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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
摘 要
組合機(jī)床及其自動(dòng)線在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色，其技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平在很大程度上決定著相關(guān)部門的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的以繼電器控制為基礎(chǔ)的組合機(jī)床愈加與先進(jìn)生產(chǎn)力不相適應(yīng)，在這種情況下，可編程序控制技術(shù)以其靈活性好，可靠性高，通用性強(qiáng)，逐漸取代了繼電器控制方式，成為當(dāng)代工業(yè)控制的主要發(fā)展方向。
本論文詳細(xì)敘述了組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),分析了系統(tǒng)的主電路及控制電路圖，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行要求，確定了機(jī)床及控制系統(tǒng)的元件型號(hào)，作出了PLC的外部接線圖。
文本利用西門子S7-200PLC分別從全線自動(dòng)，單機(jī)半自動(dòng)，單機(jī)手動(dòng)三種工作方式對(duì)裝卸、打中心孔、鉆孔、倒角、擴(kuò)孔以及鉸孔加工六工位組合機(jī)床的程序的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞： 組合機(jī)床 PLC 程序設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Combination machine tools and automatic line plays a more and more important role in today's machinery manufacturing industry, the technical performance and the comprehensive automation level decides the development of relevant departments in the very great degree. With the development of science and technology, the traditional based on relay control combined machine tool cannot adapt to the advanced productivity, in this case, the programmable control technology for its good flexibility, high reliability, strong universality, gradually replaced the relay control, has become the main direction of development of modern industrial control.
This paper describes the design of the PLC modular machine tool control system, analyzes the main circuit and control circuit diagram, and according to the system operation requirements, the machine and the control system component model, make the external wiring diagram of PLC.
The Siemens S7-200PLC respectively from the automatic, semi-automatic machine, design program of stand-alone manual three kinds of work for loading and unloading, the center hole drilling, drilling, chamfering, reaming and reaming six station combination machine.
Keywords: combination of machine tool of PLC program design
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒論 1
1.1 課題研究的意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 2
1.3 PLC技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì) 3
1.4 本文的設(shè)計(jì)任務(wù) 4
第2章 組合機(jī)床工作原理及方案論證 5
2.1 組合機(jī)床的工藝流程 5
2.2 控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析 6
2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 6
2.3 控制方案論證 6
2.4 西門子STEP 7簡(jiǎn)介 9
2.5 本章小結(jié) 12
第3章 組合機(jī)床系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13
3.1 組合機(jī)床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 13
3.2 PLC和I/O擴(kuò)展模塊的選型 13
3.4 I/O點(diǎn)及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存地址分配 13
3.4 系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計(jì) 15
3.5 本章小結(jié) 17
第4章 組合機(jī)床系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18
4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)方法 18
4.2 PLC程序的設(shè)計(jì) 19
4.3 PLC程序的說(shuō)明 24
第5章 總結(jié) 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
第1章 緒論
1.1 課題研究的意義
