《基于PLC的立式車(chē)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》13000字（論文）

基于PLC的立式車(chē)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：隨著時(shí)代飛速的發(fā)展，催生的我國(guó)機(jī)床加工設(shè)備的現(xiàn)代化。立式車(chē)床屬于機(jī)電設(shè)備，但傳統(tǒng)的車(chē)床已經(jīng)不能滿(mǎn)足于人們對(duì)高品質(zhì)的追求，促使愈來(lái)愈多的人們花大量的金錢(qián)和精力對(duì)老式的車(chē)床進(jìn)行改造，這時(shí)PLC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為傳統(tǒng)車(chē)床設(shè)備的技術(shù)提供了強(qiáng)大的資源基礎(chǔ)。利用PLC對(duì)立式車(chē)床控制系統(tǒng)的改造，使車(chē)床的加工和運(yùn)行的精度得到顯著的提升，也減少了機(jī)床的故障，提高了編程的效率，得到了良好的結(jié)果，利用PLC對(duì)立式車(chē)床電氣系統(tǒng)的改造已成為各種企業(yè)的一種追求。應(yīng)用PLC后，機(jī)床的生產(chǎn)效率得到了顯著的提升，也大大減少了人的工作量。本論文將以PLC為核心部件，對(duì)立式車(chē)床的電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，講述立式車(chē)床PLC的改造方案與應(yīng)用技術(shù)，并對(duì)PLC產(chǎn)生的背景也發(fā)展前景做簡(jiǎn)單的介紹。本文將簡(jiǎn)單的實(shí)例的介紹PLCfx-on對(duì)立式C5116A車(chē)床電氣系統(tǒng)的各種控制元件進(jìn)行系統(tǒng)改造和硬件設(shè)計(jì)的一個(gè)全過(guò)程,敘述立式PLC車(chē)床控制電氣系統(tǒng)的軟、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì),程序中主要采用基本的控制指令程序來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的順序控制,達(dá)到了自動(dòng)控制程序、手動(dòng)控制程序與人工操作控制面板內(nèi)部的控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)測(cè)量等控制元件的較好綜合組成和相互結(jié)合,取得了良好的實(shí)際應(yīng)用實(shí)現(xiàn)效果。另外,對(duì)于音頻調(diào)試的操作過(guò)程和實(shí)際調(diào)試實(shí)驗(yàn)成果也分別進(jìn)行了詳細(xì)闡述。最后總結(jié)，PLC必將不斷的推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化的建設(shè)，也是我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的必經(jīng)之路。關(guān)鍵詞：PLC；立式車(chē)床；控制系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u95411緒論 3290011.1研究背景及意義 332661.2發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀 347261.3本文的主要研究?jī)?nèi)容 4135501.3.1本課題研究的內(nèi)容 4161191.3.2具體任務(wù) 5266222控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本理論 613362.1C5116A立式車(chē)床簡(jiǎn)介 6107102.2零件加工工藝及機(jī)床動(dòng)作要求動(dòng)作 7311492.3電氣原理 837182.4立式車(chē)床動(dòng)作流程圖 9258052.5

