畢業(yè)論文-PLC控制仿形液壓銑床

遼寧工程技術大學課程設計PAGE29下載需知下載需知★本站上傳的文檔資源均來自互聯網，以分享為目的，為有需要者提供學習與參考，版權為原作者所有，若侵犯到原作者的權益,請?zhí)岢鲋刚?及時與網站客服聯系，并提供必要的證據，如屬實，網站會在第一時間進行處理，立即刪除相應下載鏈接頁面并將文檔刪除?！锉菊旧蟼鞯奈臋n，在文檔排版上進行過整理，并未對內容進行增加或刪除，因此，本站并不保證文檔質量，因此下載之前，務必先預覽一番，因為預覽與下載的內容完全一樣，所以如果發(fā)現內容有問題，請不要下載?！锵螺d后的word文檔均可進行復制、編輯，沒有密碼保護，PDF格式均可轉換成word，PPT文檔可直接進行修改。因上傳需要對文檔進行轉換，轉換過程中有可能不能正常閱讀或是下載后不能編輯，遇到這種問題，可以留言，留下郵箱地址，我們會把原始文檔發(fā)送到你的郵箱。遼寧工程技術大學課程設計PAGE1一、設計題目PLC控制仿形液壓銑床二、設計要求1應用PLC為核心，對仿形液壓銑床進行控制2此設計用PLC控制三個異步電動機對銑床進行控制，一個液壓泵電機對仿形指控制，達到仿形的目的。三、上交材料1開題報告1份2說明書1本四、進度安排第一周：查閱并收集資料，確定設計題目。第二周：確定整體設計方案并編寫設計開題報告。第三周：具體硬件、軟件設計，實現控制要求。五、指導教師評語成績：指導教師日期摘要介紹銑床的定義及自動化銑床的發(fā)展和現狀，詳細的介紹了液壓仿形銑床的工作原理并且以一維仿形為例詳細的介紹了仿形銑床的工作過程及過程分析；PLC的特點（體積小，重量輕，能耗低可靠性高，抗干擾能力強；配套齊全，功能完善，適用性強易學易用，深受工程技術人員歡迎；系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造）主要功能（步進順序控制，數據處理，限時控制，條件控制，計數控制，模/數和數/模轉換）以及PLC型號選擇所要注意的事項（容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力）；根據仿形銑床的工作流程制作流程圖，編寫程序制作梯形圖，繪制I/O地址分配圖。關鍵詞：仿形液壓銑床；PLC；流程圖；梯形圖

AbstractDescribesthedefinitionandautomationofmillingmachinemillingmachinedevelopmentandcurrentsituation,describedindetailtheworkingprincipleofhydrauliccopymillingmachine,andcopyingaone-dimensionalcasedescribedindetailtheprocessofcopyingtheworkofmillingandprocessanalysis;PLCcharacteristics(volumeSmall,lightweight,lowenergyconsumption,highreliability,stronganti-interference;fullyfurnished,perfectfunction,applicabilityandeasytouse,welcomedbytheengineeringandtechnicalpersonnel;systemdesign,constructionworkissmall,easymaintenance,easytransformation)themainfunction(stepsequencecontrol,dataprocessing,limitedcontrol,conditionalcontrol,countcontrols,analog/digitalanddigital/analogconversion)andthePLCmodeltoselectthedesirednote(capacity,I/Omodule,powermodulespecialfunctionmodules,communicationnetworkingcapabilities);copymillingmachineaccordingtotheworkflowflowcharts,programmingproductionladder,drawingI/Oaddressassignmentmap.

