畢業(yè)設計（論文）自動換刀系統(tǒng)設計

1、v沈陽工業(yè)大學畢業(yè)設計論文學 院：繼續(xù)教育學院專 業(yè) ：機械設計制造及自動化考 號：學 生 姓 名： 張振華指 導 教 師： （教授） 2011 年 10 月畢業(yè)設計（論文）答辯成績評定機械設計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設計（論文）第 答辯委員會于 年 月 日審定了 班級 張振華 學生的畢業(yè)設計（論文）。 設計（論文）題目： 自動換刀系統(tǒng) 設計（論文）說明書共 27 頁，設計圖紙 4 張。畢業(yè)設計（論文）答辯委員會意見： 成 績： 機自 專業(yè)畢業(yè)設計（論文）答辯委員會主任委員 （簽字）摘要本設計是斗笠式bt 4016刀庫。結構簡單，性能可靠。介紹了自動換刀系統(tǒng)的意義、技術問題、前景。分析了機械部

2、分、氣壓回路部分、電器部分的結構及功能。并且綜合刀庫換刀的基本工作步驟，編制成自動選刀的程序。采用步進電機驅動刀庫轉位，重復定位精度高，通過驅動器控制步進電機。氣壓控制刀庫移動，動作迅速、反應快；通過plc控制，適時地發(fā)出控制信號，使相對應的換向閥的電磁線圈得電或者失電，控制氣壓換相閥的位置，使氣缸按照設定方案移動。通過輸入的預選刀號和讀取的當前刀號自動判斷換刀路徑，控制電機旋轉方向，節(jié)省換刀時間。關鍵字：刀庫 ,氣壓回路 目錄1緒論.11.1自動換刀系統(tǒng)產品化的意義.11.2自動換刀系統(tǒng)產品化的技術問題.21.3 自動換刀系統(tǒng)產品化的前景.32刀庫各部件的結構及功能. 52.1機械部分.52

3、.1.1刀庫容量.52.1.2 刀座夾刀機構.62.1.3刀盤轉動、定位裝置.62.1.4刀庫滑動導軌.72.2 氣壓回路.82.2.1 氣壓傳動的特點.82.2.2氣缸的選擇.92.2.3流量的計算與通徑的選擇.102.2.4空氣壓縮機的選擇及參數.112.2.5氣壓回路圖.112.3刀座編號.122.4步進電機驅動器.132.4.1步進電機驅動器的作用.132.4.2步進電機驅動器的連接.142.5步進電機.152.6 plc.162.6.1 plc的概述.162.6.2 plc的主要功能及特點.163程序編制.183.1 斗笠式刀庫控制流程圖.183.2 plc接線圖.193.3 梯形圖

4、.203.4 工作過程.25總結.29致謝.30參考文獻.31第27頁1 緒論1.1自動換刀系統(tǒng)產品化的意義自動換刀系統(tǒng)是數控機床的重要組成部分。刀具夾持元件的結構特性及它與機床主軸的聯結方式，將直接影響機床的加工性能。刀庫結構形式及刀具交換裝置的工作方式，則會影響機床的換刀效率。自動換刀系統(tǒng)本身及相關結構的復雜程度，又會對整機的成本造價產生直接影響。從換刀系統(tǒng)發(fā)展的歷史來看，1956年日本富士通研究成功數控轉塔式沖床，美國ibm公司同期也研制成功了“apt”(刀具程序控制裝置)。1958年美國k&t公司研制出帶atc(自動刀具交換裝置)的加工中心。1967年出現了fms(柔性制造系統(tǒng))。19

5、78年以后，加工中心迅速發(fā)展，帶有atc裝置，可實現多種工序加工的機床，步入了機床發(fā)展的黃金時代。1983年國際標準化組織制定了數控刀具錐柄的國際標準，自動換刀系統(tǒng)便形成了統(tǒng)一的結構模式。目前國內外數控機床自動換刀系統(tǒng)中，刀具、輔具多采用錐柄結構，刀柄與機床主軸的聯結、刀具的夾緊放松機構及驅動方式幾乎都采用同一種結構模式。在這種模式中，機床主軸常采用空心的帶有長拉桿、碟形彈簧組的結構形式，由液壓或氣動裝置提供動力，實現夾緊放松刀柄的動作。利用這種機構夾持刀具進行數控加工的最大問題是，它不能同時獲得高的夾持剛度和刀具振擺精度，而且主軸結構復雜，主軸軸向尺寸過大，加上它的液壓驅動裝置及刀具輔具錐柄

