半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案大學(xué)論文

PAGEPAGE37半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的http：///view/87697。htm”存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì).目前,PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于HYPERLINK”/view/338859。htm"鋼鐵、石油、化工、HYPERLINK”/view/69126.htm"電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個HYPERLINK”/view/114338。htm"行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類.這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。半精鏜專用機(jī)床是加工汽車連桿的專用設(shè)備，自動化程度和設(shè)備運(yùn)行可靠性要求較高,將PLC的高可靠性和程序編制的柔性運(yùn)用于專用機(jī)床電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，極大提高了鏜床系統(tǒng)的可靠性和鏜床的工作效率，減少了維修、維護(hù)的工作量，提高發(fā)動機(jī)及汽車的性能指標(biāo)。本文詳細(xì)介紹半精鏜專用機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)，其中包括可編程控制器的機(jī)型選擇、輸入/輸出地址分配、可編程控制器梯形圖程序設(shè)計(jì)；并指出應(yīng)注意的一些問題。關(guān)鍵詞：半精鏜專用機(jī)床；PLC；自動控制SemiprecisionboringmachineautomaticcontrolsystemdesignAbstractPLCisaspecificallyforapplicationsintheindustrialdesignenvironmentofelectronicdigitalcomputingoperatingdevice.Itcanbeprogrammedusingthememoryusedinitsinternalmemory，performsalogicoperation,operationsequence,timing,countingandarithmeticoperationssuchasoperatinginstructions,andthroughdigitaloranaloginputandoutput，thecontrolofvarioustypesofmachineryorproductionprocess。PLCandrelatedperipheralequipmentshouldbeeasyandindustrialcontrolsystemtoformawhole，easytoexpanditsfunctionprincipleanddesign。Atpresent,PLCathomeandabroadhasbeenwidelyusedinironandsteel，petroleum,chemical,electricpower，buildingmaterials,machinerymanufacturing，automotive，textile，transport，environmentalprotectionandculturalandentertainmentindustries，usecanbesummarizedasfollows.ThisisPLCmostbasic，awiderangeofapplications,itreplacestraditionalrelaycircuit,logiccontrol，sequencecontrol，whichcanbeusedforsingleequipmentcontrol，canalsobeusedforcontrolandautomationassemblyline.Suchasinjectionmoldingmachine，printingmachine,staplermachine，combinedmachine，grindingmachine，packagingproductionline,platinglineandsoon.Semiprecisionboringmachineisspecialequipmentforprocessingautomobileconnectingrod,thedegreeofautomationandreliabilityofequipmentoperationrequirementsofhighPLC,highreliabilityandflexibleapplicationprogramofspecialmachinecontrolsystemdesign,greatlyimprovesthesystemreliabilityandtheboringmachineboringmachinetheworkefficiency，reducetherepair，maintenanceworkload,improveengineandautomotiveperformanceindex.ThispaperintroducesaprecisionboringmachinePLCcontrolsystem，whichincludesaprogrammablecontrollerofchoiceofmodels，theinput/outputaddressallocation,PLCladderdiagramprogramming；andpointsoutsomeproblemswhichshouldbepaidattention.Keywords：Semiprecisionboringmachine；PLC;Auto-control目錄TOC\o”1-3”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc295937832"摘要 I_Toc295937834"第1章引言 1HYPERLINK\l”_Toc295937835"1。