Keywords:hydrauliccopyingmillingmachine;PLC;flow;Ladder

目錄1引言··················································12發(fā)展現狀··············································22.1銑床的介紹·······································22.2自動銑床的發(fā)展及現狀···························33整體設計·············································44硬件設計·············································44.1PLC的特點及主要功能····························44.2PLC型號的選擇··································84.3液壓仿形銑床行程分析·························124.4PLC的I/O地址分配圖····························194.5PLC外部接線圖··································205PLC控制軟件設·····································215.1系統(tǒng)工作流程圖·································215.2梯形圖··········································22參考文獻··············································241.引言隨著機電一體化技術的迅猛發(fā)展,數控機床的應用已日趨普及,機械制造業(yè)正在越來越多地采用數控技術來改善其生產加工方式,用以解決現代機械制造中結構復雜、緊密、批量小、多變零件的加工問題。然而,從目前企業(yè)面臨的情況看,因數控機床價格昂貴,一次性投資較大,使有些企業(yè)難以承擔。因此,對普通機床的數控化改造就顯得非常必要,這種必要性主要體現在:數控機床可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件;可以實現加工的自動化,而且是柔性自動化,從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍；加工零件的精度高,尺寸分散度小,使裝配容易,不再需要“修配”；可實現多工序的集中,減少零件在機床間的頻繁搬運；擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償等多種自律功能,因而可實現長時間無人看管加工。在我國的大多數制造行業(yè)和企業(yè)的生產、加工裝備絕大多數是傳統(tǒng)的機床,而且半數以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長,從而在國際、國內市場缺乏競爭力,直接影響一個企業(yè)的產品、市場、效益,影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數控化率。我國自改革開放以來,很多企業(yè)從國外引進技術、設備和生產線進行技術改造。據不完全統(tǒng)計,從1979—1988年間,全國引進技術改造項目就有18446項,大約165.8億美元。這些項目中,大部分項目為我國的經濟建設發(fā)揮了應有的作用。但是有的引進項目由于種種原因,設備或生產線不能正常運轉,甚至癱瘓,使企業(yè)的效益受到影響,嚴重的使企業(yè)陷入困境。一些設備、生產線從國外引進后,有的消化吸收不好,備件不全,維護不當,結果運轉不良；有的引進時只注意引進設備、儀器、生產線,忽視軟件、工藝、管理等,造成項目不完整,設備潛力不能發(fā)揮,有的甚至不能啟動運行,沒有發(fā)揮應有的作用。種種原因使有的設備不僅沒有創(chuàng)造財富,反而消耗著財富。這些不能使用的設備、生產線是個包袱,也是一批很大的存量資產,修好了就是財富。只要找出主要的技術難點,解決關鍵技術問題,就可以最小的投資盤活最大的存量資產,爭取到最大的經濟效益和社會效益。在美國、日本和德國等發(fā)達國家,他們的機床改造作為新的經濟增長行業(yè),生意盎然,正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步,機床改造是個“永恒”的課題。我國的機床改造業(yè),也從老的行業(yè)進入到以數控技術為新的行業(yè)。在美國、日本、德國,用數控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場,已形成了機床和生產數控改造的新的行業(yè)。在美國,機床改造業(yè)稱為機床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd(得寶)服務集團、US設備公司等。美國得寶公司己在中國開辦公司。我們提出的對普通銑床的數控改造是一個典型的銑床數控改造實例,對于改善生產環(huán)境,降低勞動強度,提高零件加工精度及自動化程度具有重要的意義,可以創(chuàng)造一定的經濟效益和社會效益。