C5116A立式車(chē)床電氣控制方案 10321812.6控制方案總體設(shè)計(jì) 1244042控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 13265612.1PLC技術(shù) 13281402.2PLC控制優(yōu)勢(shì) 1573392.3PLC選型 15192493.3.1功能的選擇 17313233.3.2I／0點(diǎn)的估算 1794323.3.3容量的選擇 1712493.3.4PLC控制器基本組成結(jié)構(gòu)示意圖 18286663.4輸入輸出分配表 18204823.4.1輸入分配表 19171823.4.2輸出分配表 1927203.5外部接線(xiàn)圖 205884控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22242234.1軟件編程子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 22137764.2PLC編程語(yǔ)言的形式 2323544.3梯形圖編輯功能實(shí)現(xiàn) 23276114.4設(shè)計(jì)梯形圖 23139274.4.1、主軸運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn) 24169314.4.2工作臺(tái)點(diǎn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn) 251434.4.3刀架控制實(shí)現(xiàn) 2520976結(jié)束語(yǔ) 2731762參考文獻(xiàn) 28緒論研究背景及意義隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步,我國(guó)已經(jīng)發(fā)展成為了新型工業(yè)機(jī)械制造的大國(guó),在這樣的背景下給了我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展帶來(lái)了很多新的機(jī)遇,同時(shí)還促使了我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)發(fā)展面臨著很多新的挑戰(zhàn)?？v觀(guān)目前我國(guó)的各類(lèi)機(jī)械制造工程技術(shù)行業(yè),大多數(shù)機(jī)械制造工程技術(shù)行業(yè)的機(jī)械生產(chǎn)和加工設(shè)備絕大多數(shù)都是傳統(tǒng)機(jī)床。這些陳舊的機(jī)床所存在的明顯問(wèn)題就是:能耗較高、效率較低。用這些陳舊的機(jī)床經(jīng)過(guò)加工制作出來(lái)的產(chǎn)品普遍會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題就是:質(zhì)量較差、成本較高、成效慢,必須讓整個(gè)我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)的產(chǎn)品都取得重大的技術(shù)突破,而傳統(tǒng)的車(chē)床直接影響著整個(gè)機(jī)械制造企業(yè)的健康生存和快速發(fā)展,并且不具有先進(jìn)的加工技術(shù)手段,是不太有希望在今后的激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中繼續(xù)生存下來(lái)的,所以對(duì)于生產(chǎn)工藝的更高技術(shù)要求及對(duì)于市場(chǎng)的需求就會(huì)催生了推動(dòng)了我國(guó)機(jī)床零部件加工技術(shù)裝備的現(xiàn)代化。

在各種機(jī)械工業(yè)中的電氣控制大多數(shù)時(shí)都是直接通過(guò)采用plc來(lái)對(duì)其操作進(jìn)行電動(dòng)化的控制,顛覆了我們以前對(duì)于人為電動(dòng)控制及其操作原理方式的傳統(tǒng)意義上的認(rèn)識(shí),它的主要特點(diǎn)之一是操作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格也相對(duì)低廉,不僅如此能夠很好地達(dá)到滿(mǎn)足我們的在日常生活過(guò)程中的使用需求,即使是在各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中也是如此,也都能夠發(fā)現(xiàn)他的存在。

這些年來(lái)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,企業(yè)為了更好地跟上這個(gè)社會(huì)的步伐,為了更好地滿(mǎn)足這個(gè)社會(huì)生產(chǎn)的需求,越來(lái)越多的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始把自動(dòng)化工藝和生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用于相應(yīng)的領(lǐng)域。1.2發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀我國(guó)進(jìn)行對(duì)立式自動(dòng)機(jī)床的技術(shù)研究最早期的是在上世紀(jì)70年代,由中國(guó)沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)進(jìn)行自主開(kāi)發(fā)研制并市場(chǎng)推銷(xiāo)之后生產(chǎn)制造出第一臺(tái)立式自動(dòng)車(chē)床。歷時(shí)30多年的研發(fā)應(yīng)用,產(chǎn)生了以通用經(jīng)濟(jì)型立式自動(dòng)數(shù)控車(chē)床,質(zhì)量穩(wěn)定可靠,基本上都已經(jīng)能夠完全達(dá)到國(guó)際用戶(hù)普遍認(rèn)可,但是在高技術(shù)層次上則主要上還是完全依賴(lài)于外國(guó)進(jìn)口或者是合資廠(chǎng)家制造。據(jù)2016年財(cái)政部國(guó)際相關(guān)貿(mào)易數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告數(shù)據(jù)顯示,2014年同期我國(guó)對(duì)大型機(jī)床和電動(dòng)工具等各類(lèi)進(jìn)口商品的對(duì)外進(jìn)口162億美元,同比上年同期增長(zhǎng)8.8%,且2014年同期我國(guó)對(duì)外進(jìn)口大型機(jī)床在當(dāng)年全球工具市場(chǎng)的進(jìn)口份額為35.3%,而2013年則大約為31.7%。雖然我國(guó)是世界上機(jī)床總產(chǎn)量最高的國(guó)家,但它們?cè)趪?guó)際競(jìng)爭(zhēng)和全球市場(chǎng)中也沒(méi)有得到優(yōu)勢(shì)。

