本科機(jī)械畢業(yè)論文PLC對SPJXPZ型四工位組合機(jī)床的設(shè)計

1、. . 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)畢 業(yè) 論 文PLC對SPJX-4PZ型四工位組合機(jī)床的設(shè)計 院 部 機(jī)械與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級 2班 屆 次 屆 學(xué)生姓名 公建 學(xué) 號 2016 指導(dǎo)教師 王巍 范國強(qiáng) 二一年六月十日裝訂線. . . 目 錄摘要IAbstractII引言11 緒論1 1.1 組合機(jī)床概述1 1.2 PLC概述2 1.3 組合機(jī)床采用PLC的優(yōu)點(diǎn)32 設(shè)計方案要求5 2.1 控制流程5 2.2 對電動機(jī)設(shè)計要求5 2.3 對工作方式要求5 2.4 對操作的設(shè)計要求5 2.5 對特殊環(huán)節(jié)的設(shè)計要求53 電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計5 3.1 選擇PLC機(jī)型6 3.2 設(shè)計輸入輸出信號地址表6 3

2、.3 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)電氣原理圖8 3.4 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)操作面板104 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計11 4.1 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖11 4.2 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序12 4.3 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)手動及顯示梯形圖程序12 4.4設(shè)計PLC控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖程序13結(jié)論18參考文獻(xiàn)19致謝20 ContentAbstractIIIntrouduction11 Summary1 1.1 Machine tools overview1 1.2 PLC overview2 1.3 The advantage of using PLC in machine tools3

3、2 Design requirements5 2.1 Control flow5 2.2 The motor design requirement5 2.3 Requirement for the wwork5 2.4 Design requirements for operation5 2.5 Design requirements for special link53 The hardware design of the control system of electrical5 3.1 Select the plc type6 3.2 The design of input and ou

4、tput signal address table6 3.3 The design of plc conrol system electrical schematic8 3.4 The design of plc control system operation panel104 Design of control system software11 4.1 Design of control system software11 4.2 The design of plc control system initialization ladder12 4.3 Design of plc syst

5、em manual display program12 4.4 Design of plc state transition diagram and ladder program13Conclusion18References19Acknowledgement20 ii PLC對SPJX-4PZ四工位數(shù)控機(jī)床的設(shè)計 作者：公丕建 指導(dǎo)老師：王巍1范國強(qiáng)2 ( 1.泰安先鋒電影城 經(jīng)理 2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 講師 )【摘要】: 目前,可編程控制器（PLC）廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床等工業(yè)控制中?？删幊炭刂破魇且环N專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用一種可編程程序的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)

6、行邏輯算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程。組合機(jī)床是針對特定工件，進(jìn)行特定加工而設(shè)計的一種高效率自動化專用加工設(shè)備，這類設(shè)備大多能多刀同時工作，并且具有自動循環(huán)的功能。組合機(jī)床通常由標(biāo)準(zhǔn)通用部件和加工專用部件組合構(gòu)成，動力部件采用電動機(jī)驅(qū)動或采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動，由電氣系統(tǒng)進(jìn)行工作自動循環(huán)的控制，是典型的機(jī)電或機(jī)電液一體化的自動加工設(shè)備。關(guān)鍵詞：可編程控制器 組合機(jī)床 自動循環(huán)I Design PLC in four numerical control machine tool of SPJX-4PZ Author:Gon

7、g Pijian Supervisor: WangWei 1 Fan Guoqiang2(1.XianFeng cinema theater Manger 2. Shandong Agricultural University Lecture)Abstract: at present, the programmable logic controller (PLC) is widely used in CNC machine tools and other industrial control. CNC machine tool control parts can be divided into

8、 control and sequence control components, control parts include the axis position control, which controls including the spindle start/stop/reverse and, tool change, Chuck clamping and releasing, cooling, tailstock, swarf and other auxiliary movement control. Modern CNC machine tools PLC instead of r

9、elay control to complete the logical control NC machine tool structure is more compact, more fully featured, responsiveness and reliability greatly improved! Programmable controllers are designed for application in the industrial environment of digital operation of the electronic system, which uses

10、a programmable program memory, store its internal execution logic, order, control, timing, counting, and arithmetic operations such as directives, through digital and analogue inputs and outputs to control various types of machinery, equipment and production processes. Modular machine tool is for a