機(jī)床是制造產(chǎn)品的機(jī)械，也稱作為工作的母體，是裝備制造業(yè)的核心設(shè)備。最初的機(jī)床是由蒸汽機(jī)集中提供的能源，此時(shí)可以進(jìn)行車削、鉆削、銑削齒輪加工等工藝但是精度和效率都很低，交流電動(dòng)機(jī)的問(wèn)世，機(jī)床開(kāi)始有電力拖動(dòng)，通過(guò)齒輪變速，因此，大大地改善了機(jī)床的效率和精度，此時(shí)出現(xiàn)了組合機(jī)床，但機(jī)床都采用傳統(tǒng)的繼電器控制，繼電器控制方式雖有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但存在著觸頭易磨損，壽命短的缺點(diǎn)。特別是在更換產(chǎn)品時(shí)更加容易磨損。隨著人們對(duì)生產(chǎn)要求的進(jìn)一步的提高，已繼電器控制的組合機(jī)床已不適應(yīng)社會(huì)的需要。這時(shí)出現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，從而緩解了這一現(xiàn)象，此時(shí)出現(xiàn)了以PLC控制的組合機(jī)床。它是充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)與機(jī)械電子，以軟件代替部分硬件，以電子器件代替部分機(jī)械傳動(dòng)，從而提高了機(jī)床的性能。
目前一般企業(yè)都擁有一定數(shù)量的用繼電器控制的組合機(jī)床。繼電器控制方式雖然有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但存在著接觸器觸點(diǎn)磨損快、壽命短、可靠性差等缺點(diǎn)。特別是在更換產(chǎn)品而改變動(dòng)作循環(huán)時(shí)，需重新設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試，不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)要求。造成了這些企業(yè)的生產(chǎn)率低下，效益差，反過(guò)來(lái)這些企業(yè)又沒(méi)有足夠的資金購(gòu)買新的數(shù)控車床。因此，當(dāng)務(wù)之急就是對(duì)這些普通車床進(jìn)行技術(shù)改造，以提高企業(yè)的設(shè)備利用率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。
而采用PLC改造機(jī)床，可去掉了機(jī)床的中間繼電器、時(shí)間繼電器、順序控制二極管及電阻，使線路簡(jiǎn)化。同時(shí)，由于PLC的高可靠性，輸入／輸出部分還具有信號(hào)指示，這不僅使電氣故障次數(shù)大大減少，而且還能給準(zhǔn)確判斷電器故障的發(fā)生部位提供了很大的方便。控制系統(tǒng)可靠性好、故障率低、工藝參數(shù)調(diào)整方便等特點(diǎn)。因?yàn)榭删幊炭刂破鞯目垢蓴_能力強(qiáng)，可靠性高，且配置靈活，已在工控領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。這不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，還可以構(gòu)成適合工業(yè)環(huán)境的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。
使用PLC控制機(jī)床電氣系統(tǒng)后為了充分發(fā)揮設(shè)備效能，迅速提升加工技術(shù)與精度，越來(lái)越多的企業(yè)每年投入大量資金和技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)老式組合機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造，取得了良好的效果。用PLC模塊、變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)、操控監(jiān)控設(shè)備等組成電氣數(shù)字控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)編程輸入、人機(jī)交互、自動(dòng)化加工的控制方式，擴(kuò)大加工能力，減少故障，提高效率，已成為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造的有效途徑。
1.2 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
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)行技術(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)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。
由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。
近年來(lái)，PLC在工業(yè)中異軍突起，特別是在組合機(jī)床的運(yùn)用上，它是充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)與機(jī)械電子，以軟件代替部分硬件，以電子器件代替部分機(jī)械傳動(dòng)，從而提高了機(jī)床的性能。以其獨(dú)特的控制優(yōu)勢(shì)，廣泛地應(yīng)用在機(jī)械制造業(yè)中。特別是在組合機(jī)床的控制中，以其編程簡(jiǎn)單、可靠性高、功能齊全、適應(yīng)性強(qiáng)、輸出形式多樣等優(yōu)點(diǎn)，很快取代了傳統(tǒng)的繼電器控制中的主導(dǎo)地位。
21 世紀(jì)，PLC 會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。
1.3 PLC技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)
世界范圍內(nèi)PLC應(yīng)用領(lǐng)域很廣，并逐年擴(kuò)大，它的技術(shù)不斷升級(jí)，結(jié)構(gòu)也在改進(jìn)和作相應(yīng)的調(diào)整，通過(guò)這些變化，現(xiàn)在的控制產(chǎn)品功能越來(lái)越強(qiáng)，性價(jià)比也慢慢得到人們肯定。
（1）、產(chǎn)品規(guī)模呈現(xiàn)出朝著兩極發(fā)展的趨勢(shì)。一方面小型和超小型PLC得到了重要發(fā)展，追求速度更快、性價(jià)比更高的產(chǎn)品。另一方面，另一方面，朝著高速，大容量，大型PLC的方向邁進(jìn)。隨著復(fù)雜系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，控制微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)改進(jìn)，所要求的信息處理速度越來(lái)越快，同時(shí)也需要較大的存儲(chǔ)容量。
（2）、向通信網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展
PLC該領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)——網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。多臺(tái)PLC之間、與上位計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通信的應(yīng)用變得很普遍。PLC生產(chǎn)商現(xiàn)在都在研究自家特有的通信模塊和通信軟件，目得是加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)的能力。當(dāng)然相關(guān)廠家之間也在商定某些互通的通信標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建變得更大成為了可能。
