑臺(tái)工進(jìn)-右滑臺(tái)快退一工件定位拔定位銷(xiāo)左機(jī)工作指示右機(jī)工作指示手動(dòng)指示自動(dòng)指示圖3-1PLC端子輸入/輸出端子分布圖4PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)床各執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)和操作特性，系統(tǒng)在以模塊化的程序設(shè)計(jì)思想上，雙面鉆孔組合機(jī)床的電氣化控制程序采用了PLC的編程軟件編寫(xiě)，其核心部分包括狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、梯形圖、語(yǔ)句表的設(shè)計(jì)，最后以此設(shè)計(jì)來(lái)編寫(xiě)運(yùn)行的程序指令，以達(dá)到程序化自

34、動(dòng)控制的目的。4.1PLC的編程方式編程語(yǔ)言是PLC的更要組成部分，PLC為用戶提供了完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)編制用戶程序的各種要求9。PLC提供的編程語(yǔ)言通常有梯形圖和語(yǔ)句表等。不同PLC生產(chǎn)廠家的編程語(yǔ)言也存在或大或小的差異，這種差異限制了PLC的開(kāi)放性、可復(fù)用性和互換性。編程語(yǔ)言基本上可歸納為字符表達(dá)方式（即用文字符號(hào)表達(dá)程序，如語(yǔ)句表程序表達(dá)方式）和圖形符號(hào)表達(dá)方式（即用圖形符號(hào)表達(dá)程序，如梯形圖程序表達(dá)方式）兩種，也可以將這兩種方式結(jié)合起來(lái)表示PLC程序。（1）梯形圖：梯形圖是最早使用、并且也是現(xiàn)在最常使用的PLC編程語(yǔ)言，直觀、清晰是梯形圖的最大特點(diǎn)。它在繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上

35、演變，繼承了繼電器控制系統(tǒng)中的基本工作原理和電氣邏輯關(guān)系的表示方法，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別，所以得到了廣泛的使用。功能塊圖：功能塊圖是另外一種圖形式的PLC編程語(yǔ)言。使用功能塊圖的好處是用戶可以編制出自己的函數(shù)或功能塊。它使用像電子電路中的各種門(mén)電路，加上輸入、輸出模塊，通過(guò)一定的邏輯連接方式來(lái)完成控制邏輯，可以把函數(shù)和功能塊連接到電路中，完成各種復(fù)雜的功能和計(jì)算。較早的PLC沒(méi)有提供功能塊圖編程功能，另外由于使用習(xí)慣問(wèn)題，在我們國(guó)家使用的功能塊圖人不多。順序功能圖：順序功能圖，亦稱(chēng)功能圖，是一種真正的圖形化的編程方法。使用它可以對(duì)

36、具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程，特別適合在復(fù)合的順序控制系統(tǒng)中使用。在順序功能圖中，最里要的三個(gè)元素是狀態(tài)、和狀態(tài)相關(guān)的動(dòng)作、轉(zhuǎn)移。它的轉(zhuǎn)移條件可以使用多種語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，另外還提供了和步有關(guān)的多種元素供用戶使用。結(jié)構(gòu)化文本：對(duì)目前使用PLC的人來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)化文本是一種較新的編程語(yǔ)言。使用結(jié)構(gòu)化文本可以編程出非常復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理或邏輯控制程序。原來(lái)學(xué)習(xí)過(guò)PASCAL或C語(yǔ)言的人都知道結(jié)構(gòu)化編程的好處，結(jié)構(gòu)化就是這樣的一種用于PLC的結(jié)構(gòu)化方式編程的語(yǔ)言。指令表：指令表也是一種比較早的PLC的編程語(yǔ)言，它使用一些邏輯和功能指令的縮略語(yǔ)來(lái)表示相應(yīng)的指令功能，類(lèi)似于計(jì)算機(jī)中的助記符語(yǔ)言，是用一個(gè)或幾個(gè)

37、容易記憶的字符來(lái)代表PLC的某種操作功能，按照一定的語(yǔ)法和句法編寫(xiě)出一行一行的程序，來(lái)實(shí)現(xiàn)所要求的控制任務(wù)的邏輯關(guān)系或運(yùn)算。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路根據(jù)控制要求，機(jī)床在啟動(dòng)并且初始化之后，都要進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)控制工作方式的選擇。二者之間通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)SA實(shí)現(xiàn)切換，分另U對(duì)應(yīng)不能同一時(shí)間接通的輸入端口X0和輸出端口丫0。系統(tǒng)會(huì)在進(jìn)入自動(dòng)控制方式后按順序執(zhí)行控制指令。首先柴油機(jī)缸蓋由機(jī)床夾具動(dòng)作夾緊，然后液壓左滑臺(tái)、右滑臺(tái)同一時(shí)間快速向前行進(jìn)，在轉(zhuǎn)為工進(jìn)之前，按下行程開(kāi)關(guān)SQ3和SQ6并按預(yù)先設(shè)定的工件精度和工件的加工參數(shù)完成兩端的螺栓通孔、導(dǎo)管通孔和定位孔的加工工序。工序結(jié)束后，滑臺(tái)快退，工件沿著程序

38、線進(jìn)入下一道加工工序。加工過(guò)程中的精確點(diǎn)定位主要由手動(dòng)程序來(lái)完成，以及機(jī)床維修時(shí)便于技術(shù)人員點(diǎn)動(dòng)控制。狀態(tài)圖如圖4-1所示。初始化圖4-1機(jī)床加工狀態(tài)轉(zhuǎn)換流程圖PLC順序功能圖雙面鉆孔組合機(jī)床控制要求中M1應(yīng)先啟動(dòng)，控制程序的啟動(dòng)應(yīng)滿足一個(gè)條件，即滿足液壓系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)和其他電動(dòng)機(jī)在系統(tǒng)正常供油后才能啟動(dòng)10。組合機(jī)床的運(yùn)行方式包括有手動(dòng)工作和自動(dòng)工作方式?？梢酝ㄟ^(guò)開(kāi)關(guān)SA選擇不一樣的工作方式，假設(shè)SA斷開(kāi)時(shí)，機(jī)床以自動(dòng)工作方式工作；SA閉合時(shí)，工作于手動(dòng)工作方式。根據(jù)以上雙面鉆孔組合機(jī)床控制系統(tǒng)的總過(guò)程分析過(guò)程，可設(shè)計(jì)出鉆孔組合機(jī)床PLC控制系統(tǒng)的總順序功能圖，如圖4-2所示。M8002初始脈沖公共程序X015YOOO禎壓泵丫022原位X005起劫手動(dòng)程序S20yo4定位X017工件夾紊X027X020X023X021X024X022X023X026X016SETY004X013X013Y006Y010SETYCD2到位IX014X013X013XD14Y011Y013Y003Y006Y011X014X013Y007X014Y012X013X014RSTY001RSTY002Y004Y005Y001開(kāi).左電機(jī)左快進(jìn)開(kāi)有電機(jī)右快進(jìn)開(kāi)冷卻電機(jī)左工班右工進(jìn)左快退右快退美左電機(jī)