基于MCGS的深孔鉆組合機(jī)床PLC控制實(shí)訓(xùn)

1、摘要深孔鉆是加工深孔的專用設(shè)備。鉆深孔時(shí)為保證加工質(zhì)量、提高工效，加工中鉆頭的冷卻和定時(shí)排屑是需要解決的主要問(wèn)題。傳統(tǒng)的控制方案是采用繼電器接觸器控制與液壓控制相結(jié)合的方法，由于進(jìn)給次數(shù)多，且有快進(jìn)、快退、工進(jìn)等多種進(jìn)給速度的變換，控制系統(tǒng)較復(fù)雜，大量的硬件系統(tǒng)接線使系統(tǒng)的可靠性降低，也間接的降低了設(shè)備的工作效率，影響了設(shè)備的加工質(zhì)量。采用可編程控制器與液壓相結(jié)合可以較好的解決這一問(wèn)題，可大大的減少系統(tǒng)的硬件接線，提高了工作可靠性。而且在加工工藝改變時(shí)，只需要修改程序，就可適應(yīng)新的加工要求，大大的提高了工作效率。關(guān)鍵詞：PLC，深孔鉆 ，分級(jí)進(jìn)給 ,MCGS目錄摘要11 深孔鉆加工技術(shù)31.1

2、深孔與深孔加工技術(shù)31.2深孔加工的特點(diǎn)及應(yīng)用32 MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介42.1 MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)42.2 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成62.2.1 MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)62.2.2 MCGS工程的五大部分62.2.3 MCGS組態(tài)軟件的工作方式73 控制方案設(shè)計(jì)93.1控制系統(tǒng)工作原理93.2機(jī)械結(jié)構(gòu)103.3工藝過(guò)程及控制要求104 硬件設(shè)計(jì)124.1主電路設(shè)計(jì)124.2 控制電路設(shè)計(jì)124.3工程效果圖155 PLC控制程序設(shè)計(jì)196 程序的運(yùn)行、監(jiān)視、調(diào)試26致謝27參考文獻(xiàn)281 深孔鉆加工技術(shù)1.1深孔與深孔加工技術(shù)深孔在機(jī)械制造業(yè)中，一般將孔深超過(guò)孔徑5倍的圓柱孔

3、（內(nèi)圓柱面）稱為深孔。而孔深與孔徑的比值，稱之為“長(zhǎng)徑比”或“深徑比”。相對(duì)而言，長(zhǎng)徑比不大于5倍的圓柱孔可稱為“淺孔”。深孔直徑的大小直接關(guān)系到加工的難度和采用的加工手段，所以生產(chǎn)實(shí)踐中常常按照深孔直徑的大小分別稱呼為特大深孔（200mm以上），大深孔（65200mm），普通深孔（中等直徑2065mm），小深孔（420mm），微小深孔（4mm以下）。一般而言特大深孔與微小深孔比中，小深孔的加工難度更大，但是由于科學(xué)技術(shù)是不斷進(jìn)步的，所以，劃分僅用于行業(yè)內(nèi)的溝通，并非嚴(yán)格的科學(xué)定義。深孔加工技術(shù)泛指用于深孔加工的工具設(shè)備（硬件）和加工原理，操作規(guī)程，操作技巧（軟件）。在一般情況下，深孔加工技術(shù)

4、主要指用切削加工方法和磨料工具加工深孔的技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)涌現(xiàn)出了一批可用于深孔加工的特種加工技術(shù)，從而擴(kuò)大了深孔加工技術(shù)的領(lǐng)域。1.2深孔加工的特點(diǎn)及應(yīng)用從表象上看，深孔不過(guò)是淺孔的延長(zhǎng)，深孔加工里當(dāng)是淺孔加工方法的擴(kuò)展應(yīng)用，但實(shí)際上二者相差甚大。在各種零件中，長(zhǎng)徑比不超過(guò)5的孔隨處可見(jiàn)，人所知的淺孔（孔）是構(gòu)成大多數(shù)零件的不可缺少的要素。 進(jìn)一步考察深孔，其主要功能有：1 在較長(zhǎng)距離之間傳輸介質(zhì)，并具有密封功能。2 在較長(zhǎng)距離之間傳輸力或進(jìn)行熱交換。3 在較長(zhǎng)距離兩區(qū)域之間傳輸信息。4 精確導(dǎo)向。2 MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介2.1 MCGS組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)MCGS即監(jiān)視與控

