資源目錄里展示的全都有預(yù)覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于PLC的組合機床控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 組合機床是高度機電一體化的產(chǎn)品，是現(xiàn)代機床技術(shù)水平的重要標(biāo)志，是現(xiàn)代機械制造業(yè)重要標(biāo)志，是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備，尤其是在加工產(chǎn)品更換頻繁、零件形狀復(fù)雜、精度要求較高的工件時，不但可以節(jié)省大量的時間和資源，而且還能夠確保工件的質(zhì)量與產(chǎn)量，進而提高生產(chǎn)效率，具有良好的經(jīng)濟性。 傳統(tǒng)的機床主要采用繼電器--接觸器進行控制，其缺點是故障率高、可靠性差、維修工作量大等，而采用PLC組成的控制系統(tǒng)可以很好地解決上述問題。本文在基于可編程控制器（PLC）的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，介紹了基于PLC的加工中心控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計，重點介紹了加工中心控制系統(tǒng)中的硬件選擇方法、軟件的設(shè)計過程，并給出了系統(tǒng)組成框圖和程序流程圖，提出了西門子PLC的編程方法，列出了具體的主要硬件電路、加工中心的控制梯形圖及指令表，解決了繼電器——接觸器故障率高、可靠性差、安裝調(diào)試周期長、維修工作量大、接線復(fù)雜等缺點。 關(guān)鍵詞：組合機床，繼電器—接觸器，PLC，控制系統(tǒng) Based on a combination of the plc tools to monitor system design ABSTRACT Building-block machine is a highly integrated mechanical and electrical products, is an important indicator of the level of modern technology ,is an important symbol of modern machinery manufacturing industry ,is the basis of modern manufacturing equipment, especially in the frequent replacement of processed products, spare parts of complex shape, the accuracy requirements are more stringent than work piece high, not only can save a lot of time and resources, but also to ensure the quality and output of the work piece, thus improving production efficiency, has a good economy. The main use of the traditional machine tool relay - contactor control, the drawback is the high failure rate, poor reliability, heavy workload of maintenance, consisting of the use of PLC control system can solve these problems. In this paper, based on the programmable logic controller (PLC) of the structure and working principle, based on the introduction of the PLC-based control system for machining center's overall program design, focuses on the machining center control system hardware selection, software design process and gives the system flow chart diagram and procedures, put forward a Siemens PLC programming methods, a list of specific hardware circuit, the control processing center table ladder and instructions to solve the relay - contacts high failure rate, reliability, poor long-term installation, maintenance workload and the complexity of wiring and other shortcomings. KEY WORDS: Building-block machine, the relay - contactor, PLC, control system 2 目　錄 前　言 1 第1章 組合機床的概述 3 1.1組合機床的發(fā)展史 3 1.2 