6、的制造成本，使得自動換刀系統(tǒng)的造價在機床整機中占有較大的比重。據有關資料介紹，在刀具采用錐柄夾頭、側壓夾頭以及彈簧夾頭夾緊性能的對比實驗中，采用彈簧夾頭夾持刀具是唯一可同時獲得高的夾持剛度和振擺精度的理想元件。采用這種夾持元件，刀具或刀具輔具可作成圓柱柄，其制造成本低，精度易保證，這對大容量刀庫降低刀具輔具的制造成本，意義更為顯著。在現代數控機床上亦有采用彈簧夾頭作為刀具的夾持元件，但機床的主軸結構、驅動方式仍然采用與上述錐柄刀具完全相同的結構形式。采用這種結構模式，在實際數控加工中，尤其是在需要超高速主軸、主軸的徑向、軸向尺寸都很小、沒有足夠的換刀空間的微細加工場合中實現自動換刀將會是很困難

7、的，如果實施自動換刀那將使機床成本大幅度提高。如在cnc控制磨削球面銑刀的數控磨削機床上，直接由高速電機驅動主軸，使用小直徑盤形砂輪和指形砂輪加工球面銑刀，換刀空間很小，在這種條件下，將難以實現自動換刀。國外最新研制的內圓磨床上采用的彈簧夾頭自動換刀裝置售價昂貴。1.2 自動換刀系統(tǒng)產品化的技術問題為了更好地簡化數控機床主軸結構，盡可能地減小換刀機構對機床主軸結構優(yōu)化設計帶來的影響，采用彈簧夾頭這一理想的刀具夾持元件，在機床主軸的設計上除了軸端制作出與彈簧夾頭聯結的專用結構外，機床主軸結構完全可以根據其優(yōu)化要求來確定，從而可最大限度地提高機床主軸的工作性能。本研究以它巧妙的構思，對換刀機械手、

8、刀具交換裝置、刀庫結構形式以及驅動機構進行了新的設計，改變了傳統(tǒng)的結構模式。在本項研究中要解決的主要問題有：1. 研究適用于機床主軸結構并能滿足自動換刀要求的高性能彈簧夾頭結構模式彈簧夾頭的結構及其制造工藝的優(yōu)化程度直接影響著它的使用性能。用于自動換刀的彈簧夾頭必須具備夾緊力大，能夠自鎖和工作可靠的特點，而且還必須具有足夠的夾持剛度，同時便于刀具的軸向精確定位。2. 研究確定彈簧夾頭與機床主軸頭部可靠聯結的結構方案彈簧夾頭與主軸采用軸頭聯結，這種聯結方式完全不影響機床主軸自身的優(yōu)化設計。彈簧夾頭對定尺寸柄刀具或定尺寸柄輔具的夾緊放松動作采用主軸軸端外驅動工作方式。因此要研究滿足以上要求的主軸軸

9、端結構形式。2 換刀機械手與驅動裝置的研究換刀機械手的主要任務是，完全模擬人手的換刀動作，給機床主軸與彈簧夾頭提供相對轉動實現夾緊、放松刀具的動作。機械手應具備足夠的轉矩，該轉矩還必須恒定(可調)。同時還應使機械手具備結構緊湊、占據空間小的特點，以適應不同類型機床的換刀空間。換刀機械手完全采用電磁機械傳動，以求最大限度地降低自動換刀系統(tǒng)的成本造價。4. 刀庫結構及刀庫驅動方式的研究要在總結現有數控機床刀庫類型、刀架結構、刀庫驅動方式的基礎上，研制出夾持圓柱形定尺寸柄刀具或輔具的刀庫形式、刀架結構和刀具交換裝置。同時包括刀庫的驅動、定位機構、刀具編碼方式的研究。5. 智能型控制系統(tǒng)的研究自動換刀

10、系統(tǒng)采用單片機或plc控制，它通過幾條與主控機的聯絡信號線以及系統(tǒng)內設置的自診斷、自適應功能實現對換刀系統(tǒng)的全自動控制管理。本研究已取得了階段性成果，并獲得了國家專利。該項研究包括：采用高性能彈簧夾頭夾持刀具，使用外驅動機械手完成刀具的夾緊、放松，系統(tǒng)配置擴展型鏈式刀庫和刀具交換裝置，整機采用電磁機械傳動、plc控制，換刀系統(tǒng)具有夾緊力大、夾緊力恒定(可調)、自動復位以及各種自檢保護功能，同時具有占據空間小的特點。研究的最終目標是，期望能夠形成一種結構緊湊、工作穩(wěn)定可靠、造價低廉、可供不同類型數控機床選型配套的智能型高性能自動換刀系統(tǒng)系列產品。1.3自動換刀系統(tǒng)產品化的前景隨著機械加工業(yè)的發(fā)展