11、particular job, the specific processing and design of an efficient automated processing equipment, such equipment can be more than one cutter at work, and you have an automatic cycle functions. Combined machine tools are usually formed by a standard generic parts and processing for combinations, dyn

12、amic parts with motor-driven, or driven by hydraulic system, controlled by the electrical systems of automatic work cycle, is the typical mechanical and electrical or mechanical-electrical-hydraulic integration of automated processing equipment。 Keywords: programmable sequence control operating inst

13、ructions modular machine tool numerical control automatic cycleII引言 近年來，PLC在工業(yè)自動控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展, 它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來越多。在機(jī)床的實際設(shè)計和生產(chǎn)過程中，為了提高數(shù)控機(jī)床加工的精度，對其定位控制裝置的選擇就顯得尤為重要。永宏FBs系列PLC的NC定位功能較其它PLC更精準(zhǔn)，且程序的設(shè)計和調(diào)試相當(dāng)方便。本文提出的是如何應(yīng)用永宏P(guān)LC的NC定位控制實現(xiàn)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)控制功能的方法來滿

14、足控制要求，在實際運(yùn)行中是切實可行的。整機(jī)控制系統(tǒng)具有程序設(shè)計思路清晰、硬件電路簡單實用、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，具有良好的性能價格比等顯著優(yōu)點(diǎn)，其軟硬件的設(shè)計思路可供許多企業(yè)的相關(guān)數(shù)控機(jī)床設(shè)計改造借鑒。1 緒論1.1 組合機(jī)床概述組合機(jī)床是針對特定工件，進(jìn)行特定加工而設(shè)計的一種高效率自動化專用加工設(shè)備，這類設(shè)備大多能多刀同時工作，并且具有自動循環(huán)的功能。組合機(jī)床隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，由通用機(jī)床、專用機(jī)床發(fā)展起來的。通用機(jī)床一般用一把刀具進(jìn)行加工，自動化程度低、輔助時間長、生產(chǎn)效率低，但通用機(jī)床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)加工對象的變化。專用機(jī)床可以實現(xiàn)的多刀切削，自動化程度較高，結(jié)構(gòu)較簡單，生產(chǎn)效

15、率也較高。但是，專用機(jī)床的設(shè)計，制造周期長，造價高，工作可靠性也較差。專用機(jī)床是針對某工件的一定工序設(shè)計的，當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，工件的結(jié)構(gòu)，尺寸稍有變化時，它就不能繼續(xù)使用。在綜合了通用機(jī)床、專用機(jī)床優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了組合機(jī)床。組合機(jī)床通常由標(biāo)準(zhǔn)通用部件和加工專用部件組合構(gòu)成，動力部件采用電動機(jī)驅(qū)動或采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動，由電氣系統(tǒng)進(jìn)行工作自動循環(huán)的控制，是典型的機(jī)電或機(jī)電液一體化的自動加工設(shè)備。常見的組合機(jī)床，標(biāo)準(zhǔn)通用部件有動力滑臺各種加工動力頭以及回轉(zhuǎn)工作臺等，可用電動機(jī)驅(qū)動，也可用液壓驅(qū)動。各標(biāo)準(zhǔn)通用動力部件組合構(gòu)成一臺組合機(jī)床時，該機(jī)床的控制電路可由各動力部件的控制電路通過一定的連接電路組合構(gòu)

16、成。多動力部件構(gòu)成的組合機(jī)床，其控制通常有三方面的工作要求：第一方面是動力部件的點(diǎn)動和復(fù)位控制。第二方面是動力部件的半自動循環(huán)控制。第三方面是整批全自動工作循環(huán)控制。組合機(jī)床具有生產(chǎn)率高、加工精度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。因而，在汽車、柴油機(jī)、電機(jī)、機(jī)床等一些具有一定生產(chǎn)批量的企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動化和柔和性化方向發(fā)展。本文所用組合機(jī)床為SPJX-4PZ四工位組合機(jī)床，該機(jī)床由四個滑臺，各載一個加工動力頭，組成四個加工工位，除了四個加工工位外，還有夾具，上下料機(jī)械手和進(jìn)料器，四個輔助裝置以及冷卻和液壓系統(tǒng)共14個部分。機(jī)床的四個加工動力頭同時對一個零件的四個端面以