1題目的背景和意義 1HYPERLINK\l”_Toc295937836”1。2題目相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀 1HYPERLINK\l”_Toc295937837"1.3主要完成的任務(wù)及本人所做工作 2HYPERLINK\l”_Toc295937838"第2章半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)工藝流程 32。1自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 32.2半精鏜專用機(jī)床工藝流程簡述 3HYPERLINK\l”_Toc295937842"第3章半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 6HYPERLINK\l”_Toc295937843"3。1半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)方案選擇 63.2可編程控制器簡介 6HYPERLINK\l”_Toc295937845”3。2.1PLC產(chǎn)生與發(fā)展 63.2.2PLC的發(fā)展趨勢 73.2.3PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 84.1半精鏜專用機(jī)床自動控制及電磁閥工作原理 10HYPERLINK\l”_Toc295937850"4.1。1自動控制系統(tǒng) 10HYPERLINK\l”_Toc295937851”4。1.2電磁閥工作原理 114.2PlC的選型 12HYPERLINK\l”_Toc295937854”4。2。1S7-200可編程控制器簡介 12HYPERLINK\l”_Toc295937855"4。2。2S7-200可編程控制器的硬件 12HYPERLINK\l”_Toc295937856”4.2。3S7-200可編程控制器的軟件 14HYPERLINK\l”_Toc295937857”4.2。4S7—200可編程控制器的技術(shù)規(guī)范 16HYPERLINK\l”_Toc295937858"4.2。5PLC的基本組件及外部接線圖 16HYPERLINK\l”_Toc295937859”第5章半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 195.1.1順序功能圖 195。1.2順序功能圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本原則 205。2I/O端地址分配表 22HYPERLINK\l”_Toc295937864"5.2.1使用起保停電路的編程方法 235.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 24HYPERLINK\l”_Toc295937866”第6章結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 27大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、HYPERLINK”http：///view/2239.htm”蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用.此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等HYPERLINK"http：///view/338321。htm”中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入,PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地.1。2題目相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀可編程控制器PLC，是20世紀(jì)70年代以來，在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，其具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動化的各個領(lǐng)域，并成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)的核心產(chǎn)品.PLC有著廣泛的工作領(lǐng)域,主要用于順序控制，運(yùn)動控制,閉環(huán)過程控制，數(shù)據(jù)處理,通訊和聯(lián)網(wǎng)。PLC可分為整體式和組合式兩類，一般結(jié)構(gòu)有中央處理器、存儲器、輸入輸出接口、電源、擴(kuò)展接口、通訊接口、智能I/O接口、編程工具和智能單元組成.隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，市場競爭激烈、人工成本上漲，以往人工操作的搬運(yùn)和固定式輸送帶為主的傳統(tǒng)物件搬運(yùn)方式，不空間也不容易更變生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)，加上需要人力監(jiān)督操作，更增加生產(chǎn)成本，原有生產(chǎn)裝料裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要.減輕勞動強(qiáng)度，保障生產(chǎn)的可靠性,降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染,提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)生成所必須面臨的重大問題。自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療和家庭等方面。采用自動化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識世界和改造世界的能力。