11、，制造行業(yè)對于帶有自動換刀系統(tǒng)的高效高性能加工中心的需求量越來越大。在現有的各種類型的加工中心中，傳統(tǒng)結構的自動換刀系統(tǒng)的造價在機床整機造價中總是占著很大比重，這是加工中心價格居高不下、應用不普遍的重要原因。如果把自動換刀系統(tǒng)的設計制造從現有加工中心的制造模式中分離出來，把它作為加工中心的標準件或附件組織專門化的生產，同時由于該項技術的應用簡化了機床主軸結構、采用彈簧夾頭和外驅動機械手等關鍵技術、采用圓柱柄刀具和輔具，這不僅使數控機床工作性能有所提高，而且使得由它配套構成的加工中心的總體造價大幅度下降。低造價高性能的加工中心將會被中小廠廣泛接收，這樣必將給自動換刀系統(tǒng)生產廠商和加工中心制造廠商

12、帶來巨大的經濟效益。2 刀庫各部分的結構及功能本刀庫屬于鼓輪式刀庫中的斗笠式。刀具軸線，刀盤軸線與主軸軸線平行；采用步進電機驅動，刀座編碼式選刀，刀盤旋轉采用槽輪式，氣壓推動刀盤移動；plc控制，實現自動換刀。2.1、機械部分2.1.1、刀庫的容量 決定刀庫容量時，首先要考慮用戶加工工藝的需要，同時還需要調查分析同類型、相近規(guī)格的自動換刀機床的刀庫容量極其發(fā)展趨勢。由于帶自動換刀扎的數控機床主要是在多品種、單件小批生產時使用，因而應根據廣泛的工藝統(tǒng)計。依大多數工件加工時需要的刀具數量來確定刀庫容量，當有數量較少的加工件需要較多的刀具時，可考慮使刀庫設計成在機床加工過程中能方便地更換個別或少量刀

13、具的辦法老加以解決，而不再增大到刀庫容量。用成組技術法對1500種工件進行分組，并統(tǒng)計了各種切削加工所必需加工的刀具數之后，根據統(tǒng)計的結果，制成了圖2.1。從圖2.1可以看出，經常使用的刀具種數并不多。如銑削加工，約占整個工作量的90%是僅用四種銑刀加工的。在即需銑又需要鉆的工件中，有7080%只需要14把刀具也就夠了（3把銑刀，11把孔加工刀具）。有根據另一種工藝統(tǒng)計，加工中等尺寸，一般復雜程度的工件，完成全部加工任務所需要的刀具種數，有80%是在1040種之間，只有極少數復雜零件所需要的刀具數在200把以上。從圖2.1可以看出，目前實際生產的刀庫，其容量也是在1540這個范圍內居多。本設計

14、采用bt-4016t刀庫，可以滿足80%以上的加工需要。2.1.2、刀座夾刀機構刀座夾刀機構的作用：（1） 防止刀具在刀座中松脫。（如圖2.2）（2） 按一定方位存放刀具。如刀具在主軸上用單鍵傳遞扭矩，或精鏜孔時鏜刀刀尖需要按特定方位進出工件加工孔，或為了避免裝在刀庫刀座中的鏜刀刀尖與相鄰刀座中大直徑銑刀刀盤相撞，刀具需要按一定方位存放在刀座中。1、刀盤 2、刀座 3、彈簧夾圖2.2 彈簧夾式夾刀機構2.1.3、刀盤轉動、定位裝置本刀庫刀盤驅動采用步進電機帶動槽輪機構（如圖2.3）。圖2.3 槽輪機構步進電機與主動撥盤3剛性連接，當撥盤上的圓銷2未進入槽輪2的徑向槽時，由于槽輪的內凹鎖止弧被撥