組合機床的加工方式 4 1.3 組合機床的特點與未來發(fā)展 4 1.3.1 組合機床的特點 4 1.3.2組合機床的未來發(fā)展 4 第2章 可編程序控制器 6 2.1 PLC的應(yīng)用與特點 6 2.1.1 PLC的應(yīng)用 6 2.2.2 PLC的特點 7 2.2 PLC的工作原理 8 第3章 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計 10 3.1組合機床控制系統(tǒng)的工藝流程圖及設(shè)計要求 10 3.2根據(jù)工藝過程分析控制要求 11 3.2.1加工過程分析： 11 3.2.2操作方式 12 第4章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 13 4.1選擇PLC機型 13 4.2 S7-200 PLC的簡要介紹 14 4.3控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出分配表 16 4.4PLC硬件連接圖 19 第5章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 20 5.1控制流程圖設(shè)計 20 5.2梯形圖的分解闡述 22 第6章 仿真模擬 28 結(jié)　論 29 謝 辭 30 參考文獻 31 附　錄 32 外文資料翻譯 39 前　言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來我國的機械生產(chǎn)技術(shù)得到飛速的發(fā)展，一些機械設(shè)備制造廠商也在不斷地改進設(shè)計，修改工藝，生產(chǎn)新型的機械制造設(shè)備，組合機床就是其中之一。它將數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床和數(shù)控鏜床的功能組合在一起，零件在一次裝夾后，可以連續(xù)完成對工件表面進行鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋和銑削等多工序的加工，工序高度集中，從而使工件在一次裝夾后，自動完成多個平面或多個角度位置的多工序加工。 由于組合機床具有上述機能，因而可以大大減少工件裝夾、測量和機床的調(diào)整時間，減少工件的周轉(zhuǎn)、搬運和存放時間，使機床的切削時間利用率高于普通機床的3-4倍，大大提高了生產(chǎn)率，尤其是在加工形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、品種更換頻繁的工件時，更具有良好的經(jīng)濟性。 組合機床是高度機電一體化的典型產(chǎn)品，它以數(shù)字信息技術(shù)為基礎(chǔ)，集傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、成組技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光機電技術(shù)等技術(shù)為一體的最新成果，是現(xiàn)代機床技術(shù)水平的重要標(biāo)志，是體現(xiàn)現(xiàn)代機械制造業(yè)工藝水平的重要標(biāo)志，在機械制造業(yè)中的地位愈來愈重要。PLC作為新一代工業(yè)控制器，以其高可靠性和技術(shù)先進性，在加工中心控制中得到廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)前加工中心控制和技術(shù)改造的熱點之一。 PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據(jù)統(tǒng)計，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，PLC、機器人、CAD/CAM將成為工業(yè)自動化生產(chǎn)的三大支柱。由于PLC具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強的特性，因此自PLC引入我國以來，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的重要設(shè)備和強大支柱。 應(yīng)用PLC控制加工中心實現(xiàn)各種規(guī)定的工序動作，可以簡化控制線路，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕工人勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)機械加工工藝自動化等方面有著十分重要的意義。 目前，隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進步，加工中心正朝著高速度、高精度和愈發(fā)完善的機能方向高速發(fā)展。 第1章 組合機床的概述 組合機床是由通用部件及專用部件組成的，加工一種(或幾種)零件的一道(或幾道)工序的高效率的專用機床。??? 組合機床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70-80%，這些部件是系列化的，可以進行成批生產(chǎn)。其余20-30%的專用部件是由被加工零件的形狀、輪廓尺寸、工藝和工序來決定，如夾具、主軸箱、刀具和工具等。 組合機床是一種自動化或半自動化的機床。無論是機械電氣或液壓電氣控制的都能實現(xiàn)自動循環(huán)。半自動化的組合機床，工人只要將工件裝夾好，按一下按鈕，機床即可自動進行加工，加工一個循環(huán)停止。