因此，自動化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。1。3主要完成的任務(wù)及本人所做工作通過三個月的看書學(xué)習(xí)本人對整個系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，并繪制出電氣原理圖，另外針對半精鏜專用機(jī)床的工藝特點(diǎn)統(tǒng)計(jì)出了輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)選擇了電器元件和PLC機(jī)型及功能模塊配置；列出了PLC中所用元件的地址表，繪制出了用戶順序功能圖；編寫、調(diào)試、修改PLC用戶程序。完成了預(yù)先設(shè)計(jì)的控制目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了按操作人員及工廠的需求控制。同時通過電氣原理圖及PLC外部接線圖的手工繪制大大增強(qiáng)了手動制圖的能力,也鍛煉了耐性,作為大學(xué)生涯的最后階段我的收獲頗多,各方面的能力都有所增強(qiáng)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容也對我未來的工作提供了經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。第2章半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)工藝流程2.1自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則在設(shè)計(jì)自控系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則,它們包括：1.最大限度地滿足被控對象的控制要求。設(shè)計(jì)前,應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料,并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電器控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題.2。在滿足控制要求的前提下,力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便.3.保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。4.考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇P比容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。2。2半精鏜專用機(jī)床工藝流程簡述半精鏜專用機(jī)床是由左/右滑臺、左／右動力頭、工件定位夾具、液壓站、左／右主軸電動機(jī)等組成。左／右滑臺及工件的夾緊和放松動作都由液壓提供動力。汽車連桿的加工要求精度高。在加工時，要一面兩銷定位，同時裝卡兩個工件，使兩個工一件一起加工.其自動加工工藝過程如下：1。在機(jī)床的初始狀態(tài)（左／右滑臺停在原位、左／右主軸停轉(zhuǎn)）時,同時裝卡兩個工件，人工認(rèn)銷后,啟動機(jī)床并開始夾緊兩工件。2。當(dāng)工件夾緊到位,且壓力繼電器動作時,開始自動拔銷。3.拔銷完畢，右動力頭在右滑臺的帶動下快速前進(jìn)（下稱快進(jìn))，同時右主軸啟動。4.當(dāng)右滑塊快進(jìn)到位時，壓迫液壓行程調(diào)速閥，自動轉(zhuǎn)為工進(jìn)速度，開始對工件右面的兩個大孔和兩個小孔進(jìn)行加工。工進(jìn)速度行進(jìn)到終點(diǎn)，4孔同時倒角。5。倒角延時完畢，右滑臺快退回原位自停，同時右主軸停轉(zhuǎn)。6。左動力頭在左滑臺的帶動下快進(jìn)，同時左主軸啟動。7。當(dāng)左滑臺快進(jìn)到位時，壓迫液壓行程調(diào)速閥，自動轉(zhuǎn)為工進(jìn)速度，開始對工件左面的兩個大孔和兩個小孔進(jìn)行加工。工進(jìn)速度行進(jìn)到終點(diǎn)，4孔同時倒角.8。撞死鐵且保壓達(dá)到壓力后，左滑臺快退回原位自停，同時左主軸停轉(zhuǎn)。9.接著進(jìn)行自動插銷的操作,當(dāng)插銷到位時自動開始放松工件.10。工件放松到位時,人工取下工件，一次加工過程結(jié)束。此時，機(jī)床處于初始狀態(tài).欲進(jìn)行下一次加工，要重復(fù)上述過程.自動加工工藝過程可用圖2.1的流程圖表示。圖2.1半精鏜專用機(jī)床工藝流程圖第3章半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3。1半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)方案選擇工業(yè)自動控制中使用的可編程控制器種類繁多，不同廠家的產(chǎn)品各有特點(diǎn),目前比較著名的生產(chǎn)廠家有美國的MODICON，日本的OMRON，三菱，德國的SIEMENS和法國的SCHNEIDER公司等。這些公司的系列產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)中.以下主要介紹德國西門子公司一系列產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)：德國西門子公司的主要產(chǎn)品有S5系列及S7系列產(chǎn)品,其中S7—200系列PLC是該公司新推出的一種小型PLC，它以緊湊的結(jié)構(gòu)、良好的擴(kuò)展性、強(qiáng)大的指令功能、低廉的價格，已經(jīng)成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。因此總體考慮本設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)備采用S7—200系列PLC作為半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)的控制器，同時對成型機(jī)I/O點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)分析,最后決定本設(shè)計(jì)應(yīng)用CPU226型PLC，其主要的功能及技術(shù)指標(biāo)將在第四章硬件設(shè)計(jì)中詳細(xì)介紹。