2.發(fā)展現狀2.1銑床的介紹銑床是以各類電動機為動力的傳動裝置與系統(tǒng)的對象以實現生產過程自動化的技術裝置。電氣系統(tǒng)是其中的主干部分，在國民經濟各行業(yè)中的許多部門得到廣泛應用。隨著電子技術的發(fā)展，可編程序控制器日益廣泛的應用于機械、電子加工與設備電氣改造中。銑床作為機械加工的通用設備在內燃機配件的生產中一直起著不可替代的作用。自動銑床具有工作平穩(wěn)可靠，操作維護方便，運轉費用低的特點，已成為現代生產中的主要設備。自動銑床控制系統(tǒng)的設計是一個很傳統(tǒng)的課題，現在隨著各種先進精確的諸多控制儀器的出現，銑床控制的設計方案也越來越先進，越來越趨于完美，各種參考文獻也數不勝數。在我國70～80年代大多數銑床中,大多數的開關量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制,也有相當一部分輔機系統(tǒng)是采用繼電控制。因此,繼電器本身固有的缺陷,給銑床的安全和經濟運行帶來了不利影響,用PLC對銑床的繼電器式控制系統(tǒng)進行改造已是大勢所趨。2.2自動銑床的發(fā)展及現狀從上世紀80年代起銑床制造業(yè)的發(fā)展雖有起伏但對自動控制技術和自動銑床床一直給予不是很大的關注。經過九五自動車床和加工中心包括自動銑床的產業(yè)化生產基地的形成，所生產的中檔普及型自動銑床的功能性能和可靠性方面已具有較強的市場競爭力。但在中高檔自動銑床方面與國外一些先進產品相比仍存在較大差距。這是由于歐美日等先進工業(yè)國家于80年代先后完成了自動機床產業(yè)進程，其中一些著名機床公司致力于科技創(chuàng)新和新產品的研發(fā)引導著數控機床技術發(fā)展，如美國英格索爾公司和德國惠勒喜樂公司對用于汽車工業(yè)和航空工業(yè)高速數控銑床的發(fā)展日本牧野公司對高效精密加工中心所作的貢獻，德國瓦德里希公司在重型龍門五面加工銑床方面的開發(fā)以及日本馬扎克公司研發(fā)的車銑中心對高效復合加工的推進等等。相比之下，我國大部分數近代機床產品在技術處于跟蹤階段。表1以中擋銑床為例列出國內外先進產品主要技術指標，由此可以看到效率精度和可靠性等方面均有明顯差。隨著科學技術的不斷發(fā)展，生產工藝的不斷發(fā)展改進，特別是計算機技術的應用，新型控制策略的出現，不斷改變著電氣控制技術的面貌。在控制方法上，從手動控制發(fā)展到自動控制;在控制功能上，從簡單控制發(fā)展到智能化控制；在操作上，從策重發(fā)展到信息化處理；在控制原理上，從單一的有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或微型計算機為中心的網絡化自動控制系統(tǒng)。X62W銑床綜合了計算機技術、微電子技術、檢測技術、自動控制技術、智能技術、通信技術、網絡技術等先進的科學技術成果。工業(yè)、農業(yè)、科學和國防現代化建設要求機械產業(yè)不斷地提供各種先進的設備。如電力機床、內燃機車、工程機械等設備。利用刀具對金屬毛坯進行切削，從而加工出機械零件的工作機械稱為金屬切削機床，簡稱機床。機床是現代機械制造業(yè)中最重要的加工設備，在一般機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量約占機械制造總工作量的40%~~60%。機床的性能直接影響機械產品的性能、質量和經濟性。因此，它是國民經濟中具有戰(zhàn)略意義的基礎工業(yè)，機床的擁有量及其先進程度將直接影響到國民經濟各部門生產發(fā)展和技術進步的能力。仿形銑床是由普通機床發(fā)展而來。它集于機械、液壓、氣動、伺服驅動、精密測量、電氣自動控制、現代控制理論、計算機控制等技術于一體，是一種高效率、高精度能保證加工質量、解決工藝難題，而且又具有一定柔性的生產設備。仿形銑床的廣泛應用，給機械制造業(yè)的生產方式、產品機構和產業(yè)機構帶來了深刻的變化，其技術水平高低和擁有量多少，是衡量一個國家和企業(yè)現代化水平的重要標志。3.整體設計PLC控制液壓泵電機、驅動主軸電機、驅動進給電機、驅動冷卻泵電機。PLC控制液壓泵電機啟動帶動仿形指接觸要被仿形的工件，驅動主軸電機、驅動進給電機、驅動冷卻泵電機根據仿形形式進行運動。4.硬件設計4.1PLC的特點及主要功能4.1.11）編制程序簡單PLC一般采用易于理解和掌握的梯形語言及面向工業(yè)控制的簡單指令編制程序，非常形象直觀。對于小型PLC而言，幾乎不需要任何專門的計算機知識，特別適合現場工程技術人員使用。2）控制系統(tǒng)構成簡單、通用性強雖然PLC種類繁多，但由于其產品的系列化和模塊化，且軟件包齊全，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同的控制系統(tǒng)。用戶在硬件設計方面，只需確定PLC的硬件配置和I/O的外部接線，不需要諸如繼電器之類的固體電子器件和大量繁雜的硬接線電路。當控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)的功能時，只要改變存貯器中的控制程序即可。PLC的輸入、輸出可直接與交流220V、直流24V等強電相連，并有較強的帶載能力。