（3）、向模塊化、智能化發(fā)展
適應(yīng)各種工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的種種需求，最近幾年，PLC生產(chǎn)企業(yè)先后開(kāi)發(fā)了很多新的器件和模塊，例如智能I/O模塊、溫度控制模塊和用于檢測(cè)本體外部故障的專用模塊等，它們的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用不但增強(qiáng)了基本功能，同時(shí)還增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。
（4）、編程所需工具和語(yǔ)言多樣化與標(biāo)準(zhǔn)化
生產(chǎn)商制造的硬件和編程工具更換頻繁，豐富多彩，同時(shí)改善功能，這使得它的基本部件，如I/O模塊、編程語(yǔ)言和編程工具、通信協(xié)議等的技術(shù)更為規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。
1.4 本文的設(shè)計(jì)任務(wù)
（1）闡述組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目前研究的意義，同時(shí)簡(jiǎn)單介紹可編程控制器的發(fā)展，確定其在組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的可行性。
（2）多種動(dòng)作控制的研究。熟悉它的工作過(guò)程和條件。最后確定其控制方案。
（3）PLC程序的設(shè)計(jì)，其中包含幾種模塊的選擇、I/0接口的確定、模塊的選取，功能程序的編寫與設(shè)計(jì)。
VII
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
第2章 組合機(jī)床工作原理及方案論證
2.1 組合機(jī)床的工藝流程
六工位組合機(jī)床可完成工件裝卸、打中心孔、鉆孔、倒角、擴(kuò)孔以及鉸孔加工。
具體加工過(guò)程為:
回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升
→在工位Ⅰ拆卸和裝夾零件
→回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)到工位Ⅱ下降
→工位Ⅱ?qū)α慵M(jìn)行打中心孔
→回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位Ⅲ下降
→工位Ⅲ鉆孔加工
→回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位Ⅳ下降
→工位Ⅳ倒角加工
→回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位Ⅴ下降
→工位Ⅴ擴(kuò)孔加工
→回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)到工位Ⅵ下降
→工位Ⅵ鉸孔加工,如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同零件、不同工位的同步加工。
控制系統(tǒng)共有連續(xù)全自動(dòng)工作循環(huán)、單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)和手動(dòng)循環(huán)三種工作方式。手動(dòng)控制方式主要用于檢查和維修。半自動(dòng)方式也可以用于維修和單個(gè)零件的修復(fù)加工。每按一次啟動(dòng)按鈕,回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)一個(gè)工位。 控制對(duì)象為:油泵電動(dòng)機(jī)、冷卻泵電動(dòng)機(jī)和五個(gè)刀具電動(dòng)機(jī)。五個(gè)工作滑臺(tái)采用帶終點(diǎn)停留一次工進(jìn)加工方式。因?yàn)楦骺刂茖?duì)象所處位置比較集中,各個(gè)工位之間相隔60°,且相互之間的動(dòng)作存在一定的順序關(guān)系,所以采用集中式控制系統(tǒng),用一臺(tái)PLC控制多臺(tái)設(shè)備。其加工工藝圖如下圖2-1所示：
圖2-1 加工工位布置示意圖
2.2 控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析
2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
該六工位組合機(jī)床主要控制包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的自動(dòng)回轉(zhuǎn)控制和各個(gè)工位上液壓滑臺(tái)、動(dòng)力頭的控制。
由于工件在各個(gè)工位上刀具的快進(jìn)、工進(jìn)、快退的距離可能各不相同，進(jìn)給速度也可能各不相同，所以每個(gè)動(dòng)力頭需要采用不同的液壓控制系統(tǒng)，協(xié)同控制來(lái)完成?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)及5個(gè)液壓滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)完成。
2.3 控制方案論證
2.3.1 PLC與繼電器控制器的比較
如今，繼電器控制已逐步被PLC所代替，它已無(wú)法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與PLC相比，存在著質(zhì)的差別。PLC與繼電器控制器的比較見(jiàn)表2-1。
表2-1 PLC與繼電器控制器的比較
比較名稱
PLC
繼電器控制器
控制功能的實(shí)現(xiàn)
通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)所需的控制要求
通過(guò)對(duì)繼電器進(jìn)行硬接線完成相應(yīng)的控制功能
對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性
只需對(duì)程序修改，適應(yīng)性強(qiáng)
需進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與接線，適應(yīng)性差
可靠性
采用大規(guī)模集成電路，采用抗干擾措施，可靠性高
元器件多、觸點(diǎn)多，易出現(xiàn)故障
靈活性和柔韌性
有種類齊全的擴(kuò)展單元，擴(kuò)展靈活，靈活性好
差
控制的實(shí)時(shí)性
微處理器控制，實(shí)時(shí)性好
機(jī)械動(dòng)作時(shí)間常熟大，實(shí)時(shí)性差
占有空間與安裝
體積小，重量輕，安裝工作量小
體積大，笨重。安裝工作量大
復(fù)雜控制能力
很強(qiáng)
極差
使用壽命
長(zhǎng)
短
價(jià)格
較高
低
維護(hù)