17、及中心孔進(jìn)行加工，一次加工完成一個零件，由上料機(jī)械手自動上料，下料機(jī)械手自動取走加工完成的零件，零件每小時可加工80件。該機(jī)床的俯視示意圖如下：工位液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)工位工位工位 1-工作臺 2-主軸 3-夾具 4-上料機(jī)械手 5-進(jìn)料裝置 6-下料機(jī)械手 圖 1 四工位十字軸加工組合機(jī)床示意圖 1.2 PLC概述可編程控制器是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用一種可編程程序的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備的設(shè)計原則是它應(yīng)該易與工業(yè)控制

18、聯(lián)成一個整體且具有擴(kuò)充功能。PLC產(chǎn)品能直接在工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用，對環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)。PLC體積小、功能強(qiáng)、速度快，可靠性高，又具有較大的靈活性和擴(kuò)展性。PLC還有一個重要特性是它具有在線修改功能。它借助于軟件來實現(xiàn)重復(fù)的控制，軟件本身具有修改性，所以PLC具有靈活性。從而使PLC具有廣泛的工業(yè)通用性，同時簡化了硬件電路，也提高了PLC系統(tǒng)的可靠性。據(jù)不完全統(tǒng)計，F(xiàn)X系列PLC平均故障間隔大于2000050000h，而平均修復(fù)時間則小于10min；PLC機(jī)能處理工業(yè)現(xiàn)場的強(qiáng)電信號，如交流220V、直流24V，并可直接驅(qū)動功率部件，可長期工作在嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境能夠中。編程采用傳統(tǒng)的繼電器符號語言，便于

19、工程技術(shù)人員掌握，PLC是在按鈕開關(guān)，限位開關(guān)和其它傳感器等發(fā)出的監(jiān)控輸入信號作用下進(jìn)行工作。根據(jù)信號，控制器就會作出反映，通過用戶編程的內(nèi)部邏輯便產(chǎn)生輸出信號，而且這些輸出信號可直接控制外部的控制系統(tǒng)負(fù)載，如電機(jī)，接觸器，指示燈，電磁閥等。PLC的控制系統(tǒng)省去了傳統(tǒng)的繼電器控制接線和拆線的麻煩。用PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“間接網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動化過程就能隨意去改變，這種性能使PLC具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。1.3 組合機(jī)床采用PLC的優(yōu)點(diǎn)組合機(jī)床的電氣控制,理論上講,可以采用繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。但是在實際工程中往往選擇一種經(jīng)濟(jì)、有效、

20、性能優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點(diǎn)，PLC較適合組合機(jī)床的電氣控制。PLC與單片機(jī)、繼電器-接觸器控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1PLC與繼電器-接觸器相比較：繼電器-接觸器控制系統(tǒng)自上世紀(jì)二十年代問世以來，一直是機(jī)電控制的主流。由于它的結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉，所以使用廣泛。它的缺點(diǎn)是動作速度慢，可靠性差，采用微電腦技術(shù)的可編程順序控制器的出現(xiàn)，使得繼電接觸式控制系統(tǒng)更加遜色。PLC等取代繼電接觸式控制邏輯,具體如下：(1) 控制邏輯繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，它利用繼電器等的觸點(diǎn)串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)，利用時間繼電器的延時動作等組合或控制邏輯，連線復(fù)雜、體積大、功耗也大。當(dāng)一個電氣控制系

21、統(tǒng)研制完后，要想再做修改都要隨著現(xiàn)場接線的改動而改動。特別是想要能夠增加一些邏輯時就更加困難了，這都是硬接線的緣故。所以，繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性較差?？删幊炭刂破鞑捎么鎯壿?。它除了輸入端和輸出端要與現(xiàn)場連線以外，而控制邏輯是以程序的方式存儲在PLC的內(nèi)存當(dāng)中。若控制邏輯復(fù)雜時，則程序會長一些，輸入輸出的連線并不多。若需要對控制邏輯進(jìn)行修改時，只要修改程序就行了，而輸入輸出的連接線改動不多，并且也容易改動，因此，PLC的靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)。而且PLC是由中大規(guī)模集成電路組裝成的，因此，功耗小，體積小。(2) 控制速度繼電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的動作來實現(xiàn)的，工作頻率低。