15、盤1的外凸鎖止弧4卡住，所以槽輪不動。圖示為圓銷2剛進入槽輪徑向槽時的位置，此時鎖止弧也剛被松開。此后，槽輪受圓銷2的驅使而轉動。當圓銷2在另一邊離開徑向槽時，鎖止弧又被卡住，槽輪又靜止不動。直至圓銷2再次進入槽輪1的另一個徑向槽時，又重復上述運動。所以槽輪作時動時停的間歇運動。槽輪傳動準確并且能有效的定位，驅動電機轉動一周，槽輪轉動一個刀位。2.1.4、刀庫滑動導軌采用雙平行導軌，承受力平均，刀庫移動順暢，平穩(wěn)。1、氣缸 2、導軌 3、滑塊 4、軸套圖2.4 雙平行導軌在換刀工作開始，氣缸推動滑塊在導軌上滑動，導軌與滑塊之間的軸套采用錫青銅，導軌材料q235，所以滑動順暢。2.2、氣壓回路2

16、.2.1、氣壓傳動的特點優(yōu)點：1） 以空氣為工作介質，工作介質獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設置回收的油箱和管道。2） 因空氣的粘度很?。s為液壓油動力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環(huán)境。3） 與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔，不存在介質變質等問題。4） 工作環(huán)境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。5） 成本低，過載能自動保護。缺點：1） 由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯動裝置會

17、得到較滿意的效果。2） 因工作壓力低（一般為0.31.0mpa），又因結構尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于1040kn。3） 噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。4） 氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內比電子及光速慢，因此，氣動控制系統(tǒng)不宜用于元件級數過多的復雜回路。5） 氣壓傳動工作介質本身沒有潤滑性，如不采用無給油氣壓傳動元件，需另加油霧器裝置潤滑，而液壓系統(tǒng)無此問題。2.2.2、氣缸的選擇刀庫最大重量 120kg滑塊、防塵罩、電機重量10kg刀庫移動速度0.5m/s （2-1）其中工作p工作壓力 效率查表2.1取=63mm根據 d/d=0.2 d=12.6mm取活塞桿 d=12mm表2.1

18、圖2.5 氣缸2.2.3、流量的計算與通經的選擇氣缸內徑 d=63mm額定速度 v=0.5m/s流量v= （2-2）v=v=1557.8根據表2.2查得，選通經10mm。表2.2 標準控制閥各種通徑對應的額定流量公稱通徑mm6810152025324050立方厘米/秒69613921944278355668350139201944427830立方米/小時2.5571020305070100升/分41.6783.34116.7166.7213.4500883.411671666.82.2.4、空氣壓縮機的選擇及參數選用v型空氣壓縮機2v0.4/10型。額定排氣量 0.4額定排氣壓力1mp電動機功

19、率4.0kw額定轉速840r/min氣缸數氣缸直徑 290mm壓氣機儲氣罐容積0.26總重：158kg外形尺寸：lwh=1250510928生產廠：北京小型壓縮機廠2.2.5、氣壓回路圖圖2.6 氣壓回路圖圖中1為空氣壓縮機，其中包括馬達、氣泵、單向閥、儲氣罐。2為帶觸點的壓力表，當儲氣罐中的壓力大于一定值時使馬達短電停止工作，在儲氣罐壓力小于一定值時馬達工作。3空氣過濾器。4是減壓閥是從儲氣罐出來的氣體達到氣缸的額定工作壓力。5壓力表，6空氣油霧氣，7安全閥過載保護裝置，8三位五通電磁閥，9氣缸。在當8電磁閥ya1通電時，電磁閥處于左位，氣缸左側進氣，活塞右移ya1失天點以后電磁閥處于中位，

20、氣缸不動。ya2通電時氣缸左移退回。2.3、刀座編碼刀座編碼式是對刀庫中各刀座預先進行固定的編碼，而插入刀座的刀具則沒有任何標記，但當刀具插入刀座之后，它就具有該刀座的編碼。采用這種選刀方式，則變成人員為工件編制加工程序時，不但要指出每一工序所需使用的刀具，而且還需要列出該刀具將要插入的刀庫刀座編碼，這樣，加工時才能靠刀座編碼識別裝置選出所需要的刀具，因此編制程序教復雜。此外，機床財政儀人員也必須按程遍文件的規(guī)定把各個刀具插入刀庫的刀座，否則就會發(fā)生事故。采用刀座編碼式選刀時，根據選刀指令所指定的刀庫刀座編碼，從刀庫中選取刀具；刀具還回刀庫時，必須還入其原來所占的刀座。因此，與順序選刀相比，選