自動化的組合機床，工人只要將工件放到料斗或上料架上，機床即可連續(xù)不斷的進行工作。 組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面、多工位同時加工，一種工序集中的高效率機床。組合機床加工，刀具是借助鉆模板和鏜模架，精加工機床采用高精度的導(dǎo)向，所以穩(wěn)定的保證產(chǎn)品質(zhì)量。 1.1組合機床的發(fā)展史 二十世紀70年代以來，隨可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米/1000毫米，表面糙度可低達2.5~0.02微米；鏜孔精度可達IT7~6級，孔距精度可達0.03~0.02微米。 專用機床史隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。 最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于汽車零件。初期，各機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年美國福特汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，到對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定 1.2 組合機床的加工方式 組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線 組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 1.3 組合機床的特點與未來發(fā)展 1.3.1 組合機床的特點 組合機床通常采用多刀（多軸）、多面、多工位同時對工件進行加工的方法。加工時，裝在機床主軸上的刀具作旋轉(zhuǎn)主運動，工件作進給運動，或者刀具既作旋轉(zhuǎn)主運動又做進給運動，以完成工件循環(huán)。 　　其特點有： 　　（1）制造周期短、經(jīng)濟效果好； 　?。?）自動化程度高，提高生產(chǎn)率； 　?。?）通用程度高、投資少、成本低； 　?。?）能穩(wěn)定保證加工精度； 　?。?）易于聯(lián)成組合機床自動線等。 1.3.2組合機床的未來發(fā)展 為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床。 組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(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。 第2章 可編程序控制器 可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。PLC是從20世紀60年代末發(fā)展起來的一種新型的電氣控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)和計算機控制技術(shù)、通信技術(shù)融為一體，以其顯著的優(yōu)點正被廣泛地應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中。 2.1 PLC的應(yīng)用與特點 2.1.1 PLC的應(yīng)用 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，并正在迅速擴大。對早期的PLC，凡是有繼電器的地方，都可采用。而對當(dāng)今的PLC，幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要PLC。尤其是近幾年來，PLC的成本下降，功能有不斷增強，所以，目前PLC在國內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于冶金、機械、石油、化工、輕工、電力、建筑、交通運輸?shù)雀餍懈鳂I(yè)。一般來說，小型PLC主要用于單機自動化，而大、中型PLC則是自動生產(chǎn)線上不可缺少的控制部件。 按PLC的控制類型，其應(yīng)用大致可分為以下幾個方面。 1.用于邏輯控制 這是PLC最基本，也是最廣泛的應(yīng)用方面。用PLC取代繼電器控制和順序控制器控制。例如機床的電氣控制、包裝機械的控制、自動電梯以及帶式運輸機的電氣控制等。 2.用于模擬量控制 PLC通過模擬量I/O模塊，可實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換，并對模擬量進行控制。具有PID控制的PLC，可用于閉環(huán)系統(tǒng)的過程控制、位置控制和速度控制等。 3.用于機械加工中的數(shù)字控制 現(xiàn)代PLC具有很強的數(shù)據(jù)處理能力，它可以與機械加工中的數(shù)字控制及計算機數(shù)控緊密結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)字控制。 4.用于工業(yè)機器人控制 PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，適用于工業(yè)機器人。 5.用于多層分布式控制系統(tǒng) 高功能的PLC具有較強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可實現(xiàn)PLC與PLC、PLC與遠程I/O、PLC與上位計算機之間的通信，從而可形成多層分布式控制系統(tǒng)或工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。