22、觸點(diǎn)的開閉動作一般是幾十毫秒數(shù)量級。而且使用的繼電器越多，反映的速度越慢，還是容易出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動和觸點(diǎn)拉弧問題。而可編程控制器是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制的，速度相當(dāng)快。通常，一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級。由于PLC內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不會出現(xiàn)抖動問題，更不會出現(xiàn)觸點(diǎn)拉弧問題。(3) 定時控制和計數(shù)控制：繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時間繼電器的延時動作來進(jìn)行定時控制。用時間繼電器實現(xiàn)定時控制會出現(xiàn)定時的精度不高，定時時間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影響。有些特殊的時間繼電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不方便。而可編程程序控制器使用半導(dǎo)體集成電路作為定時器，時基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高并且定時時間長

23、，定時范圍廣。(4) 可靠性和維護(hù)性。繼電接觸式控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多。觸點(diǎn)在開閉時會受到電弧的損壞，壽命短。因而可靠性和維護(hù)性差。PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，可靠性高。PLC還配備了自檢和監(jiān)控功能，能自診斷出自身的故障，并隨時顯示給操作人員，還能動態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便?？傊琍LC在性能上均優(yōu)越于繼電接觸式控制系統(tǒng)，特別是控制速度快，可靠性高，設(shè)計施工周期短，調(diào)試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。2PLC與單片機(jī)比較單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格比較便宜等優(yōu)點(diǎn)，一般用于數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制。但是

24、，單片機(jī)不是專門針對工業(yè)現(xiàn)場的自動化控制而設(shè)計的，所以它與PLC比較起來有以下缺點(diǎn)：(1) 單片機(jī)不如PLC容易掌握使用單片機(jī)來實現(xiàn)自動控制，一般要使用微處理器的匯編語言編程。這就要求設(shè)計人員要有一定的計算機(jī)硬件和軟件知識。對于那些只熟悉機(jī)電控制的技術(shù)人員來說，需要進(jìn)行相當(dāng)長一段時間系統(tǒng)地學(xué)習(xí)單片機(jī)的知識才能掌握。而PLC采用了面向操作者的語言編程，如梯形圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等，對于使用者來說，無需了解復(fù)雜的計算機(jī)知識，而只要用較短時間去熟悉PLC的簡單指令系統(tǒng)及操作方法，就可以使用和編程。(2) 單片機(jī)不如PLC使用簡單使用單片機(jī)來實現(xiàn)自動控制，一般要在輸入輸出接口上做大量的工作。例如，要考慮工程

25、現(xiàn)場與單片機(jī)的連接，輸出帶負(fù)載能力、接口的擴(kuò)展，接口的工作方式等。除了要進(jìn)行控制程序的設(shè)計，還要在單片機(jī)的外圍進(jìn)行很多硬件和軟件工作，才能與控制現(xiàn)場連接起來，調(diào)試也較繁瑣。而PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與無外接電源的開關(guān)直接連接，非常方便。輸出接口具有一定的驅(qū)動負(fù)載能力，能適應(yīng)一般的控制要求。而且，在輸入接口、輸出接口，由光電耦合器件，使現(xiàn)場的干擾信號不容易進(jìn)入PLC。(3) 單片機(jī)不如PLC可靠使用單片機(jī)進(jìn)行工業(yè)控制，突出的問題就是抗干擾性能較差。而PLC是專門用于工程現(xiàn)場環(huán)境中的自動控制，在設(shè)計和制造過程中采取了抗干擾性措施，穩(wěn)定性和可靠性較高。通過上面的比較，針對組合機(jī)床

26、的電氣控制系統(tǒng)，雖然PLC的價格高一些，但良好的穩(wěn)定性和高度的可靠性可確保機(jī)床在加工零件時的精度，所以決定采用PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。2 設(shè)計方案要求2.1 控制流程 當(dāng)按下啟動按鈕后，上料機(jī)械手向前，將零件送到夾具上，夾具夾緊零件，進(jìn)料裝置進(jìn)料，然后四個工作滑臺向前，四個加工動力頭同時加工，加工完成后，各工作滑臺退回原位，接下來下料機(jī)械手向前抓住零件，夾具松開，下料機(jī)械手帶料退回原位并松開，完成一個工作循環(huán),流程圖如下四工位工作上料機(jī)械手后退夾具夾緊上料機(jī)械手前進(jìn)開始 進(jìn)料裝置進(jìn)料下料機(jī)械手后退下料機(jī)械手前進(jìn)2.2 對電動機(jī)設(shè)計要求 其中液壓電機(jī)、冷卻泵電機(jī)、擴(kuò)孔電機(jī)、鉆孔電機(jī)在整個工作過程中