3）抗干擾能力強、可靠性高PLC是專為工業(yè)控制設計的。能適應工業(yè)現場的惡劣環(huán)境。在PLC的設計和制造過程中，采取了多層次抗干擾及精選元器件等措施，使PLC的平均無故障時間通常在2000小時以上，這是一般的其他電氣設備做不到的。絕大多數用戶都將可靠性作為選取控制裝置的首要條件，因此PLC在硬件和軟件方面均采取了一系列的抗干擾措施。在硬件方面，PLC采取的抗干擾措施主要是隔離和濾波技術。PLC的輸入和輸出電路一般都用光電耦合器傳遞信號，使CPU與外部電路完全切斷電的聯系，有效地抑制外部干擾源對CPU的影響。在PLC的電源電路和I/O接口中，還設置了多種濾波電路，以抑制高頻干擾信號。在軟件方面，PLC設置了故障檢測及自診斷程序、用來檢測系統(tǒng)硬件是否正常，用戶程序是否正確，便于自動地做出相應的處理，如報警、封鎖輸出、保護數據等。4）易于操作及維護PLC的控制程序可通過其專用的編程器輸入到PLC的用戶程序存貯器中。編程器不僅能對PLC控制程序進行寫入、讀出、檢測、修改等操作，還能對PLC的工作進行監(jiān)控。使得PLC的操作及維護都很方便。PLC還具有很強的自診斷能力，能隨時檢查出自身的故障，并顯示給操作人員，使操作人員能迅速檢查、判斷故障原因。由于PLC的故障率很低，并且有完善的診斷和顯示能力，當PLC或外部的輸入裝置及執(zhí)行機構發(fā)生故障時，如果是PLC本身的原因，在維修時只需要更換插入式模塊及其它易損件即可，既方便又減少影響生產的時間。5）設計、技工、調試周期短。用PLC完成一項控制工程時，由于其硬、軟件齊全，設計和施工可同時進行。由于用軟件編程取代了繼電器硬接線，實現控制功能，使得控制柜的設計及安裝接線工作量大為減少，縮短了施工周期。同時，由于用戶程序大都可以在實驗室模擬調試，調好后再將PLC控制系統(tǒng)在生產現場進行聯機調試，使得調試方便、快捷、安全，因此大大縮短了設計和投運周期。4.1.2PLC是采用微電子技術來完成順序控制功能的自動化設備，可以在現場的輸入信號作用下，按照預先輸入的程序?？刂片F場的執(zhí)行機構按照一定規(guī)律進行動作。其主要功能如下：1）開關量控制。這是PLC最基本最廣泛的應用領域，用來取代繼電器控制系統(tǒng)、實現邏輯控制和順序控制。它既可用于單機控制或多機控制，又可用于自動化生產線的控制。PLC可根據操作按鈕、限位開關及其他現場給出的指令信號或檢測信號，控制機械運動部件進行相應的動作。2）限時控制PLC為用戶提供了一定數量的定時器，并設置了計時指令，一般可實現0.1-999.9s及0.001-99.99s的定時控制，也可按一定方式進行定時時間的擴展。PLC的限時控制精度高、定時時間設定方便、靈活，同時，PLC還提供了高精度的時鐘脈沖，用于精確的定時控制。3）計數控制PLC為用戶提供的計數器分為普通計數器、可逆計數器、高速計數器等、以完成不同用途的技術控制。當計數器的當前計數值變?yōu)?（或設定值）或在某一數值范圍時，發(fā)出控制指令。計數器的計數值可以在運行中被讀出，也可以在運行中進行修改。4）步進控制PLC能通過移位寄存器方便地完成步進控制功能。有些PLC專門設有步進控制指令，使得編程更為方便。此功能在進行順序控制時非常有效。5）數據處理大部分PLC都具有不同程度的數據處理功能，如F2系列、C系列、S5系列等均能完成數據運算，如加、減、乘、除、乘方、開方等，邏輯運算如與、或、異或、求反等，以及數據的移位、比較、傳遞等操作。6）模擬量處理。目前很多PLC甚至小型機都具有模擬量處理功能，而且編程和使用都很方便。這里，模擬量一般為4-20mA的電流，或1-5V的電壓；數字量為8位或12位二進制數。用PLC進行模擬量控制的優(yōu)點是：在進行模擬量控制的同時，開關量也可以控制。這個優(yōu)點是別的控制器所不具備的，或實現起來不如PLC方便。4.2PLC型號的選擇隨著PLC技術的發(fā)展，PLC產品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結構形式、性能、容量、系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，使用的場合也各有不同，適用的場合也各有側重。隱刺，合格選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術經濟指標有著重要的意義。PLC的選擇主要應用于PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面加以綜合考慮。4.2.1根據PLC機型選擇PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮一下幾點：1）合理的結構型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結構型式。整體式PLC的每一個I/O點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小，一般用于系統(tǒng)工藝過程比較固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便，在I/O點數、輸入點數與輸出點數的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般與不交復雜的控制系統(tǒng)。