通常，采用多臺PLC分散控制，由上位計算機集中管理。 2.2.2 PLC的特點 1.可靠性高，抗干擾能力強 PLC能在惡劣的環(huán)境如電磁干擾、電源電壓波動、機械振動、溫度變化等中可靠地工作，且其平均無故障間隔時間高。 2.控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單、通用性強 由于PLC是采用軟件編程來實現(xiàn)控制功能，對同一控制對象，當(dāng)控制要求改變需改變控制系統(tǒng)的功能時，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只需相應(yīng)改變軟件程序。 3.編程簡單、使用、維護方便 4.組合方便、功能強、應(yīng)用范圍廣 PLC既可用于開關(guān)量的控制又可用于模擬量的控制；既可用單片機控制，又可用于組成多級控制系統(tǒng)；既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。因此，PLC的應(yīng)用范圍廣。 5.體積小、重量輕、功耗低 PLC采用了半導(dǎo)體集成電路，外形尺寸很小，重量輕，同時功耗也很低，空載功耗約1.2W。 2.2 PLC的工作原理 PLC采用周期性循環(huán)掃描的工作方式。如圖2-1所示。 當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 1.輸入采樣階段 輸入采樣 輸入端 第一條指令 第二條指令 最后一條指令 …… 輸出刷新 輸出端 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 圖2-1 PLC循環(huán)掃描過程示意圖 2.用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 3.輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。 同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。 一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如圖2-2所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。 圖2-2 PLC的工作流程圖 第3章 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計 3.1組合機床控制系統(tǒng)的工藝流程圖及設(shè)計要求 組合機床控制系統(tǒng)的工藝流程圖如圖3-1所示 圖3-1十字軸示意圖 該組合機床的加工工藝要求為：加工零件有上料機械手自動上料，上料后，機床的四個加工動力頭同時對該零件進行加工，一次加工完成一個零件，零件加工完畢后，通過下料機械手卸下加工完成的零件。根據(jù)示意圖，對控制系統(tǒng)提出以下要求： 控制方式：手動、全自動工作方式。 1.上料：按下啟動按鈕，上料機械手前進，將加工零件送到加緊中心，到位后加緊中心加緊零件，同時進料裝置進料，之后上料機械手后退并回原位。 2．加工：四個工作滑臺前進，其中1、3工位動力頭先加工。2、4延時一段時間后開始加工，包括銑端面，打中心孔等等。加工完成后，各工作滑臺均退回原位。 3.動作過程：啟動Q0.1，上料機械手前進，前進到位后Q0.3得電，加緊中心加緊送來的零件，同時Q0.4得電，送料裝置送料。Q0.6得電（M0.5為1），上料機械手后退到位，Q0.7得電（M0.7為1），1，3動力滑臺開始前進加工，開始記時，時間到后，Q1.0得電，2，4動力滑臺前進加工，當(dāng)1，2，3，4加工到位后，Q1.1、Q1.2得電，1、2、3、4動力滑臺后退到位。到位后Q1.3得電，下料機械手前進到位，Q1.4、Q1.5得電，下料機械手加緊已經(jīng)加工好的零件，同時加緊中心松開，下料機械手開始后退到位，到位后松開已經(jīng)加工好的零件，結(jié)束。 Q0.0得電條件：I0.0為1。 Q0.1得電條件：I1.0為1。 Q0.3、Q0.4得電條件：M0.3為1。 Q0.5得電條件：M0.5為1。 Q0.6得電條件：M0.6為1。 Q0.7條件：M0.7為1。 Q1.3得電條件：M1.0為1。 Q1.4、Q1.5得電條件：M1.1為1。 Q1.6得電條件：M1.2為1。 Q1..7得電條件：M1.3為1。 3.2根據(jù)工藝過程分析控制要求 3.2.1加工過程分析： 1.按下自動開關(guān)，啟動自動運行方式，Q0.為1，運行燈亮。1、3動力滑臺前進加工。 2. 1、3加工一段時間后Q1.0為1，運行燈亮，2、4動力滑臺開始前進加工。 3.當(dāng)1、3動力滑臺加工到位后限位開關(guān)常閉點段開，常開點閉合。2、4同理。 3.2.2操作方式 控制要求分手動操作、自動操作方式。 手動操作：供維修用，即用按鈕對每一種動作進行單獨控制。例如，上料機械手夾具夾，按下SB1，Q0.O得電為1，夾具加緊零件。 自動操作：正常工作用，當(dāng)按下啟動按鈕時，按順序執(zhí)行各工步動作。 由于本次的主要設(shè)計任務(wù)是，組合機床控制系統(tǒng)的設(shè)計。因此，手動操作方式暫不考慮，在此只作自動操作方式的設(shè)計。 11 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第4章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 PLC硬件設(shè)計包括：PLC及外圍線路的設(shè)計、電氣線路的設(shè)計和抗干擾措施的設(shè)計等。