簡(jiǎn)單
復(fù)雜
從以上幾個(gè)方面的比較可知，PLC在性能上比繼電器控制系統(tǒng)優(yōu)異，特別是可靠性高。
2.3.2 PLC與計(jì)算機(jī)控制的比較
20世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用與工控領(lǐng)域，但其在很多方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如PLC的功能強(qiáng)大，兩者之間比較見(jiàn)表2-2。
表2-2 PLC與計(jì)算機(jī)控制的比較
比較名稱
PLC
計(jì)算機(jī)控制
編程語(yǔ)言
助記符語(yǔ)句表、梯形圖等
匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言
工作方式
掃描方式
中斷方式
工作環(huán)境
可在較差的環(huán)境下工作
要求很高
對(duì)使用者的要求
語(yǔ)言易學(xué)
需進(jìn)行專門的培訓(xùn)才可掌握
系統(tǒng)軟件
功能專用，占用存儲(chǔ)空間小
功能強(qiáng)大，占用存儲(chǔ)空間很大
可靠性
工業(yè)級(jí)，有很多種特殊設(shè)計(jì)，包括監(jiān)視計(jì)時(shí)器功能
商業(yè)級(jí)要求
價(jià)格
較低
高
應(yīng)用領(lǐng)域
工業(yè)控制
辦公、管理、科學(xué)計(jì)算等
2.3.3 PLC與集散控制裝置的比較
集散控制裝置是專門為工業(yè)過(guò)程控制設(shè)計(jì)的過(guò)程控制裝置，其與PLC比較見(jiàn)表2-3。
比較名稱
PLC
集散控制裝置
工作方式
掃描方式
按用戶的程序指令工作包含中斷方式
采樣速度
每個(gè)采樣點(diǎn)的采樣速度相同
根據(jù)被檢測(cè)對(duì)象的特征決定
存儲(chǔ)器容量
大多采用邏輯運(yùn)算，所需的存儲(chǔ)器容量小
大多采用大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，所需的存儲(chǔ)器容量較大
應(yīng)用場(chǎng)合
開(kāi)關(guān)量的邏輯控制
連續(xù)量的模擬控制
運(yùn)算速度
開(kāi)關(guān)量的速度較高
模擬量的速度較低
設(shè)計(jì)方法
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境并按照安裝在控制室而設(shè)計(jì)
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境要求設(shè)計(jì)
表2-3 PLC與集散控制系統(tǒng)的比較
PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型、通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它是一種具有很強(qiáng)的抗干擾能力、高可靠性、高性價(jià)比且編程簡(jiǎn)單的控制設(shè)備。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)組合機(jī)床的時(shí)候選用PLC作為控制元件。
由于市面上的PLC種類繁多，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)S7-200的PLC是一款經(jīng)濟(jì)型的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于擴(kuò)展，不僅價(jià)格低廉，而且功能強(qiáng)大，可靠性高，運(yùn)行速度快，具有很高的性價(jià)比。
2.4 西門子STEP 7簡(jiǎn)介
2.4.1 STEP 7基本功能
STEP 7-Micro/Win（簡(jiǎn)稱STEP 7）是作為S7-200系列PLC的專用編程軟件，功能強(qiáng)大，且可以實(shí)現(xiàn)全中文程序編輯操作。
STEP 7是在Window平臺(tái)上編輯用戶應(yīng)用程序，它主要完成下列任務(wù)。
（1）在離線方式下（計(jì)算機(jī)不直接與PLC聯(lián)系）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的創(chuàng)建、編輯、編譯和系統(tǒng)組態(tài)。由于沒(méi)有聯(lián)機(jī)，所有的程序都存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。
（2）用在線（聯(lián)機(jī)）方式下通過(guò)聯(lián)機(jī)通信的方式上傳和下載用戶程序及組態(tài)數(shù)據(jù)，編輯和修改用戶程序?？梢灾苯訉?duì)PLC進(jìn)行各種操作。
（3）在編輯程序過(guò)程中進(jìn)行語(yǔ)法檢查。為避免用戶在編輯過(guò)程中出現(xiàn)的一些語(yǔ)法錯(cuò)誤以及數(shù)據(jù)類型錯(cuò)誤，軟件會(huì)進(jìn)行語(yǔ)法檢查。使用梯形圖編輯時(shí)，在出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方會(huì)自動(dòng)加紅色波浪線。使用語(yǔ)句表編程時(shí)，在出現(xiàn)錯(cuò)誤的語(yǔ)句行錢自動(dòng)畫上紅色叉，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線。
（4） 提供對(duì)用戶程序進(jìn)行文檔管理、加密處理等工具功能。
（5）設(shè)置PLC的工作方式和運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行監(jiān)控和強(qiáng)制操作等。
2.4.2 軟件界面及其功能介紹
1. 軟件界面
啟動(dòng)STEP 7編程軟件中文界面如圖2-2所示
圖2-2 STEP 7中文界面
2. 界面功能
STEP 7編程軟件的中文界面一般分為菜單條、工具條、瀏覽條、輸出窗口、狀態(tài)欄、編輯窗口、局部變量表和指令樹(shù)等幾個(gè)區(qū)域，這里分別對(duì)這幾塊區(qū)域進(jìn)行介紹。
（1）菜單條
文件：如新建、打開(kāi)、關(guān)閉、保存文件、上傳或下載用戶程序，打印預(yù)覽，頁(yè)面設(shè)置等操作。
編輯：程序編輯工具?？蛇M(jìn)行復(fù)制、剪切、粘貼程序塊和數(shù)據(jù)塊以及查找、替換、插入、刪除等操作。
PLC：用于選擇PLC的類型，改變PLC的工作方式，查看PLC的信息，進(jìn)行PLC通信設(shè)置等功能。
窗口：可以打開(kāi)一個(gè)或者多個(gè)窗口，并進(jìn)行窗口之間的切換，設(shè)置窗口的排放方式等。
（2）工具條
工具條的功能是提供簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作，將最常用的操作以按鈕的形式安放在工具條中。
（3）瀏覽條
通過(guò)選擇【查看】/【瀏覽條】命令打開(kāi)瀏覽條。瀏覽條的功能是在編輯過(guò)程中進(jìn)行窗口的快速切換。各種窗口的快速切換是由瀏覽器中的按鈕控制的，單擊任何一個(gè)按鈕，即可將主窗口切換到該按鈕對(duì)應(yīng)的編程窗口。
（4）輸出窗口