3。2可編程控制器簡介3。2.1PLC產(chǎn)生與發(fā)展第一臺PLC誕生后不久，DickMorley(被譽(yù)為可編程控制器之父）的MODICON公司也推出了084控制器。這種控制器的核心思想就是采用軟件編程方法代替電氣控制系統(tǒng)的硬件接線方式，并有大量的輸入傳感器和輸出執(zhí)行器的的接口，可以方便在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場直接使用。而這種能取代繼電控制柜的設(shè)備就是Morly等人提議開發(fā)的ModularDigitalControl-ler(MODICON）。隨后，1971年日本推出了DSC—80控制器，1973年西歐國家的各種PLC業(yè)研制成功。雖然這些PLC餓功能還不大強(qiáng)大，但他們開啟了工業(yè)自動化應(yīng)用技術(shù)新時代的大門。PLC誕生不久即顯示出了其在工業(yè)控制中的重要性,在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。PLC技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，由最初的一位機(jī)發(fā)展為8位機(jī)。隨著微處理器CPU和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在PLC中的應(yīng)用，形成了現(xiàn)代意義上的PLC。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC得到了驚人的發(fā)展，使PLC在概念、設(shè)計(jì)、性能價格比以及應(yīng)用等方面都有了新的突破。不僅控制功能增強(qiáng),功耗、體積減小、成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且遠(yuǎn)程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及人機(jī)界面(HMI)也有了長足的發(fā)展現(xiàn)在PLC不僅能得心應(yīng)手地應(yīng)用于制造業(yè)自動化，而且還可以應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)的過程控制系統(tǒng)，所有這些已經(jīng)使之成為自動化技術(shù)領(lǐng)域的三大支柱之一，即使在現(xiàn)場總線技術(shù)成為自動化技術(shù)應(yīng)用熱點(diǎn)的今天,PLC仍然是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中不可缺少的控制器。3.2.2PLC的發(fā)展趨勢PLC總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能、信息化、軟PLC、標(biāo)準(zhǔn)化、與現(xiàn)場總線技術(shù)緊密結(jié)合等方向發(fā)展。1。向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，新型器件性能的大幅度提高，價格卻大幅度降低，使得PLC結(jié)構(gòu)更為緊湊，操作使用十分簡便.從體積上講，有些專用的微型PLC僅有一個香皂大小。PLC的功能不斷增加，將原來大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上，模擬量處理、復(fù)雜的功能指令和網(wǎng)絡(luò)通信等。PLC的價格也不斷下降，真正成為現(xiàn)代電氣控制系統(tǒng)中不可代替的控制裝置。據(jù)統(tǒng)計(jì)，小型和微型PLC的市場份額一直保持在70％~80％之間,所以對PLC小型化的追求不會停止。2.向大容量、高速度、信息化方向發(fā)展現(xiàn)在大中型PLC采用多微處理器系統(tǒng)，有的采用了32位微處理器,并集成了通信聯(lián)網(wǎng)功能，可同時進(jìn)行多任務(wù)操作，運(yùn)算速度、數(shù)據(jù)交換速度及外設(shè)響應(yīng)速度都有了大幅度提高,存儲容量大大增加，特別是增強(qiáng)了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。為了適應(yīng)工廠控制系統(tǒng)和企業(yè)信息管理系統(tǒng)日益有機(jī)結(jié)合的要求，信息技術(shù)也滲透到了PLC中，如設(shè)置開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、支持OPC技術(shù)，等等。3。智能化模塊的發(fā)展為了實(shí)現(xiàn)某些特殊功能,PLC制造商開發(fā)出了許多智能化I/O模塊。這些模塊本身帶有CPU，使得占用主CPU的時間很少，減少了對PLC掃描速度的影響,提高了整個 PLC控制系統(tǒng)的性能。它本身有很強(qiáng)的信息處理能力和控制功能，可以完成PLC的主CPU難以兼顧的功能。由于在硬件和軟件方面都采取了可靠性和便利化的措施,所以簡化了某些控制系統(tǒng)的系統(tǒng)時機(jī)和編程。典型的智能化模塊主要有高速計(jì)數(shù)模塊、定位控制模塊、溫度控制模塊、閉環(huán)控制模塊、以太網(wǎng)通信模塊和各種現(xiàn)場總線協(xié)議通信模塊等.3.2.3PLC的應(yīng)用領(lǐng)域1.中小型單機(jī)電氣控制系統(tǒng)這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域,例如塑料機(jī)械、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、電鍍流水線及電梯控制等.這些設(shè)備對控制系統(tǒng)的要求大都屬于邏輯順序控制，所以這也是最適合PLC使用的領(lǐng)域。