選定PLC的機型和分配I/O點后，硬件設(shè)計的主要內(nèi)容就是電氣控制系統(tǒng)的原理圖的設(shè)計，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計。電氣控制系統(tǒng)的原理圖包括主電路和控制電路?？刂齐娐分邪≒LC的I/O接線和自動、手動部分的詳細連接等。電器元件的選擇主要是根據(jù)控制要求選擇按鈕、開關(guān)、傳感器、保護電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。 4.1選擇PLC機型 目前，國內(nèi)外PLC生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC品種已達數(shù)百個，其性能各有特點，價格也不盡相同。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，要選擇最適宜的PLC機型，一般應(yīng)考慮下列因素： 1.系統(tǒng)的控制目標(biāo)。設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，首要的控制目標(biāo)就是：確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠地穩(wěn)定運行，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量等。如果要求以極高的可靠性為控制目標(biāo)，則需要構(gòu)成PLC冗余控制系統(tǒng)，這時要從能夠完成冗余控制的PLC型號中進行選擇。 2.PLC的硬件配置。根據(jù)系統(tǒng)的控制目標(biāo)和控制類型，從眾多的PLC生產(chǎn)廠中初步選擇幾個具有一定知名度的公司，如SIEMENS,OMRON,A-B等，另一方面，也要爭求和聽取生產(chǎn)廠家的意見。再根據(jù)被控對象的工藝要求及I/O系統(tǒng)考慮具體配置問題。 選擇PLC硬件配置時應(yīng)主要考慮以下幾方面： （1）CPU能力。CPU的能力是PLC最重要的性能指標(biāo)，在選擇機型時，首先要考慮如何配置CPU，主要從處理器的個數(shù)及位數(shù)、存儲器的容量及可擴展性以及編程元件的能力等方面考慮。 （2）I/O系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)的輸入/輸出點數(shù)的多少，是PLC系統(tǒng)設(shè)計時必須知道的參數(shù)，由于各個PLC生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品手冊上給出的最大I/O點數(shù)所表示的確切含義有一些差異，有的表示輸入/輸出的點數(shù)之和，有的則分別表示最大輸入點數(shù)和最大輸出點數(shù)。因此要根據(jù)實際的控制系統(tǒng)所需要的I/O點數(shù)，在充分考慮余量的基礎(chǔ)上配置輸入/輸出點。 （3）指令系統(tǒng)。PLC的種類很多，因此它的指令系統(tǒng)是不完全相同的?？筛鶕?jù)實際應(yīng)用場合對指令系統(tǒng)提出的要求，選擇相應(yīng)的PLC。PLC的控制功能是通過執(zhí)行指令來實現(xiàn)的，指令的數(shù)量越多，PLC的功能就越強，這一點是毫無疑問的。另一方面應(yīng)用軟件的程序結(jié)構(gòu)以及PLC廠家為方便用戶利用通用計算機(IBM-PC及其兼容機)編程及模擬調(diào)試而開發(fā)的專用軟件的能力也是要考慮的問題。 （4）響應(yīng)速度。對于以數(shù)字量控制為主的PLC控制系統(tǒng)，PLC的響應(yīng)速度都可以滿足要求，不必特殊考慮。而對于含有模擬量的PLC控制系統(tǒng)，特別是含有較多閉環(huán)控制的系統(tǒng)，必須考慮PLC的響應(yīng)速度。 其他還要考慮電源電壓、抗噪聲性能、直流輸出電壓、環(huán)境溫度、濕度、質(zhì)量、外型尺寸等性能指標(biāo)，以及相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn)、設(shè)計指導(dǎo)、系統(tǒng)維修等技術(shù)支持。 4.2 S7-200 PLC的簡要介紹 根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程及控制要求，系統(tǒng)中的開關(guān)量I/O點數(shù)共有23點，其中10點輸入，13點輸出。 根據(jù)要求，系統(tǒng)選用的PLC硬件選擇西門子公司的S7-200系列PLC，其中主機為CPU226，模擬量模塊為EM235。為小型控制系統(tǒng)。SIMATIC S7系列的PLC是德國西門子公司1996年推出的產(chǎn)品，它包括小型PLC S7-200、中型PLC S7-300和大型PLC S7-400。