該窗口用來(lái)顯示程序編譯的結(jié)果信息，如個(gè)程序塊（主程序、中斷程序或子程序）的大小、編譯結(jié)果有無(wú)錯(cuò)誤、錯(cuò)誤編碼和位置等。
（5）狀態(tài)欄
狀態(tài)欄也稱任務(wù)欄，與一般的任務(wù)欄功能相同。
（6）編輯窗口
編輯窗口分為3部分：編輯器、網(wǎng)絡(luò)注釋和程序注釋。編輯器主要用于梯形圖、語(yǔ)句表或功能圖編寫用戶程序，或在聯(lián)機(jī)的狀態(tài)下從PLC下載用戶程序進(jìn)行讀程序或修改程序。網(wǎng)絡(luò)注釋是對(duì)本網(wǎng)絡(luò)的用戶程序進(jìn)行說(shuō)明。程序注釋用于對(duì)整個(gè)程序說(shuō)明解釋，多用于說(shuō)明程序的控制要求。
（7）局部變量表
每個(gè)程序塊都對(duì)應(yīng)一個(gè)局部變量表。在帶參數(shù)的子程序調(diào)用中，局部變量表用來(lái)進(jìn)行參數(shù)傳遞。
（8）指令樹(shù)
可通過(guò)選擇【查看】/【指令樹(shù)】命令打開(kāi)，用于提示編程時(shí)所用到的全部PLC指令和快捷操作命令。
2.5 本章小結(jié)
本章主要介紹了組合機(jī)床系統(tǒng)所要達(dá)到的功能控制效果、原理、控制核心的選取和三種方案的論證與對(duì)比。?
第3章 組合機(jī)床系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1 組合機(jī)床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
本次設(shè)計(jì)中的組合機(jī)床控制系統(tǒng)硬件是主要由S7-200 PLC、數(shù)字量輸入輸出模塊、繼電器、接觸器、電機(jī)，指示燈，傳感器等組成。
3.2 PLC和I/O擴(kuò)展模塊的選型
選擇合適的PLC是本次設(shè)計(jì)能達(dá)到所需控制目的的關(guān)鍵。選用的原則從下面幾個(gè)因素考慮：機(jī)型類別、容量大小、輸入/輸出模塊數(shù)量。
本組合機(jī)床輸入分配：38個(gè)點(diǎn)，輸出分配：29個(gè)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)所選用的是由西門子公司制造的小型整體式PLC，具體型號(hào)為S7-200 CPU226，此型號(hào)輸入點(diǎn)24點(diǎn)，輸16點(diǎn)，不能滿足了本次設(shè)計(jì)的控制需求。因此需要添加擴(kuò)展模塊。本次設(shè)計(jì)選用EM223數(shù)字量I/0模塊，其輸入點(diǎn)為16點(diǎn)，輸出點(diǎn)為16點(diǎn)，正好能夠滿足本次設(shè)計(jì)的要求。
3.4 I/O點(diǎn)及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存地址分配
對(duì)于開(kāi)關(guān)量來(lái)說(shuō)，I/O分配實(shí)際是把PLC的I/O分配給實(shí)際的元件給實(shí)際的元件賦予一定的PLC地址，其輸入輸出點(diǎn)與與控制對(duì)象的輸入輸出信號(hào)之間一一對(duì)應(yīng)I/O點(diǎn)分配見(jiàn)表3-1。
表3-1 I/O點(diǎn)分配表
電氣元件
邏輯元件
作用
電氣元件
邏輯元件
作用
SB1
I0.0
起動(dòng)按鈕
KM1
Q0.0
打中心孔動(dòng)力頭控制
SB2
I0.1
復(fù)位按鈕
KM2
Q0.1
鉆孔動(dòng)力頭控制
SB3
I0.2
液壓泵起動(dòng)按鈕
KM3
Q0.2
倒角動(dòng)力頭控制
SB4
I0.3
液壓泵、冷卻泵停止按鈕
KM4
Q0.3
擴(kuò)孔動(dòng)力頭控制
SB5
I0.4
動(dòng)力頭電機(jī)停止按鈕
KM5
Q0.4
鉸孔動(dòng)力頭控制
SB6
I0.5
動(dòng)力頭電機(jī)起動(dòng)按鈕
KM6
Q0.5
液壓泵控制接觸器
SB7
I0.6
回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)控制按鈕
KM7
Q0.6
冷卻泵控制接觸器
SB8
I0.7
冷卻泵起動(dòng)按鈕
YA1
Q0.7
打中心孔前進(jìn)電磁鐵
SA3
I1.0
全自動(dòng)工作循環(huán)、
單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)模式切換開(kāi)關(guān)
YA2
Q1.0
打中心孔工進(jìn)電磁鐵
SB9
I1.1
液壓滑臺(tái)手動(dòng)控制
YA3
Q1.1
打中心孔后退電磁鐵
SA1
I1.2
液壓滑臺(tái)自動(dòng)手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)
Q1.2
SA2
I1.3
液壓滑臺(tái)總控開(kāi)關(guān)
YA5
Q1.3
回轉(zhuǎn)臺(tái)微抬
SA4
I1.4
打中心孔單循環(huán)開(kāi)關(guān)
YA6
Q1.4
回轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊
SQ1
I1.5
打中心孔滑臺(tái)原位
YA7
Q1.5
回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)
SQ2
I1.6
打中心孔滑臺(tái)快進(jìn)到位
YA8
Q1.6
回轉(zhuǎn)臺(tái)返回
SQ3
I1.7
打中心孔滑臺(tái)工進(jìn)到位
YA9
Q1.7
低速回轉(zhuǎn)
SQ5
I2.0
微抬到位
YA10
Q2.0
離合器脫開(kāi)
SQ6
I2.1
回轉(zhuǎn)到位
YA11
Q2.1
鉆孔前進(jìn)電磁鐵
SQ7
I2.2
回轉(zhuǎn)臺(tái)反靠到位
YA12
Q2.2
鉆孔工進(jìn)電磁鐵
SQ8
I2.3
離合器脫開(kāi)
YA13
Q2.3
鉆孔后退電磁鐵
I2.4
回轉(zhuǎn)缸原位行程開(kāi)關(guān)
YA14
Q2.4
倒角前進(jìn)電磁鐵
SA5
I2.5
鉆孔單循環(huán)開(kāi)關(guān)
YA15
Q2.5
倒角工進(jìn)電磁鐵
SQ10
I2.6
鉆孔滑臺(tái)原位
YA16
Q2.6
倒角后退電磁鐵
SQ11
I2.7
鉆孔滑臺(tái)快進(jìn)到位
YA17
Q2.7
擴(kuò)孔前進(jìn)電磁鐵
SQ12
I3.0
鉆孔打中心孔滑臺(tái)工進(jìn)到位
YA18
Q3.0
擴(kuò)孔工進(jìn)電磁鐵
SA6
I3.1
倒角單循環(huán)開(kāi)關(guān)
YA19
Q3.1
擴(kuò)孔后退電磁鐵
SQ13
I3.2
倒角滑臺(tái)原位
YA20
Q3.2
鉸孔前進(jìn)電磁鐵
SQ14
I3.3
倒角滑臺(tái)快進(jìn)到位
YA21
Q3.3
鉸孔工進(jìn)電磁鐵
SQ15
I3.4
倒角打中心孔滑臺(tái)工進(jìn)到位
YA22
Q3.4
鉸孔后退電磁鐵
SA7
I3.5
擴(kuò)孔單循環(huán)開(kāi)關(guān)
SQ16
I3.6
擴(kuò)孔滑臺(tái)原位
SQ17
I3.7
擴(kuò)孔滑臺(tái)快進(jìn)到位
SQ18
I4.0
擴(kuò)孔打中心孔滑臺(tái)工進(jìn)到位