21、，還刀時間較長，運動也較復雜。與刀具編碼選刀方式相比，刀座編碼的識別裝置比較簡單，其位置安排也較靈活。刀座編碼式選刀多用于中間傳遞換刀位置的、刀庫容量不太大的自動換刀裝置。由于這種方式結構簡單，控制系統(tǒng)也不復雜，因此應用較廣泛。但不宜在刀庫與主軸之間直接進行換刀的裝置中采用。刀座編碼的方法一般是根據二進制編碼原理編碼的。如圖2.7所示，這是一組有32個編碼號的編碼元件。刀座編碼元件的數量與安置，根據刀庫形式的不同可以有所不同。對于刀座在刀庫中呈單環(huán)排列的，可在適當的位置相對于沒一刀座設置一個編碼元件。在多環(huán)鏈式、行星式，彈簧夾式等一類的刀庫中，由于刀座在刀庫中是分組排列的，故也可以采用分組式編

22、碼。例如刀庫容量60把刀具，采用5排同步運動的刀座鏈條的刀庫，可以只在一排刀座鏈條中安置12個刀具編碼，而其他四排刀座鏈條均不在設刀座編碼。但是每一排刀座鏈條均設有一分組編碼，這樣就可以識別60個刀座，既減少了編碼元件有簡化了識別控制裝置。2.4、步進電機驅動器2.4.1、步進電機驅動器的作用步進電機是一種作為控制用的特種電機, 它的旋轉是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運行的, 其特點是沒有積累誤差, 所以廣泛應用于各種開環(huán)控制。步進電機的運行要有一電子裝置進行驅動, 這種裝置就是步進電機驅動器, 它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移, 或者說: 控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號

23、, 通過驅動器就使步進電機旋轉一步距角。所以步進電機的轉速與脈沖信號的頻率成正比。所以，控制步進脈沖信號的頻率，可以對電機精確調速；控制步進脈沖的個數，可以對電機精確定位目的。優(yōu)點：1） 完全消除了電機的低頻振蕩。低頻振蕩是步進電機（尤其是反應式電機）的固有特性，而細分是消除它的唯一途徑，如果您的步進電機有時要在共振區(qū)工作（如走圓?。?，選擇細分驅動器是唯一的選擇。2） 提高了電機的輸出轉矩。細分比不細分，輸出轉矩對各種電機都有不同程度的提升提高了電機的分辨率。3） 減小了步距角，提高了步距的均勻度。步進電機驅動器分為：混合式、反應式?；旌鲜脚c反應式之間的區(qū)別：1） 在結構和材料上不同，反應式電

24、機不象混合式電機那樣內部具有永久磁性材料，混合式電機具有一定的自鎖轉矩。2） 在運行性能上有差別，混合式電機運行時相對較平穩(wěn)，輸出力矩相對較大，運行聲音小。3） 兩種電機在價格上有差別，反應式電機比混合式電機相對便宜，但并不明顯。端子標記功能說明cp步進脈沖信號輸入端光耦開通沿有效，最小脈沖10cw/ccw方向控制信號輸入端光耦關斷時為正轉，接通時為反轉com信號公共端cp，cw/ccw，內部光耦的公共地aa相頭輸出aa相尾輸出bb相頭輸出bb相尾輸出cc相頭輸出cc相尾輸出ac220v電源輸入額定電壓ac220v，10a2.4.2、步進電機驅動器的連接表圖2.8 步進電機的硬件連接2.5、步

25、進電機步進電機有步距角（涉及到相數）、靜轉矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。1、 步距角的選擇電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（包括減速）。電機的步距角應等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度 （三相電機）等。2、 靜力矩的選擇步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在

26、的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）3、 電流的選擇靜力矩一樣的電機，由于電流參數不同，其運行特性差別很大，可依據矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅動電源、及驅動電壓）2.6、plc2.6.1、plc的概述可編程序控制器plc在現代工業(yè)自動化中是最值得重視的先進控制技術。plc現已成為現代工業(yè)控制三大支柱（plc、cad/cam、robat）之一，以其可靠性高、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯網功能、

27、易于與計算機接口、能對模擬量進行控制、具備高速記數等功能，日益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、記數繼電器等組成的斷電接觸控制系統(tǒng)，在機械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應用。plc的應用深度和廣度已經成為一個國家工業(yè)先進水平的重要標志之一。2.6.2、plc的主要功能及特點功能：1） 條件控制plc具有邏輯運算功能，可以替代繼電器進行開關量控制；2） 限時控制plc具有計時功能，為用戶提供指令設置的若干個電子計時器進行限時控制和延時控制；3） 記數控制plc具有記數控制功能，它為用戶提供了可用指令設置記數值得若干個計數器。記數值可在運行中讀出和修改；4）