盡管近些年國(guó)內(nèi)也已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)和自主研制生產(chǎn)出一些中高檔立式自動(dòng)數(shù)控車(chē)床,如立式車(chē)床銑削中心,車(chē)銑加工中心等各種復(fù)合型自動(dòng)數(shù)控車(chē)床,也已經(jīng)初步形成了一些較具規(guī)?；能?chē)床產(chǎn)業(yè),但國(guó)內(nèi)中高檔立式自動(dòng)數(shù)控車(chē)床在其生產(chǎn)發(fā)展的整個(gè)歷程中所做的迫切需要能夠做到的不僅僅只是一種機(jī)床技術(shù)革新,更多意義地說(shuō)它還是必須嚴(yán)格要求它們能夠獲得國(guó)內(nèi)外廣大機(jī)床用戶(hù)的高度青睞和廣泛認(rèn)可?？傮w而言,與國(guó)外產(chǎn)業(yè)相比,國(guó)內(nèi)高端數(shù)控車(chē)床的產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體情況仍然依舊存在不小的發(fā)展落腳點(diǎn)和發(fā)展差距,主要原因體現(xiàn)在中低端車(chē)床產(chǎn)品的生產(chǎn)能力嚴(yán)重出現(xiàn)過(guò)剩,高檔高端產(chǎn)品的生產(chǎn)能力嚴(yán)重不足;高端產(chǎn)品的工作可靠性和對(duì)于工作精度的精確控制能力還仍然有待不斷改善,功能車(chē)床零件產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢等一些問(wèn)題。1.3本文的主要研究?jī)?nèi)容1.3.1本課題研究的內(nèi)容本次學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)目標(biāo)也就是在畢業(yè)工程中能夠綜合掌握應(yīng)用以往自己日常學(xué)習(xí)業(yè)余時(shí)間所需要掌握的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí),應(yīng)用新的plc軟件完成了對(duì)plc650立式電動(dòng)車(chē)床的內(nèi)部電氣控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)設(shè)計(jì)改造,主要以下是通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)床主軸的自動(dòng)控制,刀架內(nèi)部電機(jī)自動(dòng)機(jī)的挑選和對(duì)刀位的自動(dòng)控制以及對(duì)車(chē)床冷卻系統(tǒng)電機(jī)的快速啟動(dòng)和電機(jī)停止時(shí)的控制等多種驅(qū)動(dòng)方式來(lái)作為主要基礎(chǔ)應(yīng)用來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)立式車(chē)床的內(nèi)部伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制。首先,對(duì)所有經(jīng)過(guò)升級(jí)改造的ccc5116a設(shè)計(jì)元器件分別進(jìn)行了一次基于電氣控制的自動(dòng)設(shè)計(jì),確保了該設(shè)計(jì)元器件在低溫高壓工作條件下完全能夠正常進(jìn)行供電,從而基本實(shí)現(xiàn)了電氣控制系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行工作;之后我們對(duì)各種可編程式的邏輯器和控制器分別進(jìn)行了軟件選型,i/o口的重新分配,并以梯形圖的表示形式重新編制了整個(gè)控制操作程序;然后,建立了一個(gè)人機(jī)相應(yīng)的自動(dòng)人機(jī)交互操作界面,并對(duì)一個(gè)觸摸屏觸控顯示器的軟硬件功能結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了簡(jiǎn)單的軟件選型與設(shè)計(jì)說(shuō)明,并對(duì)一個(gè)觸摸屏自動(dòng)操縱控制面板上的每個(gè)畫(huà)面位置進(jìn)行了自動(dòng)設(shè)計(jì);最后,采用的是計(jì)算機(jī)自動(dòng)仿真的一種技術(shù)形式,對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)都分別進(jìn)行了人機(jī)仿真和進(jìn)行測(cè)試,確保了每個(gè)操作環(huán)節(jié)的正確性在執(zhí)行和對(duì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的每個(gè)地方進(jìn)行做出了相應(yīng)調(diào)整,直到系統(tǒng)操作者完全能夠根據(jù)其實(shí)際需求從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)和民用機(jī)械的正確控制。

1.3.2具體任務(wù)

1.審定(編制)設(shè)備改造的方案,對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行改造后測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)估,分析C5116A的功能和各個(gè)主要功能之間的邏輯關(guān)系,并最終確定了一個(gè)整體系統(tǒng)的可靠性和控制措施。2.研究與收集了相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)資料,實(shí)現(xiàn)了電氣控制模塊的控制,畫(huà)出了一個(gè)整體的電氣控制示意圖。