S7系列PLC產(chǎn)品的性能和使用范圍雖然各不相同，但具有很多共同特點，如： 1、CPU芯片已升級到Itel80486，甚至采用Pentium處理器； 2、采用模塊化設(shè)計，能按搭積木方式進行系統(tǒng)配置，功能擴展靈活方便； 3、有極快的處理速度，如S7-200的掃描速度為0.37us/指令； 4、有很強的網(wǎng)絡(luò)功能，可用多個PLC連接成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成完整的過程控制系統(tǒng)，既可實現(xiàn)總線聯(lián)網(wǎng)，也可實現(xiàn)點到點通信； 5、允許使用相關(guān)的程序軟件包及工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)軟件，編程工具更為開放，人機界面十分友好。 S7-200系列PLC是西門子公司推出的整體式小型可編程控制器。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，功能強大，并具有很高的性能價格比，在中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中應(yīng)用廣泛。一臺S7-200小型PLC的主要組成部分包括一個單獨的S7-200 CPU，還可帶有各種各樣可供選擇的擴展模塊。下面介紹本系統(tǒng)選用的CPU。 CPU226模塊。CPU226選擇型號為CPU226AC/DC繼電器。其本機集成了24點輸入/16點輸出，共有40點數(shù)字量I/O。它可以連接7個擴展模塊，最大擴展至248個數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。增加了通信接口數(shù)量，可以分別進行設(shè)置，同時與兩個設(shè)備進行通信而互不干擾，通信功能大大加強。CPU226可用于較高要求的控制系統(tǒng)，跟多的I/O點，跟強的模塊擴展能力，更快的運行。 速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能使其完全適應(yīng)于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 4.3控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出分配表 表4-1PLC輸出分配表 編號 地址 符號 說明 功能 1 Q0.0 YV1 電磁閥 上料機械手夾具 夾緊 2 Q0.1 YV2 電磁閥 上料機械手 前進 3 Q0.2 HL 報警燈 夾具檢測 4 Q0.3 YV3 電磁閥 夾具中心夾 5 Q0.4 KM 送料電機 備料 6 Q0.5 YV4 電磁閥 上料機械手夾具 松開 7 Q0.6 YV5 電磁閥 上料機械手 后退 8 Q0.7 YV6 電磁閥 1,3滑臺前進 加工 9 Q1.0 YV7 電磁閥 2,4滑臺前進 加工 10 Q1.1 YV8 電磁閥 1,3滑臺后退 11 Q1.2 YV9 電磁閥 2,4滑臺后退 12 Q1.3 YV10 電磁閥 下料機械手 前進 13 Q1.4 YV11 電磁閥 下料機械手夾具 夾緊 14 Q1.5 YV12 電磁閥 夾緊中心松開 15 Q1.6 YV13 電磁閥 下料機械手 后退 16 Q1.7 YV14 電磁閥 下料機械手松開 表4-2PLC輸入分配表 編號 地址 符號 說明 功能 1 I0.0 SB1 按鈕 上料機械手夾具夾 2 I0.1 SB2 按鈕 夾緊中心夾緊并送料 3 I0.2 SB3 按鈕 上料機械手松 4 I0.3 SB4 按鈕 上料機械手后退 5 I0.4 SB5 按鈕 1,3滑臺前進加工 6 I0.5 SB6 按鈕 下料機械手前進 7 I0.6 SB7 按鈕 夾具夾，夾緊中心松 8 I0.7 SB8 按鈕 下料機械手后退 9 I1.0 感應(yīng)開關(guān) 對上料機械手夾具 進行檢測 10 I1.1 SQ1 限位開關(guān) 上料機械手前進 限位開關(guān) 11 I1.2 SQ2 限位開關(guān) 上料機械手后退 限位開關(guān) 12 I1.3 SQ3 限位開關(guān) 1,3滑臺前進 限位開關(guān) 13 I1.4 SQ4 限位開關(guān) 2,4滑臺前進 限位開關(guān) 14 I1.5 SQ5 限位開關(guān) 1,3滑臺后退 限位開關(guān) 15 I1.6 SQ6 限位開關(guān) 2,4滑臺后退 限位開關(guān) 16 I1.7 SQ7 限位開關(guān) 下料機械手前進 限位開關(guān) 17 I2.0 SQ8 限位開關(guān) 下料機械手后退 限位開關(guān) 18 I2.1 SB9 按鈕 下料機械手松開 19 I2.5 SB10 按鈕 手動 20 I2.6 SB11 按鈕 自動 21 I2.7 SB12 按鈕 復(fù)位 4.4PLC硬件連接圖 圖4-1PLC接線圖 18 第5 章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 對于電氣技術(shù)人員來說，控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計就是用梯形圖編寫控制程序，可采用經(jīng)驗設(shè)計法或邏輯設(shè)計法。對于控制規(guī)模比較大的系統(tǒng)，可根據(jù)工藝流程圖，將整個流程分解為若干步，確定每步的轉(zhuǎn)換條件，配合分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)及某些特殊功能，以便很容易地轉(zhuǎn)換為梯形圖設(shè)計。對于傳統(tǒng)的繼電器控制線路的改造，可根據(jù)原系統(tǒng)的控制線路圖，將某些橋式電路按照梯形圖的編程規(guī)則進行改造后。直接轉(zhuǎn)換為梯形圖。這種方法設(shè)計周期短，修改、調(diào)試程序簡單方便。軟件設(shè)計可以與現(xiàn)場施工同步進行，以縮短設(shè)計周期。 