28、步進控制plc具有步進控制功能，只是在前到工序完成后才能轉入下道工序，實現步進控制；5） 模數（a/d）、數模（d/a）轉換完成對模擬量的控制和 pid回路調節(jié)；6） 數據處理plc具有數據處理功能。如并行運算、并行數據傳送、bcd碼的算術運算等；7） 通信和聯網plc采用通信技術、進行遠程i/o控制和plc之間的同位連接，以及與上位計算機進行上位連接，構成一臺計算機與多臺plc的“集中控制、分散控制”的分布控制網絡，以完成大規(guī)模的復雜控制；8） 對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控操作人員可以監(jiān)控有關部分的運行狀態(tài)，調速定時、記數等設定值；9） 自診斷功能plc可以在線診斷本系統(tǒng)的軟硬件狀況，診斷機器和生產過

29、程的狀況。特點：1） 工作可靠工作可靠是plc最突出的特點之一。一般plc都采用單片機為核心，少數采用單片plc的故障率（據統(tǒng)計，plc控制裝置的故障70%為連接故障）。此外，plc還具有斷電保護和自診斷功能，以應付故障的發(fā)生。2） 可與工業(yè)現場信號直接輸入輸出連接plc最大的特點之一是針對不同的現場信號（如直流和交流，開關量與模擬量，電壓與電流，脈沖或電平，電或弱電等），有相應的輸入輸出模件可與工業(yè)現場的器件（如按鈕、行程開關、傳感器及變換器、電磁閥、馬達啟動或控制閥等）直接連接，并通過數據總路線與處理器模件連接。3） 組合靈活plc通常采用積木式結構，便于將plc與數據總線連接，組合成靈活

30、的控制系統(tǒng)。4） 編程容易plc的編程多采用梯形圖編程方式及命令語句的方式。由于簡單、形象、易于現場人員理解與掌握，而無需具備計算機專門知識。5） 安裝簡單、維修方便plc對現場環(huán)境要求不高，使用時只需將檢測器及直性設備與plc的i/o子連接無誤，系統(tǒng)便可工作。各模塊均有狀態(tài)指示，故障指示。用戶可通過更換模塊迅速恢復生產，壓縮故障停機時間。6） 運行迅速plc的特點是工作快節(jié)奏、高速度，為繼電器邏輯控制所望塵莫及。3 程序編制3.1斗笠式刀庫控制流程圖開始讀入當前刀具號存放在c11中，輸入預選刀號存放在c112中c11-c12是否有為零 是 電磁鐵ya1通電，氣缸推動刀庫向主軸方向移動 否 觸

31、動 行程開關 st1電磁鐵ya1斷電氣缸停止運動。 延時5秒c11c12 否 是 c11-c12-80c12-c11-80 是 否 否 是步進電機正轉步進電機反轉步進電機正轉c11-c12 不為零 為零 延時5秒電磁鐵ya2通電氣缸返回 觸動 行程 開關 st2電磁鐵ya2斷電氣缸停止結束圖3.1 控制流程圖3.2plc接線圖圖3.2 plc接線圖3.3梯形圖表3.1 寄存器作用序 號功 能c11存放當前刀具代碼c12存放有串行口輸入的預選刀具代碼c13存放c11-c12的數值c14存放c11與c12的差值t0計時器，延時5秒用來取刀t1計時器，延時5秒用來裝刀t2計時器，延時0.03秒，每次

32、發(fā)出脈沖時間的間隔r0輔助電磁線圈r1輔助電磁線圈r31專門存放運算溢出或錯誤標志。在減法時判斷2個數的大小3.4 工作過程1、自動刀庫在起始位置時行程開關x5接通，由串行口輸入一個預選刀號，將其存放在c12中；比較c12與從讀碼器傳來的當前刀座編號，比較結果不為0時，輸出y0，氣缸向主軸方向移動；當氣缸達到換刀位置觸動行程開關x6，y0斷電，氣缸停止移動，并延時5秒鐘從主軸上取刀。然后判斷當前刀座編號c11與c12的大小：1、c11大于c12時，c11c12沒有溢出，繼續(xù)判斷c11c128的結果是否有溢出（溢出存放在r31中），如果有給步進電機驅動器一反轉信號。如果有溢出不給信號，步進電機驅動器默認為正轉。2、