2）安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式，遠程式I/O式以及多天PLC聯網的分布式。集中式不需要設置驅動遠程I/O硬件，系統(tǒng)反應快、成本低；遠程I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程I/O可以分散安裝在現場裝置附近，連線短，單需要增設驅動器和遠程I/O電源；多天PLC聯網的分布式適用于多臺設備分別獨立控制，又要互相聯系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。3）相應的功能要求一般小型（抵檔）PLC具有邏輯運算、定時、計數功能，對于只需要開關量控制的設備都可以滿足。對于以開關量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A/D和D/A轉換單元，具有加減算數運算、數據傳送功能的增強型低檔PLC。對于控制較復雜，要求實現PID運算、閉環(huán)控制。通信聯網等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或者高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。4）響應速度要求PLC是為永夜自動化設計的通用遙控器，不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足去應用范圍內的需要。遇過跨范圍使用PLC，或者某些功能或者信號有特殊的速度要求時，則應該慎重考慮PLC的響應速度，課選用具有高速I/O處理功能的PLC，或者選用具有快速響應模塊和終端輸入模塊的PLC等。5）系統(tǒng)可靠性的要求對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對于可靠性要求很高的系統(tǒng)，應考慮是否采用冗余系統(tǒng)或者熱備用系統(tǒng)。6）機型盡量統(tǒng)一一個企業(yè)，贏精良做到PLC的機型統(tǒng)一。主要考慮到以下問題：機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品件的采購和管理；機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術力量的培訓和技術水平的提高；機型統(tǒng)一，其外部設備通用，資源可共享，易于聯網通信，配上為計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)邏輯關系較復雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數器等）、工藝流程和產品改型比較頻繁、需要進行數據處理和信息管理（有數據運算、模擬量的控制、PID調節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準備實現工廠自動化聯網等情況下，使用PLC控制是很必要的。4.2.2根據I/O模塊選擇目前，國內眾多的生產廠家提供了很多系列功能各異的PLC產品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面衡量利弊、合理地選擇機型殘能達到經濟實用的目的。一般選擇機型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目的貪大求全，以免造成投資和設備資源的浪費。機型的選擇可以從以下幾個方面考慮。盲目的選擇點數多的機型會造成一定的浪費。要先弄清楚控制系統(tǒng)的I/O點總數，在按實際所需要點數的15%-30%流出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需PLC點數。另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同事接通的輸入點數有限制，一般同事接通的駛入點不得超過總輸入點的60%；PLC每個輸出點的驅動能力（A/點）也是悠閑地，有的PLC其每點輸出電流的大小隨所加負載電壓的不同而異；一般PLC的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選機型時要考慮這些問題。PLC的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式集中幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級。單這種PLC平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應該選擇前兩種輸出方式的PLC。4.2.3根據存儲容量選擇對用戶存儲容量只能做粗略的估計。