PLC提供的編程語言有梯形圖、語句表、功能圖等。其中，梯形圖語言是我們最常用的一種語言，它有以下特點： 　 （1）它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。 　 （2）梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是PLC輸入點接的開關(guān)也可以是PLC內(nèi)部繼電器的接點或內(nèi)部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。 　 （3）梯形圖中的接點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。 　 （4）內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結(jié)果供CPU內(nèi)部使用。 　 （5）PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當(dāng)作條件使用。 5.1控制流程圖設(shè)計 對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要先繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明各動作間的順序關(guān)系和各動作發(fā)生的條件。對于簡單的控制系統(tǒng)也可以省去這一步。根據(jù)流程圖，我們可以將整個控制系統(tǒng)分成若干個基本功能塊，然后逐個設(shè)計基本功能塊的梯形圖，最后，把各個梯形圖按順序組合起來，再根據(jù)梯形圖編制程序清單（語句表），既方便快捷，又清晰易懂。 下料機械手前進 下料機械手后退 下料機械手松開 結(jié) 束 夾具夾緊，夾緊中心松開 1,2,3,4滑臺后退 上料機械手前進 2,4滑臺前進加工 1,3滑臺前進加工 上料機械手后退 上料機械手松開 夾緊中心夾緊并送料 自 動 上料機械手夾具夾緊 圖5-1控制流程圖 5.2梯形圖的分解闡述 在充分理解工藝流程圖和控制要求后，依據(jù)系統(tǒng)的I/O配置，編制系統(tǒng)的程序。所有的PLC編程環(huán)境都支持助記符程序設(shè)計語言和梯形圖程序設(shè)計語言，有些PLC編程軟件也支持功能塊語言和順序功能圖，而使用高級語言為PLC程序設(shè)計環(huán)境的較少。在所有的PLC程序設(shè)計語言中，使用最多的是梯形圖程序設(shè)計語言，其梯形圖及語句表見附錄。下面對梯形圖進行分解闡述： 1、手、自動切換程序設(shè)計 四面銑控制系統(tǒng)分為手動和自動兩種工作方式，在手動控制時，各種動作都是用按鈕來控制的。如果要用自動工作方式， 我們必須設(shè)置復(fù)位按鈕。以實現(xiàn)手動和自動的轉(zhuǎn)換。其程序如圖5-2所示。 圖5-2手、自動切換程序圖 當(dāng)選擇手動方式時，輸入點I2.5接通，PLC內(nèi)部繼電器M0.0得電，常開點閉合，實現(xiàn)自鎖，常閉點斷開，實現(xiàn)與自動的互鎖。同理，若選擇自動方式，則輸入點I2.6接通，常開點閉合，實現(xiàn)自鎖，常閉點斷開，實現(xiàn)與手動的互鎖。在手動和自動選擇程序時候，我們必須設(shè)置一個復(fù)位開關(guān)，即是I2.7，無論是手動變自動還是自動變手動我們都要使I2.7接通一下。 2、上料機械手夾具夾程序設(shè)計如圖5-3所示 圖5-3上料手夾具夾緊程序圖 當(dāng)M0.1為1時，線圈Q0.0得電為1，上料機械手夾具夾緊需加工的零件。 3、報警程序設(shè)計如圖5-4所示 圖5-4報警程序圖 我們在上料機械手夾具上安裝有一個感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)夾具在一定時間內(nèi)夾到零件，感應(yīng)開關(guān)就閉合，I1.0閉合，線圈Q0.1得電為1，上料機械手開始前進。當(dāng)夾具在一定時間內(nèi)沒有夾到需要加工的零件，I1.0斷開，線圈Q0.2得電為1，報警燈開始閃爍。 4、上料機械手前進程序設(shè)計如圖5-5所示 圖5-5上料手前進程序圖 當(dāng)I1.0為1時，線圈Q0.1得電為1，上料機械手前進并到位。 5、夾緊中心夾緊及送料裝置程序設(shè)計如圖5-6所示 圖5-6夾緊中心夾緊程序圖 當(dāng)上料機械手前進到位時，若M0.3為1時，線圈Q0.3和Q0.4得電為1，夾緊中心夾緊上料機械手送過來的零件，同時送料裝置開始送料。 6、上料機械手夾具松開零件程序設(shè)計如圖5-7所示 圖5-7上料手夾具松開程序圖 當(dāng)M0.5為1時，線圈Q0.5得電為1，上料機械手夾具松開零件。 7、上料機械手后退程序設(shè)計如圖5-8所示 圖5-8上料手后退程序圖 當(dāng)M0.6為1時，線圈Q0.6得電為1，上料機械手后退到位。 8、1,2,3,4滑臺的啟動加工程序設(shè)計如圖5-9所示 圖5-9滑臺啟動程序圖 當(dāng)M0.7為1時，線圈Q0.7得電，1,3滑臺開始啟動加工，同時時間繼電器T38開始計時，計時時間到后，時間繼電器的常開點閉合，線圈Q1.0的電，2,4滑臺開始啟動加工。 9、1,2,3,4滑臺的后退程序設(shè)計如圖5-10所示 圖5-10滑臺后退程序圖 當(dāng)1,2,3,4電機加工到位時，I1.3,I1.4的常閉點斷開，常開點閉合，線圈Q1.1,Q1.2得電并自鎖，電機后退并到位。 