SA8
I4.1
鉸孔單循環(huán)開(kāi)關(guān)
SQ19
I4.2
鉸孔滑臺(tái)原位
SQ20
I4.3
鉸孔滑臺(tái)快進(jìn)到位
SQ21
I4.4
鉸孔打中心孔滑臺(tái)工進(jìn)到位
KP
I4.5
回轉(zhuǎn)臺(tái)壓力繼電器
3.4 系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計(jì)
三相線制是本系統(tǒng)所采用的供電方式。它的電源等級(jí)為AC380V±5％，50Hz，系統(tǒng)PLC輸入接線圖、輸出接線圖和主電路圖如圖3-2到3-4所示。
圖3-2 PLC接線圖
圖3-3 輸出接線圖
如圖3-2，3-3所示，PLC的供電為220V交流電，輸入端開(kāi)關(guān)量信號(hào)一端接PLC的M端和開(kāi)關(guān)電源+24V端，一段接輸入端口，輸出段L接開(kāi)關(guān)電源+24V端，輔助繼電器一端接開(kāi)關(guān)電源0V端，一端接PLC輸出端。
圖3-4 變頻接線圖
變頻電路采用三相供電，通過(guò)QS斷路器控制電機(jī)是否通電，利用接觸器控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止，利用熱繼電器FR保護(hù)電機(jī)。。
3.5 本章小結(jié)
本章主要介紹組合機(jī)床系統(tǒng)硬件的選型和I/O點(diǎn)分配，同時(shí)設(shè)計(jì)出本次控制系統(tǒng)的電氣原理圖。
第4章 組合機(jī)床系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)方法
工程設(shè)計(jì)中，可編程控制器的應(yīng)用設(shè)計(jì)的一般方法，有三種方法，也是最常用的方法。這些方法的應(yīng)用，設(shè)計(jì)者可以隨不同層次的技術(shù)差異和習(xí)慣。這里是一些常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方法，為設(shè)計(jì)以下幾個(gè)應(yīng)用一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，也使讀者更加了解設(shè)計(jì)方法及可編程控制器技術(shù)。
4.1.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)
經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)又稱為嘗試法。在一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計(jì)，基于被控對(duì)象，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則的控制系統(tǒng)選擇的具體要求。這種方法設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)是更有效的湊，可以得到快速，簡(jiǎn)單的影響。但它沒(méi)有遵循的一般規(guī)則，一些試探性和隨機(jī)性，最終的結(jié)果是不是唯一的設(shè)計(jì)時(shí)間，多少的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。
經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的具體步驟如下：
（1）確定輸入/輸出電器；
（2）確定輸入和輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)、選擇PLC機(jī)型、進(jìn)行I/O分配；
（3）做出系統(tǒng)動(dòng)作工程流程圖；
（4）選擇PLC指令并編寫程序；
（5）編寫其它控制控制要求的程序；
（6）適當(dāng)?shù)匕衙總€(gè)環(huán)節(jié)編寫的程序聯(lián)系在一起，就可以獲得一個(gè)符合控制要求的程序。
4.1.2邏輯設(shè)計(jì)法
工業(yè)電氣控制電路，許多繼電器等電氣元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。繼電器，交流接觸器觸點(diǎn)只有兩個(gè)狀態(tài)，即：開(kāi)放式和封閉式的，因此邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路的“0”和“1”是兩個(gè)值是完全可能的。該方法是一種在數(shù)字電子設(shè)計(jì)方法的邏輯依據(jù)設(shè)計(jì)PLC程序的方法，它使用描述邏輯表達(dá)式的問(wèn)題。獲取邏輯表達(dá)式后，根據(jù)繪制出梯形邏輯表達(dá)式。因此，邏輯設(shè)計(jì)方法也可以應(yīng)用于PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。
4.1.3 順序控制法
這些系統(tǒng)來(lái)控制順序動(dòng)作，理想的使用順序編程控制設(shè)計(jì)方法。順序控制的行為規(guī)律性強(qiáng)，雖然程序是相當(dāng)長(zhǎng)的，但是程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)。當(dāng)采用順序控制設(shè)計(jì)方法，功能圖是非常重要的工具。順序功能圖清楚地轉(zhuǎn)換和功能的基本步驟示范工作條件的轉(zhuǎn)換，及步驟間的步驟。功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動(dòng)作組成，它的使用規(guī)則具體如下：
（1）步與步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開(kāi)；
（2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開(kāi)；
（3）采用有向線段將轉(zhuǎn)移與步之間連接，從上至下或從左至右是正常順序功能圖的繪圖方向。按照正常順序畫圖時(shí)，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。
（4）一個(gè)順序功能圖中至少有一個(gè)初始步。
可編程控制器的設(shè)計(jì)語(yǔ)言也有很多形式，從繼電器對(duì)其發(fā)展的基礎(chǔ)，所以他們中的大多數(shù)是基于開(kāi)關(guān)控制。許多表現(xiàn)形式也在使用電氣符號(hào)，或直接使用。因此PLC有不同的形式。梯形圖語(yǔ)言是設(shè)計(jì)中最常用的，以及作為一個(gè)流程圖，語(yǔ)句表，它提供了一種閱讀電氣方面的工程人員閱讀程序的不同形式的方法，同時(shí)也為電子工程人員參考使用。
本控制系統(tǒng)采用邏輯控制法實(shí)現(xiàn)其功能。
4.2 PLC程序的設(shè)計(jì)
本控制系統(tǒng)采用邏輯控制法編寫的主程序如下圖4-1所示，子程序如圖4-2和4-3所示：
圖4-1 主程序
圖4-2 SBR-0子程序
圖4-3 SBR-1子程序
4.3 PLC程序的說(shuō)明
本控制系統(tǒng)采用邏輯控制法編寫的主程序如下圖4-1所示，子程序如圖4-2和4-3所示：
4.3.1主電動(dòng)機(jī)起?？刂?