5、制通用系統(tǒng)，英文全稱為Monitor and Control Generated System。MCGS是為工業(yè)過(guò)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域服務(wù)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。MCGS工控組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)可歸納如下：1.概念簡(jiǎn)單，易于理解和使用。普通工程人員經(jīng)過(guò)短時(shí)間的培訓(xùn)就能正確掌握、快速完成多數(shù)簡(jiǎn)單工程項(xiàng)目的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。用戶可避開復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟硬件問(wèn)題，集中精力解決工程本身的問(wèn)題，按照系統(tǒng)的規(guī)定，組態(tài)配置出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。2.功能齊全，便于方案設(shè)計(jì)。MCGS為解決工程監(jiān)控問(wèn)題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)

6、動(dòng)（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出、曲線顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)，均有豐富的功能組件和常用圖形庫(kù)可供選用，用戶只需根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和組態(tài)配置，即可生成用戶應(yīng)用軟件系統(tǒng)。3.實(shí)時(shí)性與并行處理。MCGS充分利用了Windows操作平臺(tái)的多任務(wù)、按優(yōu)先級(jí)分時(shí)操作的功能，使PC機(jī)廣泛應(yīng)用于工程測(cè)控領(lǐng)域成為可能。工程作業(yè)中，大量的數(shù)據(jù)和信息需要及時(shí)收集，即時(shí)處理，在計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域稱其為實(shí)時(shí)性任務(wù)關(guān)鍵任務(wù)，如數(shù)據(jù)采集、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和異常處理等。另外許多工作則是非實(shí)時(shí)性的，或稱為非時(shí)間關(guān)鍵任務(wù)，如畫面顯示，可在主機(jī)運(yùn)行周期時(shí)間內(nèi)插空進(jìn)行。而像打印數(shù)據(jù)一類的工作，可運(yùn)

7、行于后臺(tái)，稱為脫機(jī)作業(yè)。MCGS是真正的32位系統(tǒng)，可同時(shí)運(yùn)行于Microsoft Windows95，98和Microsoft Windows NT平臺(tái)，以線程為單位進(jìn)行分時(shí)并行處理。4.建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，便于用戶分步組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。MCGS組態(tài)軟件由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成。其中的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”是整個(gè)系統(tǒng)的核心。在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，每一部分均可分別進(jìn)行組態(tài)配置，獨(dú)立建造，互不相干；而在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)部分都通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)交換數(shù)據(jù)，形成互相關(guān)聯(lián)的整體。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個(gè)部分及其各種功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)。各個(gè)部件獨(dú)立地

8、向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完成自己的差錯(cuò)控制。5.設(shè)立“設(shè)備工具箱”，針對(duì)外部設(shè)備的特征，用戶從中選擇某種“構(gòu)件”，設(shè)置于設(shè)備窗口內(nèi)，賦予相關(guān)的屬性，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和控制。不同的設(shè)備對(duì)應(yīng)于不同的構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)建立聯(lián)系，而建立時(shí)又是相互獨(dú)立的，即對(duì)某一構(gòu)件的操作或改動(dòng)，不影響其它構(gòu)件和整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從這一意義上講，MCGS是一個(gè)“設(shè)備無(wú)關(guān)”的系統(tǒng)，用戶不必因外部設(shè)備局部改動(dòng)，而影響整個(gè)系統(tǒng)。6.“面向窗口”的設(shè)計(jì)方法，增加了可視性和可操作性。以窗口為單位，構(gòu)造用戶運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS的組態(tài)工作既簡(jiǎn)單直觀，又靈活多變。

9、用戶可以使用系統(tǒng)的缺省構(gòu)架，也可以根據(jù)需要自己組態(tài)配置，生成各種類型和風(fēng)格的圖形界面，包括DOS風(fēng)格的圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)Windows風(fēng)格的圖形界面以及帶有動(dòng)畫效果的工具條和狀態(tài)條。7.利用豐富的“動(dòng)畫組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動(dòng)的動(dòng)態(tài)畫面。以圖象、圖符、數(shù)據(jù)、曲線等多種形式，為操作員及時(shí)提供系統(tǒng)運(yùn)行中的的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報(bào)警等有關(guān)信息。用變化大小、改變顏色、明暗閃爍、移動(dòng)翻轉(zhuǎn)等多種手段，增強(qiáng)畫面的動(dòng)態(tài)顯示效果。圖元、圖符對(duì)象定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果。同時(shí)，MCGS為用戶提供了豐富的動(dòng)畫構(gòu)件，模擬工程控制與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)中常用的物理器件的動(dòng)作和功能。每個(gè)動(dòng)畫構(gòu)件都對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的動(dòng)畫功