在這里PLC用來取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制，應(yīng)用于單片機(jī)控制、多機(jī)群控制.2。制造業(yè)自動化制造業(yè)是典型的工業(yè)類型之一，在該領(lǐng)域主要對物體進(jìn)行盡心品質(zhì)處理、形狀加工、組裝,以位置、形狀、力、速度等機(jī)械量和邏輯控制為主。其電氣自動控制系統(tǒng)中的開關(guān)兩站絕大多數(shù)，有些場合，數(shù)十臺、上百臺單機(jī)控制設(shè)備組合在一起形成大規(guī)模的生產(chǎn)流水線。由于PLC性能的提高和通訊功能的增強(qiáng)，使得它在制造業(yè)領(lǐng)域中的大中型控制系統(tǒng)中占絕對主導(dǎo)的地位。3.運(yùn)動控制為提高精度的位置控制，現(xiàn)在的PLC制造商為用戶提供了功能完善的運(yùn)動控制功能。這一方面體現(xiàn)在功能強(qiáng)大的主機(jī)可以完成多路高速計(jì)數(shù)器的脈沖采集和大量數(shù)據(jù)處理的功能；另一方面還提供了專門的單軸或多軸的控制步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)的位置控制模塊，這些智能化的模塊可以實(shí)現(xiàn)對任何位置控制的任務(wù)要求。現(xiàn)在工業(yè)自動化領(lǐng)域基于PLC的運(yùn)動控制系統(tǒng)和其它的控制手段相比，功能更強(qiáng)、裝置體積更小、價格更低、速度更快、操作更方便。4.流程工業(yè)自動化流程工業(yè)是工業(yè)類型中的重要分支,如電力、石油、化工、造紙等，其特點(diǎn)是對流體進(jìn)行連續(xù)加工.過程控制系統(tǒng)中的壓力、流量、溫度、物位等參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)為主,大部分場合還有防爆要求。從20世紀(jì)90年代以后，PLC具有了控制大量的過程參數(shù)的能力，對多路參數(shù)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)也便得非常容易和方便.和傳統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)DCS相比，其價格方面也具有較大的優(yōu)勢，再加上在人機(jī)界面和聯(lián)網(wǎng)通訊性能方面的完善和提高，PLC控制系統(tǒng)在過程控制領(lǐng)域也占據(jù)了相當(dāng)大的市場份額。第4章半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4。1半精鏜專用機(jī)床自動控制及電磁閥工作原理4.1.1自動控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的核心是PLC，系統(tǒng)的輸入指令按用途分成三種:運(yùn)行方式令、限位指令、手動開關(guān)指令。運(yùn)行方式指令就是當(dāng)試驗(yàn)、手動、單循環(huán)、自動循環(huán)等不同運(yùn)行方式時，輸入相應(yīng)指令；限位指令就是用接近開關(guān)對工作油缸伸縮的位置進(jìn)行限制；手動開關(guān)指令就是在試驗(yàn)、手動運(yùn)行方式下，完成各個動作輸入的指令。當(dāng)三種指令輸入PLC后,按照預(yù)先編制好的程序,PLC輸出相應(yīng)信號啟閉液壓回路的電磁閥，使成型機(jī)按工藝完成各個動作.PLC硬件配置圖4。1如下.圖4。1PLC硬件配置圖4。1。2電磁閥工作原理電磁閥是用來控制流體的自動化基礎(chǔ)元件,屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動。電磁閥用于控制液壓流動方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼控制,所以就會用到電磁閥.電磁閥的工作原理：電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔,每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機(jī)械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動。上面說得是電磁閥的普通原理實(shí)際上，根據(jù)流過介質(zhì)的溫度,壓力等情況，比如管道有壓力和自流狀態(tài)無壓力。電磁閥的工作原理是不同的。比如在自流狀態(tài)下需要零壓啟動的，就是通電后，線圈整個把閘體吸起來.而有壓力狀態(tài)的電磁閥，則是線圈通電后吸出插在閘體上的一個銷子，用流體自身的壓力把閘體頂起來。這兩種方式的不同之處是，自流狀態(tài)的電磁閥，因?yàn)榫€圈要吸起整個閘體，所以體積較大而帶壓狀態(tài)的電磁閥，只需要吸起銷子,所以體積可以做的比較小.電磁閥在液路系統(tǒng)中用來實(shí)現(xiàn)液路的通斷或液流方向的改變，它一般具有一個可以在線圈電磁力驅(qū)動下滑動的閥芯,閥芯在不同的位置時，電磁閥的通路也就不同。閥芯的工作位置有幾個，該電磁閥就叫幾位電磁閥：閥體上的接口，也就是電磁閥的通路數(shù)，有幾個通路口,該電磁閥就叫幾通電磁閥。電磁閥安裝后，一般所有接口都應(yīng)該是連接好了的，所謂工作位置指的是閥芯的位置.閥芯在線圈不通電時處在甲位置，在線圈通電時處在乙位置，閥芯在不同位置時，對各接口起到或接通或封閉的作用.4.2PlC的選型在第三章中，我們給出了本次課題所需要用的PLC，即西門子公司的S7-200系列。下面將給與簡要介紹。4。2。1S7—200可編程控制器簡介德國西門子（SIEMENS）公司作為世界上最大的PLC供應(yīng)商，繼SIEMENSS5系列后，再創(chuàng)自控領(lǐng)域的新高峰，推出了S7—200微型PLC，它系統(tǒng)組合擴(kuò)展方便,設(shè)計(jì)新穎，將一體化PLC和模塊式PLC的有點(diǎn)巧妙而完美的結(jié)合在一起。SIEMENSS7-200，用途多樣，功能齊全；模擬量處理功能，靈活便捷的通訊,診斷系統(tǒng)及中斷處理，告訴技術(shù)等多功能的組合，使SIEMENSS7-200能夠滿足用戶的多種需求。