液壓泵的起停控制：按下按鈕SB3→輸入繼電器I0.2為ON→輸出繼電器Q0.5線圈邏輯回路接通→接觸器KM6線圈得電并自鎖→液壓泵電動(dòng)機(jī)M6主電路接通工作為液壓系統(tǒng)提供液壓油→按下按鈕SB4→輸入繼電器I0.3為ON→I0.3的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)→Q0.5線圈邏輯回路斷開(kāi)→接觸器KM6線圈斷電→液壓泵電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)的起停控制:按鈕SA3未按下→輸入繼電器I4.4為OFF→動(dòng)力頭為全自動(dòng)循環(huán)控制模式→按下按鈕SB6→輸入繼電器I0.5為ON→輸出繼電器Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4線圈邏輯回路接通→接觸器KM1、KM、KM3、KM4、KM5線圈得電并自鎖→5個(gè)動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4、M5轉(zhuǎn)動(dòng)。
按下按鈕SA3→輸入繼電器I4.4為ON→動(dòng)力頭為單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)控制模式→按下按鈕SB6→輸入繼電器I0.5為ON→分別按下按鈕SA4/SA5/SA6/SA7/SA8→輸入繼電器I1.2/I2.3/I2.7/I3.3/I3.7分別為ON→輸出繼電器Q0.0/Q0.1/Q0.2/Q0.3/Q0.4線圈邏輯回路分別接通→接觸器KM1/KM/KM3/KM4/KM5線圈分別得電并自鎖→動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)M1/M2/M3/M4/M5轉(zhuǎn)動(dòng)。
按下按鈕SB4或SB5→輸入繼電器I0.3、I0.4為ON→I0.3、I0.4的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)→輸出繼電器Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4線圈斷開(kāi)→接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5線圈斷電→動(dòng)力頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
冷卻泵電動(dòng)機(jī)的控制：系統(tǒng)啟動(dòng)冷卻泵電動(dòng)機(jī)就啟動(dòng)。
4.3.2液壓滑臺(tái)的控制
為了能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和液壓滑臺(tái)的分開(kāi)調(diào)整和循環(huán)過(guò)程的自動(dòng)銜接控制，設(shè)置有一個(gè)子程序SBR-0，當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA2斷開(kāi)，輸入繼電器I1.1為ON，接通子程序SBR-0，液壓滑臺(tái)才能工作。當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA2斷開(kāi)，輸入繼電器I1.1為OFF，則液壓滑臺(tái)相關(guān)的電磁換向閥的電磁鐵所對(duì)應(yīng)的輸出繼電器線圈邏輯回路無(wú)法導(dǎo)通，滑臺(tái)不能工作。這時(shí)，可以單獨(dú)控制回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
按鈕SA3未按下，輸入繼電器I4.4為OFF,按下按鈕SA1→輸入繼電器I1.0為ON→液壓滑臺(tái)為全自動(dòng)循環(huán)工作模式→按下SA2→輸入繼電器I1.1為ON→由于各個(gè)滑臺(tái)均位于循環(huán)的起點(diǎn)→輸入繼電器I1.3、I2.4、I3.0、I3.4、I4.0為ON→輸出繼電器Q0.7、Q2.1、Q2.4、Q2.7、Q3.2的邏輯回路導(dǎo)通→驅(qū)動(dòng)電磁鐵YA1、YA11、YA14、YA17、YA20負(fù)載回路接通→五個(gè)液壓滑臺(tái)的液壓缸做快進(jìn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)液壓滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)到觸動(dòng)滑臺(tái)快進(jìn)到位的行程開(kāi)關(guān)，輸入繼電器I1.4、I2.5、I3.1、I3.5、I4.1接通，則滑臺(tái)轉(zhuǎn)換到工進(jìn)階段。若按下SA1，則手動(dòng)控制液壓滑臺(tái)前進(jìn)。不考慮液壓滑臺(tái)的初始位置。
按鈕SA3被按下，輸入繼電器I4.4為ON,按下按鈕SA1→輸入繼電器I1.0為ON→液壓滑臺(tái)為單機(jī)半自動(dòng)循環(huán)工作模式→按下SA2→輸入繼電器I1.1為ON→滑臺(tái)位于循環(huán)的起點(diǎn)→輸入繼電器I1.3、I2.4、I3.0、I3.4、I4.0其中某個(gè)或若干個(gè)為ON→分別按下按鈕SA4/SA5/SA6/SA7/SA8→輸入繼電器I1.2/I2.3/I2.7/I3.3/I3.7分別為ON→輸出繼電器Q0.7/Q2.1/Q2.4/Q2.7/Q3.2的邏輯回路導(dǎo)通→驅(qū)動(dòng)電磁鐵YA1/YA11/YA14/YA17/YA20負(fù)載回路接通→對(duì)應(yīng)液壓滑臺(tái)的液壓缸做快進(jìn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)液壓滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)到觸動(dòng)滑臺(tái)快進(jìn)到位的行程開(kāi)關(guān)，輸入繼電器I1.4/I2.5/I3.1/I3.5/I4.1接通，則對(duì)應(yīng)滑臺(tái)轉(zhuǎn)換到工進(jìn)階段。若按下SA1，則手動(dòng)控制液壓滑臺(tái)前進(jìn)。不考慮液壓滑臺(tái)的初始位置。
液壓滑臺(tái)快進(jìn)到位觸動(dòng)對(duì)應(yīng)行程開(kāi)關(guān)SQ2、SQ11、SQ14、SQ17、SQ20→輸入繼電器I1.4、I2.5、I3.1、I3.5、I4.1為ON→電磁鐵Q1.0、Q2.2、Q2.5、Q3.0、Q3.3接通→液壓滑臺(tái)做工進(jìn)運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)液壓滑臺(tái)工進(jìn)到達(dá)終點(diǎn)，分別壓下行程開(kāi)SQ3、SQ12、SQ15、SQ18、SQ21→輸入繼電器I1.4、I2.5、I3.1、I3.5、I4.1分別為ON→輸出繼電器Q1.1、Q2.3、Q2.6、Q3.1、Q3.4得電→接通快退液壓回路→滑臺(tái)后退→當(dāng)液壓滑臺(tái)退回起點(diǎn)位置，行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ10、SQ13、SQ16、SQ19被壓下→輸入繼電器I1.3、I2.4、I3.0、I3.4、I4.0為ON→其常閉觸點(diǎn)為OFF→輸出繼電器Q1.1、Q2.3、Q2.6、Q3.1、Q3.4斷電→快退結(jié)束。
當(dāng)I4.4為ON，且I1.0為ON，可以通過(guò)I0.0 45手動(dòng)控制液壓滑臺(tái)的動(dòng)作。
4.3.3回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)控制