10、能。如：實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件、歷史曲線構(gòu)件、報(bào)警顯示構(gòu)件、自由表格構(gòu)件等。8.引入“運(yùn)行策略”的概念。復(fù)雜的工程作業(yè)，運(yùn)行流程都是多分支的。用傳統(tǒng)的編程方法實(shí)現(xiàn)，既繁瑣又容易出錯(cuò)。MCGS開辟了“策略窗口”，用戶可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的“策略構(gòu)件”，用圖形化的方法構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)自由、精確地控制運(yùn)行流程，按照設(shè)定的條件和順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的打開或關(guān)閉，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同時(shí)，也可以由用戶創(chuàng)建新的策略構(gòu)件，擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。2.2 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成2.2.1 MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)MCGS組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行

11、環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，其與MCGS 運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)工程的控制工作。2.2.2 MCGS工程的五大部分MCGS

12、組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫顯示

13、畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序（ifthen腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。2.2.3 MCGS組態(tài)軟件的工作方式MCGS如何與設(shè)備進(jìn)行通訊：MCGS通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是由VB程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫的DLL（動(dòng)態(tài)連接庫(kù)）文件，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中包

14、含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進(jìn)來(lái)或發(fā)送出去。MCGS負(fù)責(zé)在運(yùn)行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個(gè)部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的通訊過(guò)程。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)占一個(gè)線程，達(dá)到互不干擾的目的。MCGS如何產(chǎn)生動(dòng)畫效果：MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫屬性，如：一個(gè)長(zhǎng)方形的動(dòng)畫屬性有可見(jiàn)度，大小變化，水平移動(dòng)等，每一種動(dòng)畫屬性都會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)畫效果。所謂動(dòng)畫屬性，實(shí)際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見(jiàn)度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)。然而，我們?cè)诮M態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，如何在工程運(yùn)行中產(chǎn)生動(dòng)畫效果呢？方法是：圖形的每一種動(dòng)畫屬性中都有一個(gè)“表達(dá)式”設(shè)

15、定欄，在該欄中設(shè)定一個(gè)與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，以此建立相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，MCGS稱之為動(dòng)畫連接。當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中測(cè)控對(duì)象的狀態(tài)（如：儲(chǔ)油罐的液面高度等）發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒆兓臄?shù)據(jù)采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的變量中，該變量是與動(dòng)畫屬性相關(guān)的變量，數(shù)值的變化，使圖形的狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)的變化（如大小變化）?，F(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)是連續(xù)被采集進(jìn)來(lái)的，這樣就會(huì)產(chǎn)生逼真的動(dòng)畫效果（如儲(chǔ)油罐的液面的升高和降低）。用戶也可編寫程序來(lái)控制動(dòng)畫界面，以達(dá)到滿意的效果。MCGS如何實(shí)施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控：MCGS提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過(guò)TCP/IP網(wǎng)、Modem網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)

16、絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件的快速傳遞。同時(shí)，可利用MCGS提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對(duì)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都要安裝一套MCGS工控組態(tài)軟件。MCGS把各種網(wǎng)絡(luò)形式，以父設(shè)備構(gòu)件和子設(shè)備構(gòu)件的形式，供用戶調(diào)用，并進(jìn)行工作狀態(tài)、端口號(hào)、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。如何對(duì)工程運(yùn)行流程實(shí)施有效控制：MCGS開辟了專用的“運(yùn)行策略”窗口，建立用戶運(yùn)行策略。MCGS提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過(guò)構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項(xiàng)組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”），使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)

17、畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。所有的操作均采用面向?qū)ο蟮闹庇^方式，避免了煩瑣的編程工作。3 控制方案設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)工作原理在深孔加工中，鉆孔深度與鉆頭直徑之比往往在5倍以上。因此，在加工深孔的過(guò)程中，排屑與冷卻成為主要的問(wèn)題。而在深孔加工的過(guò)程中，采用分級(jí)進(jìn)給的方法，可以使切屑順利排出，鉆頭也可以得到較好的冷卻。分級(jí)進(jìn)給的加工方法是將被加工孔分為數(shù)段進(jìn)行加工，每次加工只加工其中的一段距離。每次加工后，鉆頭就后退一定距離，并暫停一定時(shí)間。圖3.1 工作示意圖在圖3.1中，SQ1、A為原位行程開關(guān)和擋鐵，SQ2、B為工進(jìn)行程開關(guān)和擋，SQ3、C為終點(diǎn)行程開關(guān)和擋鐵，SP