不僅如此，SIEMENSS7-200特有的應(yīng)用軟件加密系統(tǒng)使用戶的智力投資得到了應(yīng)有的保護(hù)?？傊?，SIEMENSS7-200可編程控制器，在目前是一種性能優(yōu)越、價格更便宜的機(jī)種.4.2.2S7—200可編程控制器的硬件硬件即指實(shí)際的設(shè)備,包括基本單元、擴(kuò)展單元、特殊功能模塊和相關(guān)設(shè)備。詳細(xì)介紹如下：狀態(tài)指示燈（LED)CPU所處的工作狀態(tài)。存儲卡接口可以插入存儲卡。通訊接口可以連接RS-485總線的通訊電纜.頂部端子蓋下邊為輸出端子和PLC供電電源端子。輸出端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由頂部端子蓋下方一排指示燈顯示，ON狀態(tài)對應(yīng)指示燈亮。底部端子蓋下邊的輸入端子和傳感器電源端子。輸入端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由底部端子蓋上方一排指示燈顯示，ON狀態(tài)對應(yīng)指示燈亮。前蓋下面有運(yùn)行、停止開關(guān)和接口模塊插座.將開關(guān)撥向停止位置時，PLC處于停止?fàn)顟B(tài)，此時可以對其編寫程序.將開關(guān)撥向運(yùn)行位置時，PLC處于運(yùn)行狀態(tài),此時不能對其編寫程序。將開關(guān)撥向監(jiān)控狀態(tài)，可以運(yùn)行程序，同時還可以監(jiān)視程序運(yùn)行的狀態(tài)。接口插座用于連接擴(kuò)展模塊，實(shí)現(xiàn)I/O擴(kuò)展。目前S7—200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種CPU。檔次最低的是CPU221，其數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)有6點(diǎn)，數(shù)字輸出點(diǎn)數(shù)有4點(diǎn)，是控制規(guī)模最小的PLC。檔次最高的應(yīng)屬CPU226，它集成了24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，共有40點(diǎn)數(shù)字量I/O，可連接7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至數(shù)字量I/O248路和模擬量I/O35路。S7—200的4種PLC均由晶體管和繼電器輸出類型，具有不同的電源電壓和控制電壓.S7-200PLC的CPU類型如表4.1所示。在了解PLC的輸入輸出類型后，可以在使用時，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的要求,正確的選擇各種CPU型號。如果需要大電流輸出,則應(yīng)選擇繼電器型.一般型號為DC24V/AC220V/2A電流。如果電路需要快速開斷或頻繁的運(yùn)作組合、則應(yīng)選擇晶體管型。表4.1S7-200型PLC的CPU類型CPU類型電源電壓輸入電壓輸出電壓輸出電流CPU221DC輸入DC輸出24V直流24V直流24V直流0。75A，晶體管DC輸出繼電器輸出85~264V交流24V直流24V直流24~230V交流2A,繼電器CUP222CPU224CPU226DC輸出24V直流24V直流24V直流0。75A，晶體管繼電器輸出85~264V交流24V直流24V直流2A，繼電器4。2。3S7—200可編程控制器的軟件我們把存放應(yīng)用軟件的存儲器設(shè)為用戶程序存儲器.由于可編程控制器的軟件有系統(tǒng)軟軟件和應(yīng)用軟件構(gòu)成，因此PLC的存儲器可分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。不同類型的可編程控制器，其容量各不相同，但根據(jù)其工作原理，其存儲空間一般包括一下3個區(qū)域:1。系統(tǒng)程序存儲區(qū).在系統(tǒng)程序存儲區(qū)中，存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，它包括監(jiān)視程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等.由制造商固化在EPROM或ROM中，用戶不能直接存取。2.系統(tǒng)RAM存儲區(qū)。系統(tǒng)RAM存儲區(qū)包括I/O映像區(qū)以及各類軟設(shè)備(如：各種邏輯線圈、數(shù)據(jù)存儲器、計(jì)時器、累加器、編制寄存器等)存儲器。3.用戶程序存儲區(qū)。用戶程序存儲區(qū)存放用戶編制的應(yīng)用控制序，不同類型的可編程控制器存儲容量各不相同.有些可編程控制器的存儲容量可以根據(jù)用戶的需要加以改變.S7-200系列的存儲系統(tǒng)有RAM和EEPROM兩種類型存儲器構(gòu)成，CPU模塊內(nèi)配置一定容量的RAM和EEPROM存儲卡。S7—200的程序從廣義上看,由三部分構(gòu)成:用戶程序、數(shù)據(jù)塊V、和系統(tǒng)參數(shù)塊。用戶程序是必選部分，數(shù)據(jù)塊和系統(tǒng)參數(shù)是可選部分.系統(tǒng)參數(shù)塊主要是指CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)塊主要是用戶程序執(zhí)行過程中所用道德和生成的數(shù)據(jù)。用戶程序的編制需要STEP7—MICRO/WIN32編程軟件，該軟件提供PLC主機(jī)和計(jì)算機(jī)之間的程序、數(shù)據(jù)和參數(shù)的上裝、下裝，可使用戶直接在軟件環(huán)境下調(diào)試并監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行.上裝用戶程序是將PLC中的程序通過通訊設(shè)備上傳到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行程序的檢查和維修。