當(dāng)動(dòng)力頭循環(huán)結(jié)束都停留在起點(diǎn)位置，行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ10、SQ13、SQ16、SQ19都被壓下，輸入繼電器I1.4、I2.5、I3.1、I3.5、I4.1為ON，為回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)做好了準(zhǔn)備。按下按鈕SB7→輸入繼電器I0.6為ON→輸出繼電器Q1.3線圈邏輯回路得電（若按鈕SA3未按下，輸入繼電器I4.4為ON，則不需要按下SB7，輸入繼電器Q1.3線圈邏輯回路得電）→電磁鐵YA5線圈電路接通→液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)抬起→壓下行程開(kāi)關(guān)SQ5→輸入繼電器I1.6為ON→輸出繼電器Q1.5線圈得電→電磁鐵YA7得電→液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓缸3G移動(dòng)→工作臺(tái)回轉(zhuǎn)→回轉(zhuǎn)以后的控制受到主控元件I2.2的常閉出點(diǎn)控制，如果SQ9斷開(kāi)，則I2.2的常閉觸動(dòng)為ON，后面的程序可以執(zhí)行，反之，則不能執(zhí)行。其作用是當(dāng)行程開(kāi)關(guān)SQ9被壓下，表示回轉(zhuǎn)結(jié)束。
在正常回轉(zhuǎn)后，SQ9還沒(méi)有被壓下，回轉(zhuǎn)到下一個(gè)分度位置前后，壓下行程開(kāi)關(guān)SQ6→輸入繼電器I1.7為ON→輔助繼電器M0.0得電并自鎖→輸出繼電器Q1.7線圈得電→電磁鐵YA9得電→液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)3G減速移動(dòng)→回轉(zhuǎn)工作臺(tái)低速轉(zhuǎn)動(dòng)→繼續(xù)回轉(zhuǎn)→行程開(kāi)關(guān)SQ6松開(kāi)→輸入繼電器I1.7斷電為OFF→I1.7觸點(diǎn)取反后為ON，驅(qū)動(dòng)輔助繼電器M1.0回路導(dǎo)通→輸出繼電器Q1.6回路導(dǎo)通→電磁鐵YA8得電→液壓缸3G左移返回→帶動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)反靠→反靠到位，壓下行程開(kāi)關(guān)SQ7→輸入繼電器I2.0得電為ON→輔助繼電器M0.2線圈得電→M0.2的常開(kāi)觸點(diǎn)使輸出繼電器Q1.4線圈電路導(dǎo)通得電→負(fù)載電磁鐵YA6得電→液壓缸1G動(dòng)作，鎖緊工作臺(tái)→鎖緊壓力逐步增加，超過(guò)一定值→壓力繼電器KP常開(kāi)觸點(diǎn)閉合→輸入繼電器I3.7為ON→輔助繼電器M0.1線圈得電→M0.1的常開(kāi)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出繼電器Q2.0線圈回路閉合→電磁鐵YA10得電→液壓系統(tǒng)使液壓缸4G動(dòng)作→帶動(dòng)離合器脫離。
為了下一次能夠繼續(xù)自動(dòng)回轉(zhuǎn)，液壓缸3G必須回到左端，所以離合器脫開(kāi)以后，壓下行程開(kāi)關(guān)SQ8→輸出繼電器I2.1為ON→I2.1的常閉觸點(diǎn)使得Q1.7斷開(kāi)，電磁鐵YA9斷電→I2.1的常開(kāi)觸點(diǎn)使Q1.6邏輯回路接通→液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓缸3G左移→當(dāng)壓下行程開(kāi)關(guān)SQ9后→輸入繼電器I2.2得電→I2.2的常閉觸動(dòng)為OFF，主控條件不在滿足，所以邏輯元件已經(jīng)電磁鐵YA6、YA8、YA9、YA10都斷電。一次自動(dòng)轉(zhuǎn)位控制結(jié)束。
第5章 總結(jié)
本文主要是針對(duì)“組合機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”的研究。
本文所做的主要工作：
（1）通過(guò)查閱設(shè)計(jì)資料，了解多工位組合機(jī)床的控制原理及控制流程。
（2）PLC的選型及硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
（3）學(xué)習(xí)PLC過(guò)程控制知識(shí)方法實(shí)現(xiàn)多工位組合機(jī)床的控制系統(tǒng)。
（4）電氣原理圖的繪制。
由于本人所學(xué)相關(guān)知識(shí)較少，實(shí)踐能力不足，客觀上時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件上的制約，使得本次多工位組合機(jī)床系統(tǒng)的部分功能設(shè)計(jì)存在著某些缺陷，我會(huì)在今后的學(xué)習(xí)和工作中不斷加強(qiáng)理論與實(shí)踐。
PLC有著許多優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，在實(shí)際工業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用。不可否認(rèn)，開(kāi)發(fā)方法還存在不足，系統(tǒng)化、集成化有待加強(qiáng)。相應(yīng)技術(shù)進(jìn)一步的穩(wěn)步提升。
開(kāi)發(fā)工具功能的進(jìn)一步更新補(bǔ)充，控制系統(tǒng)前景也越來(lái)越明晰，對(duì)整個(gè)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)和工業(yè)現(xiàn)代化程度提升都有著積極的意義。
通訊技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化和軟硬件的高速發(fā)展，這對(duì)自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響和進(jìn)步。PLC是自動(dòng)化控制的最基礎(chǔ)設(shè)備，其技術(shù)的不斷成熟，它的優(yōu)勢(shì)越來(lái)明顯。
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致 謝
本設(shè)計(jì)能順利完成與指導(dǎo)老師的關(guān)心與幫助是離不開(kāi)的。XXX老師的著過(guò)硬的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)精神以及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)深刻的影響了我，激發(fā)了我，讓我一輩子受用。他讓我學(xué)會(huì)了以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度去把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，探索和論證理論的真實(shí)性。讓我在今后的人生受益匪淺，在此我對(duì)XXX老師表示深深的感謝！
感謝XXXX學(xué)院的老師以及朝夕相處的同學(xué)們，正因?yàn)榈玫侥銈兊膸椭?，我才能更好好的生活、學(xué)習(xí)以及順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，再次表示深深的感謝。
其次，感謝在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給我提出寶貴改進(jìn)意見(jiàn)的老師們，是你們的意見(jiàn)讓我的方案更加成熟合理。
再次，感謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給我?guī)椭耐瑢W(xué)，是你們的默默支持讓我能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝你們的支持和鼓勵(lì)。
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