27、不需要“啟動”與“停止”的經(jīng)常轉(zhuǎn)換，也不需要正反轉(zhuǎn)，只要在工作人員在自動線現(xiàn)場時啟動運(yùn)行，在人員離開自動線現(xiàn)場時停止。只要能實行“起、保、停”控制即可。2.3 對工作方式要求 要求該控制系統(tǒng)能使金屬切削機(jī)械具有全機(jī)全自動、全機(jī)半自動、單機(jī)半自動和單機(jī)手動、全機(jī)自動回原點(diǎn)五種工作方式。全機(jī)全自動方式是設(shè)計中最重要的部分，它用來實現(xiàn)在無人參與的情況對成批工件進(jìn)行自動地連續(xù)加工。 全機(jī)半自動方式主要用于自動線組裝或檢修完成后，以及工人交接班時對產(chǎn)品的的單件檢查。 單機(jī)半自動方式主要用來檢查或調(diào)整各單機(jī)一個工作循環(huán)的運(yùn)行狀態(tài)。2.4 對操作的設(shè)計要求 具有預(yù)開、預(yù)停、緊急停止、緊急后退和計數(shù)功能。 預(yù)

28、開：各項準(zhǔn)備做好，按該鈕，若開機(jī)條件具備，電鈴響，提醒人員離開；預(yù)停：出現(xiàn)超節(jié)拍或者是有異常、不會引起嚴(yán)重后果，但長此下去會造成故障時按該鈕，會在本工作周期完后再停止；緊急停止：出現(xiàn)緊急故障時起保護(hù)作用。2.5 對特殊環(huán)節(jié)的設(shè)計要求這里所說的特殊環(huán)節(jié)只針對潤滑和冷卻部分，對其他部分不做過多要求。鉆床針對的大多數(shù)是金屬等硬材料，這些零件對鉆頭的損害非常巨大，緩解的方法是加入潤滑液減小鉆頭與零件之間的摩擦。另一方面機(jī)床加工零件時有摩擦產(chǎn)生大量的熱，如果熱量聚集散不出去就會由于熱應(yīng)力對零件的精度產(chǎn)生誤差，因此必須考慮到冷卻系統(tǒng)。3 電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 選擇PLC機(jī)型合理選擇PLC的型號，對于

29、提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要作用。選擇機(jī)型的基本原則是在功能滿足要求的前提下，保證可靠，維護(hù)使用方便以及最佳功能價格比。(1) 結(jié)構(gòu)選擇PLC主要有整體式和模塊式。整體式PLC：整體式PLC的每一個點(diǎn)的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對小，一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定，環(huán)境條件較好，維修量較小的小型控制系統(tǒng)中。模塊式PLC：模塊式PLC功能擴(kuò)展靈活方便。在點(diǎn)數(shù)上，輸入點(diǎn)數(shù)，輸出點(diǎn)數(shù)的比例，模塊的種類方面選擇余地大，且維修方便，一般用于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。對于組合機(jī)床，選用整體式PLC較好。(2) I/O點(diǎn)選取原則PLC平均的I/O點(diǎn)價格比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I/O點(diǎn)數(shù)量，在

30、滿足控制要求的前提下力爭使用的I/O點(diǎn)最少，但必須留有一定余量。通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控制對象的輸入輸出信號的實際需要，再加上10%-20%的余量來確定。 由PLC組成的四工位組合機(jī)床控制系統(tǒng)有輸入信號42個，均為開關(guān)量。其中檢測元件17個，按鈕開關(guān)24個，選擇開關(guān)1個。電控制系統(tǒng)有輸出信號27個，其中電磁閥16個，六臺電動機(jī)的接觸器和5個指示燈。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的選取原則考慮10%-20%的I/O點(diǎn)數(shù)余量輸入點(diǎn)數(shù)可選取46-50個輸出點(diǎn)數(shù)可選取29-33個。（3） 確定PLC機(jī)型及擴(kuò)展模塊。根據(jù)（1）（2）及實際PLC機(jī)型點(diǎn)數(shù)，選用FX2N-64MR主機(jī)和一個16點(diǎn)的輸入擴(kuò)展模塊（FX-16E