18、1為工件夾緊完成壓力繼電器，SP2為工件放松完成壓力繼電器。開始運(yùn)行后，液壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，拖動(dòng)液壓泵推動(dòng)液壓缸夾緊工件，工件夾緊后，SP1輸入信號(hào)，動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并快速進(jìn)給。至擋鐵B壓下SQ2，動(dòng)力頭轉(zhuǎn)為工進(jìn)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，開始加工工件。由于是采用分級(jí)進(jìn)給，所以需要用定時(shí)器對(duì)加工時(shí)間，后退距離和暫停時(shí)間進(jìn)行控制。經(jīng)過(guò)多次的分級(jí)循環(huán)加工，直至孔深達(dá)到要求。這時(shí)，擋鐵C壓下SQ3，動(dòng)力頭快速后退至擋鐵A壓下SQ1,動(dòng)力頭停于原位，并放松工件，至SP2發(fā)出放松完成的信號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行，工作結(jié)束。3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)在機(jī)床運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)床動(dòng)力頭的旋轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，由接觸器控制。動(dòng)力頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由液

19、壓驅(qū)動(dòng)，電液控制。由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵，為液壓缸提供動(dòng)力，它的快進(jìn)，快退和工進(jìn)均由直流電磁閥換向閥控制。當(dāng)某一個(gè)線圈通電后，就一直保持當(dāng)前的機(jī)械動(dòng)作，直到線圈斷電后另一動(dòng)作的線圈通電為止。例如，當(dāng)快進(jìn)線圈通電時(shí)，動(dòng)力頭快速進(jìn)給。線圈斷電后，停止快速進(jìn)給?；蛘撸みM(jìn)線圈通電，快進(jìn)停止，并轉(zhuǎn)為工進(jìn)。工作臺(tái)的放松，夾緊同樣采用液壓驅(qū)動(dòng)，電液控制。為保證機(jī)床正確，安全的運(yùn)行，在工作臺(tái)上安裝了壓力繼電器，用于檢測(cè)工進(jìn)是否夾緊。如果工作臺(tái)上的工進(jìn)沒(méi)有夾緊，則動(dòng)力頭無(wú)法啟動(dòng)。以保證機(jī)床可以安全的運(yùn)行。3.3工藝過(guò)程及控制要求如圖3.1，機(jī)床的初始位置在原位。按下啟動(dòng)按鈕后，將依次完成：夾緊工件 動(dòng)力頭快進(jìn) 加

20、工工件 動(dòng)力頭快退 原位停止 放松工件。完成機(jī)的一個(gè)工作周期。機(jī)床動(dòng)力頭由快進(jìn)轉(zhuǎn)為加工工件，以及結(jié)束工件的加工，均由行程開關(guān)來(lái)控制。而在加工工件的過(guò)程中是采用的分級(jí)進(jìn)給，所以需要用定時(shí)器來(lái)控制。為保證工作安全，在工作臺(tái)上安裝了壓力繼電器，以檢測(cè)工件是否夾緊。只有在工件夾緊后，動(dòng)力頭才能進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。機(jī)床各電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)停止，動(dòng)力頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的夾緊放松由PLC控制，并按一定的順序進(jìn)行工作。為滿足生產(chǎn)要求，PLC控制系統(tǒng)設(shè)置了兩種工作方式,手動(dòng)和自動(dòng)工作方式。手動(dòng)工作方式：利用按鈕對(duì)的每一動(dòng)作進(jìn)行單獨(dú)的控制。例如，按“快進(jìn)”按鈕，機(jī)床動(dòng)力頭快速前進(jìn)。按“放松”按鈕，工作臺(tái)放松工件。自動(dòng)工作方