在僅對開關量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸出總點數乘10字/點+輸出總點數乘5字/點開估計；計數器/定時器(3-5)字/個估計；有運算處理時按（5-10）字/量估算；再有模擬量輸入/輸出的提供中，可以按每個/（或輸出）一路模擬量約（80-100）字左右的存儲容量估算；有通信處理時按每個接口200字以上的數量粗略估算。隨后一般按估算容量的50-100%留有余量，對缺乏經驗的設計者，選擇容量時要有較大的富余4.2.4根據I/O響應時間選擇PLC的I/O響應時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在2-3個掃描周期）等。對于開關量控制的系統(tǒng)，PLC和I/O響應時間一般都能滿足實際工程的要求，不必考慮I/O響應問題。單對于模擬量控制系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考兩次這個問題。4.2.5根據輸出負載的特點選型不同的負載對PLC的輸出方式有響應的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的PLC有許多優(yōu)點，如導通壓降下，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電電壓和過電電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交。直流負載可以選擇繼電器輸出型PLC.4.2.6對在線和離線編程的選擇離線編程是指主機和編程器共用一個CPU，通過編程器的方式選擇開關來選擇PLC的編程、控制和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時，CPU只為編程器服務，而不對現場進行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個CPU，主機的CPU完成對現場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機，在下一個掃描周期主機將按新的程序對現場進行控制。計算機輔助編程技能實現離線編程，也能實現在線編程。在線編程需購置基選集，并配置編程軟件。采用哪種編程方法贏根據需要決定。經過對仿形液壓銑床的電路機電控制系統(tǒng)的分析可知，系統(tǒng)共需要開關量實屬點數為18個，開關量輸出點數為12個，考慮系統(tǒng)的經濟性和技術指標，擬選用三菱公司的微型機FX2N-48MR機型，該機基本單元有24個輸入點，24個輸出點，完全能夠滿足控制要求。如圖4-1圖4-1FX2N-48MR4.3液壓仿形銑床行程分析4.3.1基本原理是使用Renishaw差動變壓器的傳感放行頭及伺服驅動電機，與X軸（工作臺左右）、Y軸（前后）和Z軸（上下）的坐標系統(tǒng)響應的進行傳感和驅動。通過仿形頭傳感的各軸的偏轉，由差動變壓器變換成電壓量。然后經過模擬/數轉換編程位移量。最后根據所算的仿形方式分配各軸的速度。按照仿形時仿形頭的退讓方向，仿形可分為三種方式：一維仿形、二維仿形、三維仿形。下面加以介紹。一維仿形一維仿形是指用三個軸的綜合位移D-1（X軸、Y軸、Z軸）對進給軸和仿形軸進行平面等速控制的仿形方式。一維仿形時，仿形頭只有一個退讓方向。即沿著所選定的仿形軸（正或負）的方向退讓。例如，制定Z軸為仿形軸，X軸為進給軸時的一維仿形的仿形動作是通過判定Z軸的進給位移D-Z的方向，來決定Z軸的運動方向（是上升還是下降），在根據綜合位移D-1的大小來決定Z軸的速度。根據由無行進給，一維仿形可分為下面的兩種a.X-Y平面上的一維仿形（無行進給），這種情況一般用于二維圖形的加工；b.Z-X或Z-Y平面的一維仿形（帶Y軸或X軸方向上的行進給），這種方式為鑄造模具生產中實際使用的主要加工方式。2）二維仿形二維仿形是指仿形頭沿著仿形頭軌跡的法線方向進給退讓的仿形形式。二維仿形根據仿形頭在X軸或Y軸方向的偏置來對頂道具在這兩個方向上的速度分配。根據有無層進給，二維仿形可分為下面兩種形式：a.X-Y平面上的二維仿形（無層進給）。b.X-Y平面上的二維仿形加上Z軸方向上的層進給。3）三維仿形所謂三維仿形是指二維仿形加上一維仿形。在X-Y平面上進行二維仿形，而Z軸單獨通過判別D-Z的大小和方向來決定將要加到Z軸上的速度，為此進行Z軸上的一維仿形。其特征是仿形頭與實體始終保持兩點（一為測點，另一個為底點）接觸，而不是通常的一點。一般挺狂下，三維仿形用于被測實體的母線與測桿軸線平行時的清跟切削加工（一般用球型測頭進行三維仿形）。下面以一維仿形的動作過程為例，簡述仿形工作過程。1）X-Y平面一維仿形X-Y平面的一維仿形一般用于對板類零件做二維圖形（輪廓），在四個方向上分別作仿形加工，如圖4-2所示。 圖4-2X-Y平面一維仿形示意圖a.X仿Y進：圖4-3-b中，若選擇X軸為仿形軸，則圖4-3-c所示的仿形進給坐標選擇開關無效，此時隱含著Y軸為仿形進給軸，進給方向則由圖4-3-d的仿形進給方向選擇開關確定。如果選擇“+”，則以當前點位基準點，沿Y軸的“+”方向仿形進給；如選擇“-”，則沿Y軸“-”方向仿形進給。而接近軸默認為仿形軸，接近方向由點動JOG確定?！?JOG”意味著仿形頭沿仿形軸的“+”方向接近實體；“+JOG”意味著仿形頭沿仿形軸的“-”方向接近實體；此時JOG起作用的前提條件是：機床工作狀態(tài)選擇為“仿形加工”。