31、X）這樣共有輸入點(diǎn)（32+16）。輸出點(diǎn)就是主機(jī)的32。足夠可以滿足42個輸入，27個輸出的要求，而且留有一定余量。3.2 設(shè)計輸入輸出信號地址表輸入輸出信號地址表是將輸入輸出列成表，給出相應(yīng)的地址和名稱，以備軟件編程和系統(tǒng)調(diào)試時使用的一種表。由本設(shè)計可知控制電路中的按鈕，行程開關(guān)，檢測元件等觸點(diǎn)都屬于PLC的輸入設(shè)備，PLC的輸出控制對象主要是控制電路中的執(zhí)行元件，本設(shè)計主要是接觸器，電磁閥，指示燈。根據(jù)電控系統(tǒng)的輸入輸出信號表知：1 輸入元件數(shù)量行程開關(guān) 12個,按鈕24個,選擇開關(guān)1個,檢測元件5個.2 輸出元件數(shù)量電磁閥16個,接觸器6個,指示燈5個.根據(jù)本設(shè)計選用的PLC機(jī)型，將輸入

32、輸出元件分配到PLC的輸入輸出接口。根據(jù)本文所給的輸入輸出元件可列下表3-1表3-1 輸入輸出信號地址表 輸入信號 輸出信號 名稱 功能 編號 名稱 功能 編號 1SQ 滑臺原位 X0 1YV夾緊Y0 2SQ 滑臺終點(diǎn) X1 2YV 松開Y1 3SQ 滑臺原位 X2 3 YV滑臺進(jìn)Y24SQ 滑臺終點(diǎn) X3 4YV 滑臺退 Y35SQ 滑臺原位 X4 5YV 滑臺進(jìn) Y46SQ 滑臺終點(diǎn) X5 6YV 滑臺退 Y57SQ 滑臺原位 X6 7YV 上料進(jìn) Y68SQ 滑臺終點(diǎn) X7 8YV上料退Y79SQ 上料器原位 X10 9YV下料進(jìn)Y1010SQ 上料器終點(diǎn) X11 10YV下料退Y121

33、1SQ 下料器原位 X12 11 YV滑臺進(jìn)Y1312SQ 下料器終點(diǎn) X13 12 YV滑臺退Y141YJ 夾緊 X14 13 YV滑臺進(jìn)Y152YJ 進(jìn)料 X15 14 YV滑臺退Y163YJ 放料 X16 15 YV放料Y174YJ 潤滑壓力 X17 16 YV進(jìn)料Y205YJ 潤滑液面開關(guān) X20 1 KM主軸Y211SB 總停 X21 2 KM主軸Y222SB 啟動 X22 3 KM主軸Y233SB 預(yù)停 X23 4 KM主軸Y244SB 潤滑故障撤除 X24 5 KM冷卻電動機(jī)Y251SA 選擇開關(guān) X25 6 KM潤滑電動機(jī)Y265SB 滑臺進(jìn) X26 1 HL潤滑顯示Y276S

34、B 滑臺退 X27 2 HL、工位滑臺原位 Y307SB 主軸點(diǎn)動 X30 3 HL、工位滑臺原位 Y318SB 滑臺進(jìn) X31 4 HL上料原位 Y329SB 滑臺退 X32 5 HL下料原料 Y3310SB 主軸點(diǎn)動 X3311SB 滑臺進(jìn) X3412SB 滑臺退 X3513SB 主軸點(diǎn)動 X3614SB 滑能進(jìn) X3715SB 滑臺退 X4016SB 主軸點(diǎn)動 X4117SB 夾緊 X4218SB 松開 X4319SB 上料器進(jìn) X4420SB 上料器退 X4521SB 進(jìn)料 X4622SB 放料 X4723SB 冷卻開 X5024SB 冷卻停 X513.3 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)電氣原理圖

35、I/O接口圖它反映的是PLC輸入輸出模塊與現(xiàn)場設(shè)備的連接。PLC的輸入點(diǎn)大部分是共點(diǎn)式，即所有輸入點(diǎn)具有一個公共端COM。I/O電氣接口圖如下圖3-1FX2N-64MRFX系列PLCFX2N-16X 圖3-1 I/O電氣接口圖3.4 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)操作面板控制系統(tǒng)的操作面板是向PLC控制系統(tǒng)發(fā)布控制命令的主令元件組合而成的。本設(shè)計中，輸入元件共42個其中按鈕SB 24個、檢測元件YJ 5個、行程開關(guān)SQ 12個，選擇開關(guān)1個，基于對機(jī)床工作方式的控制要求，面板上應(yīng)設(shè)有選擇開關(guān)1SA、預(yù)停按鈕；鑒于手動調(diào)整方式下，相應(yīng)按鈕發(fā)出控制命令，驅(qū)動組合機(jī)床相應(yīng)部件運(yùn)動，因此面板上應(yīng)設(shè)相應(yīng)按鈕5SB-