21、式：按下起動(dòng)按鈕后，機(jī)床從原點(diǎn)開始運(yùn)行，按自動(dòng)運(yùn)行控制程序進(jìn)行工作。自動(dòng)工作方式的工作流程圖如圖3.2所示。3.2 工作流程圖4 硬件設(shè)計(jì)4.1主電路設(shè)計(jì)圖4.1為主電路圖。在機(jī)床硬件系統(tǒng)中，機(jī)床的所有動(dòng)力均有電動(dòng)機(jī)提供。主軸電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力頭提供動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)冷卻泵為冷卻系統(tǒng)提供動(dòng)力。動(dòng)力頭的移動(dòng)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)液壓泵，推動(dòng)液壓缸完成。整個(gè)系統(tǒng)共需M1、M2、M3三臺(tái)電動(dòng)機(jī)。圖4.1 主電圖在實(shí)際運(yùn)行中，過(guò)負(fù)載、欠電壓、斷相等因素都可能造成電動(dòng)機(jī)超過(guò)其負(fù)載，即廣義上的過(guò)載。電動(dòng)機(jī)的短時(shí)過(guò)載是允許的，但如果長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載，則會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成破壞，甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。因此需采取保護(hù)措施，目前比較常用的是熱繼電器

22、。在其工作過(guò)程中，可能出現(xiàn)短時(shí)間大電流的過(guò)載，熱繼電器無(wú)法起到有效的保護(hù)作用，可在電路中安裝熔斷器對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。4.2 控制電路設(shè)計(jì)各電動(dòng)機(jī)使用交流接觸器控制。其中接觸器KM1、KM2、KM3分別控制M1、M2、M3。FR1、FR2、FR3為M1、M2、M3提供過(guò)負(fù)載保護(hù)。FU1、FU2、FU3為M1、M2、M3提供短路保護(hù)。PLC與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系是通過(guò)I/O接口模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PLC有許多I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其他一些特殊模塊，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)再增加 10%20%的

23、備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。對(duì)于一個(gè)控制對(duì)象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。表4.1，4.2列出了設(shè)備及電氣元件所需的開關(guān)量的I/O點(diǎn)數(shù)。表4.1 輸入地址分配表主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕SB1I0.0工件夾緊按鈕SB7I1.1主軸電動(dòng)機(jī)停止按鈕SB2I0.1工件放松按鈕SB8I1.2液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕SB3I0.2夾緊完成壓力繼電器SP2I1.3液壓泵電動(dòng)機(jī)停止按鈕SB4I0.3放松完成壓力繼電器SP1I1.4冷卻泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)按鈕SB5I0.4快進(jìn)按鈕SB9I1.5冷卻泵電動(dòng)機(jī)停止按鈕SB6I0.5快退按鈕SB10I1.6原位行程開關(guān)SQ1I0.6工進(jìn)按鈕SB11

24、I1.7工進(jìn)行程開關(guān)SQ2I0.7手動(dòng)SA1I2.0終點(diǎn)行程開關(guān)SQ3I1.0自動(dòng)SA2I2.1表4.2 輸出地址分配表主軸電動(dòng)機(jī)接觸器KM1Q0.0工進(jìn)直流電磁換向閥YV1-2Q0.5液壓泵電動(dòng)機(jī)接觸器KM2Q0.2快退直流電磁換向閥YV2Q0.6冷卻泵電動(dòng)機(jī)接觸器KM3Q0.3夾緊完成壓力繼電器YV3-1Q0.7快進(jìn)直流電磁換向閥YV1-1Q0.4放松完成壓力繼電器YV3-2Q0.8在控制電路的設(shè)計(jì)中，首先要考慮弱電和強(qiáng)電之間的隔離的問(wèn)題。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，所有控制電機(jī)、閥門接觸器的動(dòng)作，都是按照PLC的程序邏輯來(lái)完成的。為了保護(hù)PLC設(shè)備，PLC輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是通過(guò)中間繼電器去控制電機(jī)或者閥門的動(dòng)作。在PLC輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的強(qiáng)電和弱電之間的隔離，保護(hù)系統(tǒng)，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。4.2 控制電路圖圖4.3 CPU226端子連接圖4.3工程效果圖3-3構(gòu)件屬性設(shè)置5 PLC控制程序設(shè)計(jì)6 程序的運(yùn)行、監(jiān)視、調(diào)試1 程序的運(yùn)行當(dāng)PLC工作方式開關(guān)在TERM或RUN位置時(shí)，操作STEP-micro/WIN32的菜單命令或快捷按鈕都可以對(duì)CPU工作方式進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。2 程序的監(jiān)視三種程序編輯器都可以在PLC運(yùn)行監(jiān)視程序執(zhí)行的過(guò)程和各元件的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，這里介紹一下語(yǔ)句表監(jiān)視運(yùn)行的方法