工作方式選擇為“自動”，且“循環(huán)啟動”按鈕已經按下。b.Y仿X進:圖4-3-b中,若選擇Y軸為仿形軸,則由圖4-3-c所示的仿形進給坐標選擇開關無效,此時隱含著X軸為仿形進給軸,進給方向由圖4-3-d的仿形進給方向選擇開關確定。其操作方法與“X仿Y進”相同。圖4-3與仿形有關的幾個開關2）Z-X平面或Z-Y的一維仿形圖4-3-b中,若選擇Z軸為仿形軸,則圖4-3-c所示的選擇開關用于仿形進給坐標軸選擇(可分別選擇X軸或Y軸)。a.若選擇X軸為仿形進給軸(即Z—X平面一維仿形),則隱含著Y軸為仿形行進給軸。仿形進給方向則由圖4-3-d的仿形進給方向選擇開關確定;如選擇“+”(見圖4-4),則以當前點為基準點,沿X軸“+”方向仿形進給;如選擇“-”,則沿X軸“-”方向仿形進給,此時仿形行進給方向由圖4-3-d的仿形行進給方向選擇開關確定;如選擇“+”,則沿Y軸“+”方向作仿形行進給;如選擇“-”,則沿Y軸“-”方向作仿形進給。b.Y(Z-Y平面一維仿形),則隱含著X軸為仿形行進給軸。仿形進給方向則由圖4-3-d的仿形進給方向選擇開關確定。其它功能與上述Z—X平面一維仿形操作相同。注意:接近軸默認為仿形軸(即Z軸),接近方向總是Z軸的負方向。由點動開關JOG(無論正負)啟動測頭沿仿形軸Z軸的“-”方向接近實體。此時JOG起作用的前提條件是,工作狀態(tài)選擇為“仿形加工”,工作方式選擇為“自動”,“循環(huán)啟動”按鈕已按下。在圖4-4中,當仿形測頭在X軸方向前進至仿形區(qū)域邊界時,按下換向開關或壓下所設置的換向行程開關,仿形測頭停止前進,向Y軸方向(即行進給方向)移動規(guī)定的距離后,即作反向仿形動作。圖4-4Z-X平面一維仿形示意圖4.3.2．主軸電動機的控制(1)主軸電動機的啟動啟動前，先選擇好主軸轉速，并將主軸換向的轉換開關扳到所需轉向上。然后，按下啟動按鈕，接觸器通電吸合并自鎖，主電動機啟動。接觸器的輔助常開觸點閉合，接通控制電路的進給線路電源，保證了只有先啟動主軸電動機，才可啟動進給電動機，避免損毀工件或刀具。(2)主軸電動機的制動為了使主軸停車準確，且減少電能損耗，主軸采用電磁離合器制動。該電磁離合器安裝在主軸傳動鏈中與電動機軸相連的第一根傳動軸上。當按下停車按鈕時，接觸器斷電釋放，電動機失電。與此同時，停止按鈕的常開觸點接通電磁離合器，離合器吸合，將摩擦片壓緊，對主軸電動機進行制動。直到主軸停止轉動，才可松開停止按鈕。主軸制動時間不超過0.5s。(3)主軸變速沖動主軸變速是通過改變齒輪的傳動比進行的。當改變了傳動比的齒輪組重新嚙合時，因齒之間的位置不能剛好對上，若直接啟動，有可能使齒輪打牙。為此，本機床設置了主軸變速瞬時電動控制線路。變速時，先將變速手柄拉出，再轉動蘑菇形變速手輪，調到所需轉速上，然后，將變速手柄復位。就在手柄復位的過程中，壓動了行程開關，行程開關觸點先斷開，常開觸點后閉合，接觸器線圈瞬時通電，主軸電動機作瞬時點動，使齒輪系統(tǒng)抖動一下，達到良好嚙合。當手柄復位后，限位開關復位，斷開主軸瞬時點動線路。若瞬時點動一次沒有實現齒輪良好嚙合，可重復上述動作。(4)主軸換刀控制在主軸上刀或換刀時，為避免人身事故，應將主軸置于制動狀態(tài)。為此，控制線路中設置了換刀制動開關。只要將換刀開關撥到“接通”位置，其常開觸點斷開接通電磁離合器，將電動機軸抱住，主軸處于制動狀態(tài)。同時，常閉觸點斷開，切斷控制回路電源。保證了上刀或換刀時，機床沒有任何動作。當上刀、換刀結束后，應將換刀開關扳回“斷開”位置。4.3.3．進給運動的控制工作臺的進給運動分為工作進給和快速進給。工作進給只有在主軸啟動后才可進行，快速進給是點動控制，即使不啟動主軸也可進行。工作臺的左、右、前、后、上、下6個方向的運動都是通過操縱手柄和機械聯動機構帶動相應的行程開關使進給電動機正轉或反轉來實現的。兩個行程開關控制工作臺的向右和向左運動，兩個行程開關控制工作臺的向前、向下和向后、向上運動。進給拖動系統(tǒng)用了兩個電磁離合器，都安裝在進給傳動鏈中的第4根軸上。當左邊的離合器吸合時，連接上工作臺的進給傳動鏈；當右邊的離合器吸合時，連接上快速移動傳動鏈。1)工作臺的縱向(左、右)進給運動工作臺的縱向運動由縱向進給手柄操縱。當手柄扳向右邊時，聯動機構將電動機的傳動鏈撥向工作臺下面的絲杠，使電動機的動力通過該絲杠作用于工作臺。同時，壓下行程開關，行程開關常開觸點閉合，常閉觸點斷開，接觸器線圈得電吸合，進給電動機正轉，帶動工作臺向右運動。當縱向進給手柄扳向左邊時，行程開關受壓常開觸點閉合，常閉觸點斷開，接觸器通電吸合，進給電動機反轉，帶動工作臺向左運動。2)工作臺的垂直(上、下)與橫向(前、后)進給運動工作臺的垂直與橫向進給手柄操縱。該手柄有5個位置；即上、下、前、后、中間。當手柄向上或向下時，機械機構將電動機傳動鏈和升降臺上下移動絲杠相連；向前或向后時，機械機構將電動機傳動鏈與溜板下面的絲杠相連；手柄在中間位時，傳動鏈脫開，電動機停轉。以工作臺向下(或向前)運動為例，將垂直與橫向進給手柄扳倒向下(或向前)位，手柄通過機械聯動機構壓下行程開關，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，接觸器線圈得電吸合，進給電動機正轉，帶動工作臺做向下(或向前)運動。