10、下料機械手前進程序設(shè)計如圖5-11所示 圖5-11下料手后退程序圖 當(dāng)M1.1為1時，線圈Q1.3得電為1，下料機械手開始前進并到位 11、下料機械手夾具夾緊及夾緊中心松程序設(shè)計如5-12所示 圖5-12下料手夾具夾緊及夾緊中心松開程序圖 當(dāng)M1.1為1時，線圈Q1.4得電，常開點閉合實現(xiàn)自鎖，同時線圈Q1.5得電為1，使夾緊中心松開一斤加工好的零件。 12、下料機械手后退程序設(shè)計如圖5-13所示 圖5-13下料手后退程序圖 當(dāng)M1.2為1時，線圈Q1.6得電為1，其常開點閉合實現(xiàn)自鎖。下料機械手開始后退并到位。 13、下料機械手夾具松開程序設(shè)計如圖5-14所示 圖5-14下料手夾具松開程序圖 當(dāng)下料機械手后退到位后，II2.0的常閉點斷開，敞開點閉合，線圈Q1.7得電，下料機械手夾具松開已經(jīng)加工好的零件。 第6章 仿真模擬 通個以上的設(shè)計流程，本次設(shè)計到此已算基本完成。但根據(jù)學(xué)校的設(shè)計要求，還必須對程序進行仿真調(diào)試，看自己所設(shè)計編寫的程序是否正確，及能否正常的運行。 按要求，仿真調(diào)試應(yīng)在實驗室來完成，但由于條件有限，只能私下進行調(diào)試。本次設(shè)計中所采用的是西門子S7—2000系列，而此系列仿真軟件只有英文版，但因能力有限，未能運用本軟件進行仿真調(diào)試，最后只好用組態(tài)王軟件進行仿真?？捎捎诮M態(tài)王是一個實時監(jiān)控軟件，只能通過其輸出的可視化監(jiān)控畫面的畫顯示，來判斷所設(shè)計的程序的合理性。 由于自己的能力有限，本設(shè)計還存在一些不足及缺陷，有些控制動作未能按當(dāng)初所設(shè)想的那樣，理想的運行！最后由于對軟件的掌握運用能力、時間、及實驗條件等因素限制，導(dǎo)致本次仿真模擬未能順利的進行下去。 圖6-1組態(tài)模擬圖 27 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 結(jié)　論 本系統(tǒng)主要以PLC為核心，利用PLC的強大的控制功能，實現(xiàn)了控制要求。 利用梯形圖程序可以很直觀的看出運行過程，利用可編程控制器控制加工中心，具有接線簡單、編程直觀、擴展容易、抗干擾性強等特點。當(dāng)控制工藝有所增加時，硬件接線上只需增加工藝的相應(yīng)輸入信號，軟件上只需要增加相應(yīng)工藝的功能，要改動的地方很少。雖有所不足之處，但結(jié)果證明在適應(yīng)性、精確性和可靠性等方面，都基本上達到了設(shè)計的要求，表明該設(shè)計方案還是可行的。 謝 辭 通過本次設(shè)計，使我鞏固了三年來的所學(xué)，此次設(shè)計涉及到很多的知識，如機床、PLC、西門子程序編程等等。使我學(xué)到了更多實用的知識，同時也是對我們所學(xué)知識進行的一次最好的復(fù)習(xí)與總結(jié)。讓我認識到了知識的重要性，深知學(xué)習(xí)更是伴隨其一生的事。 在本次畢業(yè)設(shè)計書的編寫過程中，指導(dǎo)老師黨保華老師多次給予我指導(dǎo)，給予我很大幫助和鼓勵。從老師身上學(xué)到了許多課本上所學(xué)不到的東西，這些對我今后不論是參加工作還是學(xué)習(xí)都是非常寶貴的。在此衷心的感謝他對我這次畢業(yè)設(shè)計所進行的耐心輔導(dǎo)與幫助。 同時，在此次設(shè)計中一些同學(xué)給予了很多的幫助，正是在他們的幫助與鼓勵下，使我度過了一次次難關(guān)，在此也要向他們真誠的說聲謝謝！ 這次設(shè)計有些地方可能還不是很完善，還有些缺漏，但卻是根據(jù)自身的能力和實際條件來盡力完成的。通過這手設(shè)計使我對知識的學(xué)習(xí)和動手的能力都有所提升。再次，對設(shè)計指導(dǎo)老師及幫助過的那些同學(xué)們，深表感謝！ 29 參考文獻 [1] 廖常初. 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But, when the production environment is too bad, the electromagnetic interference is special intense, or installs uses improper, cannot guarantee PLC the normal operation, therefore should pay attention to the following question in the use. First, working conditions (1) Temperature The PLC requests ambient temperature when 0~55℃, installs cannot place under the calorific capacity big part, all around ventilates the radiation the space to be big enough, between the elemental area and the expansion unit must have above 30mm to be separated; On the switch cabinet, lower part should have the well ventilated louver, prevents the sunlight direct radiation; If the environment surpasses 55℃, must install the el