當(dāng)從可編程控制器上裝了一個程序時，如果RAM中相對EEPROM有剩余的數(shù)據(jù)塊，用戶程序和組態(tài)配置RAM中上裝到計(jì)算機(jī)，存于EEPROM中的永久數(shù)據(jù)塊將同存于RAM中剩余的數(shù)據(jù)塊中，然后把完整的數(shù)據(jù)塊傳到計(jì)算機(jī)上.下裝用戶程序是將編號的程序、數(shù)據(jù)、和組態(tài)配置參數(shù)通過通訊設(shè)備下裝到PLC中進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試.下裝時,用戶程序、數(shù)據(jù)、和組態(tài)配置參數(shù)存在于主機(jī)的存儲器的RAM中，將永遠(yuǎn)保留，主機(jī)會自動把這些內(nèi)容裝入EEPROM已永遠(yuǎn)保留.4。2。4S7-200可編程控制器的技術(shù)規(guī)范可編程控制器的技術(shù)規(guī)范PLC設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).S7—200系列PLC系統(tǒng)手冊上給出的技術(shù)規(guī)范主要有一般積水規(guī)范及CPU規(guī)范。其中一般技術(shù)規(guī)范主要有以下能容：1。環(huán)境條件——運(yùn)輸和存儲:含溫度、濕度、跌落等運(yùn)輸及存儲標(biāo)準(zhǔn).2。環(huán)境條件——工作：含機(jī)械振動、正弦波振動、機(jī)械保護(hù)等工作條件。3。電磁兼容量—-抗干擾:含PLC對靜電、輻射式電磁場、傳導(dǎo)干擾、瞬間電壓、電流沖擊及周期過電壓的抗御能力標(biāo)準(zhǔn)等。CPU規(guī)范含CPU規(guī)范、CPU電源規(guī)范、CPU輸入規(guī)范及CPU輸出規(guī)范等項(xiàng)。其中CPU規(guī)范含CPU存儲空間的大小、輸入輸出的數(shù)量、機(jī)內(nèi)編程元器件的種類及數(shù)量配置、運(yùn)算速度、通訊口的功能等內(nèi)容。CPU的電源規(guī)范含交流輸入電源的電壓范圍及電流額定，對于用24V傳感電源的規(guī)格也作了規(guī)定。CPU的輸入規(guī)范輸入口所應(yīng)接入的電壓值及輸入口置1即置0時的電壓及電流標(biāo)準(zhǔn)。CPU的輸出規(guī)范含輸出口的電壓、電流負(fù)載能力、脈沖能力及機(jī)械壽命等。這些規(guī)范是正確使用PLC的重要技術(shù)指標(biāo).4。2.5PLC的基本組件及外部接線圖根據(jù)半精鏜專用機(jī)床自動控制的工藝要求及PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，留有余地的，我們選用西門子公司的S7—200系列CPU226。S7-200系列的不同CPU模塊的性能有較大的差別，在選擇CPU模塊式，應(yīng)考慮CPU集成的I/O點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)和模塊的擴(kuò)展能力、程序存儲器與數(shù)據(jù)的容量和通信接口的個數(shù).在滿足要求的前提下，盡量降低硬件成本.本機(jī)集成了24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點(diǎn).可連接7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至數(shù)字量I/O248路和模擬量I/O35路。26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間.6個獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，就有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力.I/O端子排可以很容易的整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的擴(kuò)展能力更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng).所以我們選用西門子公司的S7-200系列CPU226。根據(jù)半精鏜專用機(jī)床自動控制的工藝要求，我們采用SIEMENSS7—200系列CPU226外部接線圖如圖4.3所示。CPU226CPU226PLCPLC拔銷閥YV2夾緊閥YV1200。02200。01單周期控制SA2手動控制SA10。010.00拔銷閥YV2夾緊閥YV1200。02200。01單周期控制SA2手動控制SA10。010.00右滑臺快進(jìn)YV3200.03連續(xù)控制SA30.02右滑臺快進(jìn)YV3200.03連續(xù)控制SA30.02右滑臺快退YV4200.04停止SB2啟動SB10。040.03右滑臺快退YV4200.04停止SB2啟動SB10。040.03200。06左滑臺快退YV6左滑臺快進(jìn)YV5200。05左限位SQ10。05PLplCc200。06左滑臺快退YV6左滑臺快進(jìn)YV5200。05左限位SQ10。05PLplCc插銷閥YV7200。07右限位SQ20.06PLplCc插銷閥YV7200。07右限位SQ20.06PLplCc松開閥YV8200。08松開閥YV8200。08左動力頭線圈KM2右動力頭線圈KM1201。02201。01左動力頭線圈KM2右動力頭線圈KM1201。02201。01聲報(bào)警HA201。03聲報(bào)警HA201。03光報(bào)警HI201。04光報(bào)警HI201。04AC220VDC24VAC220VDC24V圖4.3CPU226外部接線圖第5章半精鏜專用機(jī)床自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方法5.1。1順序功能圖順序功能圖（Sequentialfunctiaonchart)簡稱為SFC,是描述控制系統(tǒng)的過程控制、功能和特性的一種圖形,是設(shè)計(jì)PLC順序控制程序的有力工具。順序功能圖不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語言，可以供進(jìn)一步設(shè)計(jì)和不同專業(yè)人員之間進(jìn)行技術(shù)交流之用。