若將手柄扳倒向上(或向后)位，行程開關被壓下，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，接觸器得電，進給電動機反轉，帶動工作臺做向上(或向后)運動。3)進給快速沖動在改變工作臺進給速度時，為使齒輪易于嚙合，也需要使進給電動機瞬時點動一下。其操作順序是：先將進給變速的蘑菇形手柄拉出，轉動變速盤，選擇好速度。然后，將手柄繼續(xù)向外拉到極限位置，隨即推回原位，變速結束。就在手柄拉到極限位置的瞬間，行程開關被壓動，常開觸點先斷開，常閉觸點閉合，接觸器得電，進給電動機瞬時正轉。在手柄推回原位時，限位開關復位，進給電動機只瞬動一下。由接觸器的得電路徑可知，進給變速只有各進給手柄均在零位時才可進行。4)工作臺的快速移動工作臺6個方向的快速移動也是由進給電動機拖動的。當工作臺工作進給時，按下快移按鈕，接觸器得電吸合，其常閉觸點斷開電磁離合器，常開觸點接通電磁離合器。另一個接觸器的吸合，使進給傳動系統(tǒng)跳過齒輪變速鏈，電動機直接拖動絲杠套，工作臺快速進給，進給方向仍由進給操縱手柄決定。松開接觸器的按鈕，該接觸器斷電釋放，快速進給過程結束，恢復原來的進給傳動狀態(tài)。由于在主軸啟動接觸器的常開觸點上并聯了快速進給接觸器的一個常開觸點，故在主軸電動機不啟動的情況下，也可實現快速進給。4.3.4當需要加工螺旋槽、弧形槽和弧形面時，可在工作臺上加裝圓工作臺。圓工作臺的回轉運動也是由進給電動機拖動的。使用圓工作臺時，先將控制開關扳到“接通”位。再將工作臺的進給操縱手柄全部扳到中間位，按下主軸啟動按鈕，主軸電動機啟動，接觸器線圈經得電吸合，進給電動機正轉，帶動圓工作臺做旋轉運動?？梢?，圓工作臺只能沿一個方向做回轉運動。由于啟動電路途經4個行程開關的常閉觸點，故扳動工作臺任一進給手柄，都會使圓工作臺停止工作，保證了工作臺進給運動與圓工作臺工作不可能同時進行。4.3.5由主電路可以看出，只有在主軸電動機啟動后，冷卻泵電動機才有可能啟動，冷卻泵電動機還受開關定時開關控制。變壓器將380V交流電變?yōu)?4V的安全電壓，供給照明燈，用轉換開關控制。4.3.61)進給運動與主軸運動的聯鎖進給拖動的控制電路接在主軸啟動接觸器常開觸點之后，故只有在主軸啟動之后，工作臺的進給運動才能進行。由于常開觸點上并聯了的常開觸點,因此，在主軸未啟動情況下，也可實現快速進給。2)工作臺6個運動方向的聯鎖3)進給運動方向上的極限位置保護采用機械和電氣相結合的方式，由擋塊確定各進給方向上的極限位置。當工作臺運動到極限位置時，擋塊碰撞操縱手柄，使其返回中間位置。電氣上使得相應進給方向上的行程開關復位，切斷了進給電動機的控制電路，進給運動停止。4.4PLC的I/O地址分配圖據仿形銑床電氣控制要求，輸入輸出均為開關量，需要PCL的輸入信號有6個按鈕，6個行程開關，6個選擇開關，共計18個。PLC輸出控制信號有3個電磁離合器，8個繼電器，1個照明燈，共計12個。因此，選用FX2N-48MR式PLC能滿足控制要求。PLC的I/O通道分配是根據其控制對象的特點和控制要求，將I/O的輸入輸出口與相應的電氣設備相連，達到控制和檢測的目的，具體的I/O分配如上表所示:表4-1輸入口序號工位名稱文字符號輸入口1主電機停止、制動按鈕SB1X0002主電機停止、制動按鈕SB2X0013主電機啟動按鈕SB3X0024主電機啟動按鈕SB4X0035快速進給啟動按鈕SB5X0046快速進給啟動按鈕SB6X0057冷卻泵啟、停轉換開關SA1X0068上刀制動轉換開關SA2X0079圓、矩形工作臺選擇開關SA3X01010主電機正轉選擇開關SA4X01111主電機反轉選擇開關SA5X01212照明選擇開關SA6X01313縱向右進給位置開關SQ1X01414縱向左進給位置開關SQ2X01515垂直下/橫向右位置開關SQ3X01616垂直上/橫向左位置開關SQ4X01717主軸變速沖動位置開關SQ5X02018進給變速沖動位置開關SQ6X021表4-2輸出口序號工位名稱文字符號輸入口1瞬時通斷繼電器KA1Y0012瞬時通斷繼電器KA2Y0023瞬時通斷繼電器KA3Y0034主電動機用接觸器KM1Y0045主電動機用接觸器KM2Y0056進給電動機用接觸器KM3Y0067進給電動機用接觸器KM4Y0078液壓馬達泵電機用接觸器KM5Y0109電磁制動器YB1Y01110電磁制動器YC1Y01211電磁制動器YC2Y01412照明燈ELY0154.5PLC外部接線圖：5.PLC控制軟件設計5.1系統(tǒng)工作流程圖5.2梯形圖參考文獻[1]袁任光，可編程序控制器（PC）應用技術與實例[M]，廣州：華南理工大學出版社，1997[2]廖常初，FX系列PLC編程及應用[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2005[3]徐健豐，徐麗珍，基于PLC的XA6132型臥式萬能銑床改造[J],機械工程師，2005,11期[4]劉國光，陳文勝，PLC在XF716仿形銑床數控系統(tǒng)中的應用[J]，新技術新工藝·機械加工與自動化，2002年，第4期[5]高云河，PLC在仿形銑床改造上的應用[J]，黑龍江冶金，2005年第3期，33[6]毛洪泉，液壓仿形銑床的數控化改造[J]，內燃機，1994年，第四期，13-15基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電