36、24SB，鑒于對組合機(jī)床的啟動，停止及潤滑故障的處理控制，應(yīng)在操作制面板上設(shè)有啟動按鈕2SB、總停按鈕1SB、潤滑故障切除按鈕4SB、其他輸入元件均為檢測元件，不在操作面板中設(shè)置，由上面綜述，可得控制系統(tǒng)操作面板如下圖3-2所示 圖3-2 控制系統(tǒng)操作面板圖214 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖根據(jù)本設(shè)計的控制與工藝要求，按機(jī)床的動作順序及每步所完成的任務(wù)，可得工作循環(huán)流程圖如圖4-1S231向前加工X1S241退S33延時T0S342向前X3S352退S444向前X7S454退S533向前X5S543退S63冷卻S2M8044M8041初始狀態(tài)驅(qū)動條件X11X16X

37、10S22上料器退 放料S31進(jìn)料S21夾具夾緊上料器進(jìn)S20 圖4-1 PLC控制系統(tǒng)工作循環(huán)流程圖4.2 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序初始化程序主要用來處理組合機(jī)床的各種號，如啟動，預(yù)停，總停以及各種的原始信號，機(jī)床啟動前應(yīng)具備的各種初始信號，工作方式選擇信號，各種復(fù)位信號，并將處理結(jié)果作為機(jī)床啟動，停止，程序轉(zhuǎn)換的依據(jù)，初始化程序一般用經(jīng)驗法設(shè)計。根據(jù)控制要求，采用STL指令，來定義相應(yīng)的工作方式，手動，自動，利用預(yù)停按鈕來控制全自動與半自動工作狀態(tài)的切換，并利用定時器設(shè)定了潤滑電動機(jī)間歇時間，初始化程序見下圖4-2。4.3 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)手動及顯示梯形圖程序本設(shè)計的手動程序與

38、顯示程序均為用經(jīng)驗法設(shè)計的梯形圖。手動程序：主要在調(diào)整和檢修時使用。為了對滑臺的進(jìn)退、上料器的進(jìn)退、夾具的加緊松開等進(jìn)行調(diào)整與控制，設(shè)計了相應(yīng)的手動程序，設(shè)計手動程序時應(yīng)注意互鎖的設(shè)計。顯示程序：根據(jù)機(jī)床的工作狀態(tài)，驅(qū)動相應(yīng)指示燈顯示。如手動及顯示梯形圖程序圖4-3。4.4設(shè)計PLC控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖程序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是完整地描述控制系統(tǒng)的工作過程，功能和特性的一種圖形，是分析和設(shè)計電路系統(tǒng)控制程序的重要工具。本設(shè)計的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖按下列幾步進(jìn)行的1 按組合機(jī)床的控制要求與加工工藝畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。2在畫出的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖上以PLC輸入點(diǎn)或其他元件定義狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。3按照電控系統(tǒng)提供的電氣執(zhí)行元

39、件功能表，在狀態(tài)流程圖上對每個狀態(tài)和動作命令配畫上實現(xiàn)該狀態(tài)或動作命令的控制功能的電氣執(zhí)行元件，并以對應(yīng)的PLC輸出點(diǎn)的編號定義這些電氣執(zhí)行元件。由狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖易的相應(yīng)的梯形圖程序，它們二者是一一對應(yīng)關(guān)系，梯形圖程序請見圖4-4圖4-2 設(shè)計PLC控制系統(tǒng)初始化梯形圖程序手動調(diào)整程序圖4-3 PLC控制系統(tǒng)手動及顯示梯形圖程序組合機(jī)床自動/半自動程序 結(jié)論多工位機(jī)床已成為流行的組合機(jī)床，對于能從四個方位加工零件四工位機(jī)床，基本能滿足大多數(shù)鉆床的要求，對實際應(yīng)用具有重大的意義.PLC作為新一代的工業(yè)控制裝置，具有開發(fā)柔性好，接線簡單，安裝方便，抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，用它來控制四工位組合機(jī)床這樣復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備，是理想的選擇。PLC 的采用,降低了機(jī)床的故障率,節(jié)省了大量的維修費(fèi)用,提高了整機(jī)