順序功能圖主要由步，有向連線,轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換條件和動作（或命令）組成.1。步順序控制設(shè)計(jì)方法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步（step）,可以用編程組件（例如輔助繼電器M和順序控制繼電器S）來代表各步.步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的，在任意一步之內(nèi),各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變，但是相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的,步的這種劃分方法使代表各步的編程組件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著極為簡單的邏輯關(guān)系。在順序功能圖中用矩形方塊表示步,一般用代表該步的編程組件的組件號作為步的代號，如SO、MO等，這樣設(shè)計(jì)梯形圖時比較方便2.初始步與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步，初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待起動命令的相對靜止的狀態(tài).初始步用雙線方框表示，每一個順序功能圖至少應(yīng)該有一個初始步。3.活動步當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為“活動步”。步處于活動狀態(tài)時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行；處于不活動狀態(tài)時，相應(yīng)的非存儲型動作被停止執(zhí)行。4。有向連線在畫順序功能圖時,將代表各步的方框按它們成為活動步的先后次序順序排列，并用又向線將它們連接起來.步的活動狀態(tài)習(xí)慣的進(jìn)展方向是從事從上到下或從左到右，在兩個方向有向連線上的箭頭可以省略.5。轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開。步的活動狀態(tài)的進(jìn)展是有轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來完成的，并與控制過程的發(fā)展相適應(yīng).6。轉(zhuǎn)換條件是系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件可以是外部的輸入信號;也可以是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號，如計(jì)時器、計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)地接同等，轉(zhuǎn)換條件還可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。順序控制設(shè)計(jì)法用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程組件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程組件控制PLC的歌輸入繼電器。5。1.2順序功能圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本原則1．轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件在順序功能圖中.步的活動狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來完成的。轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)必須同時滿足兩個條件:（1)該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動步。（2）相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。2．轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作(1）使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬?。?）使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的前級步都變?yōu)椴换顒硬健＾D(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則是根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖的基礎(chǔ).在梯形圖中,用編程組件代表步，當(dāng)某步為活動步時，該步對應(yīng)的編程組件為1狀態(tài)。5。2I/O端地址分配表PLC輸入輸出端地址分配情況如表5.1所示。表5.1I/O分配表輸入輸出功能地址功能地址手動控制開關(guān)SA10.00夾緊閥YV1200。01單周期控制開關(guān)SA20.01拔銷閥YV2200。02連續(xù)控制開關(guān)SA30。02右滑臺快進(jìn)YV3200。03啟動按鈕SB10.03右滑臺快退YV4200。04停止按鈕SB20.04左滑臺快進(jìn)YV5200。05左限位SQ10。05左滑臺快退YV6200.06右限位SQ20。06插銷閥YV7200。07松開閥YV8200。08右動力頭線圈KM1201。01左動力頭線圈KM2201。02聲報(bào)警HA201.03光報(bào)警HI201。045.2.1使用起保停電路的編程方法圖5.1中的步M1、M2和M3是順序功能圖中順序相連的3步，X1是步M1之前的轉(zhuǎn)換條件。M1對應(yīng)的步為活動步時,M1為ON。該步之后的轉(zhuǎn)換條件X