3.PLC軟硬件的自動(dòng)設(shè)計(jì),對(duì)各個(gè)控制程序模塊的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了自動(dòng)選型和優(yōu)化設(shè)計(jì),并通過(guò)多種自動(dòng)化的軟件編程設(shè)計(jì)方式自動(dòng)進(jìn)行了控制程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？偨Y(jié):本章首先闡述了我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的前景,綜合這些知識(shí)大膽地分析出了自己的一些獨(dú)特的見(jiàn)解,最后又闡述了這個(gè)研究課題的具體控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容及其所需要的設(shè)計(jì)技術(shù),并且隨后推出了具體的方案。

2控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本理論2.1C5116A立式車(chē)床簡(jiǎn)介本章對(duì)于控制系統(tǒng)涉及到的普通車(chē)床C5116A進(jìn)行了簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和功能介紹,并結(jié)合C5116A電氣控制原理圖對(duì)其控制方式進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。之后,則對(duì)控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)進(jìn)行了規(guī)劃,并明確了各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的具體任務(wù)。C5116A立式自動(dòng)車(chē)床加工是一種主要屬于中小型采用不銹鋼的各種不同軸類(lèi)、盤(pán)式各種等級(jí)的車(chē)床加工,主要是適用于各種所需的車(chē)床操作制動(dòng)功能。它包括刀架主軸自動(dòng)定位變速、主軸固定制動(dòng)、刀架旋轉(zhuǎn)位置自動(dòng)選擇、刀速自動(dòng)定位調(diào)整、進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)時(shí)間和旋轉(zhuǎn)方向自動(dòng)定位調(diào)整、橫梁自動(dòng)移位固定運(yùn)動(dòng)、橫梁移位放松、縱橋自動(dòng)加緊等。圖2-1C5116A立式車(chē)床結(jié)構(gòu)示意圖1-回轉(zhuǎn)工作臺(tái)床身2-立柱導(dǎo)軌3-橫梁4-聯(lián)系梁5-垂直刀架6-側(cè)刀架7-控制按鈕站8-基礎(chǔ)9-調(diào)整墊鐵10-地腳螺栓11-框式水平儀12-百分表13-平平尺14-檢測(cè)用等高墊鐵15-內(nèi)徑千分尺16-左立柱中心基準(zhǔn)17-右立柱中心基準(zhǔn)18-回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心基準(zhǔn)2.1.1C5116A立式車(chē)床的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)參數(shù)為了使機(jī)械手臂能夠精確地切削到理想的工件表面,車(chē)床在機(jī)械上的運(yùn)動(dòng)主要被劃分為兩種,即工件的主運(yùn)動(dòng)，主要是以工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主；第二個(gè)則是刀具的移動(dòng),為主軸上的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)切削目標(biāo)的基礎(chǔ)性運(yùn)動(dòng),速度快并且需要消耗的功率多。相對(duì)而言,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向并沒(méi)有保持固定,可以說(shuō)它既是平行的工件軸線(xiàn),也可以說(shuō)它是垂直的工件軸線(xiàn),甚至它們都可以在某個(gè)方向上與中心線(xiàn)之間呈一定的角度或曲線(xiàn)來(lái)運(yùn)動(dòng),它們的運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較低,消耗的驅(qū)動(dòng)力也比較少。該機(jī)械車(chē)床的技術(shù)參數(shù)列表如下:表2-1立式車(chē)床C5116A的基本參數(shù)項(xiàng)目單位規(guī)格最大車(chē)削直徑mm1600最大工件高度mm1200最大工件重量t8刀架最大切削力KN20工作臺(tái)最大扭矩knm20工作臺(tái)轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)兩檔無(wú)極工作臺(tái)轉(zhuǎn)速范圍r/min5~200刀架形式

T形滑枕五工位手動(dòng)刀臺(tái)換刀方式

手動(dòng)換刀進(jìn)給量范圍mm/min1~5002.2零件加工工藝及機(jī)床動(dòng)作要求動(dòng)作這種加工立車(chē)的主要用途是專(zhuān)門(mén)用于針對(duì)通用汽車(chē)和電動(dòng)拖拉機(jī)上的半軸軸套和齒輪傳動(dòng)材料盒內(nèi)的立車(chē)箱體中一些毛坯零件做出的粗切、精剪、鏜孔、倒角等的加工操作車(chē)床的各種高速移動(dòng)和工作方式的主要應(yīng)用包括:一個(gè)帶動(dòng)車(chē)床的一個(gè)高速主軸移動(dòng)可以同時(shí)地帶動(dòng)多個(gè)工件對(duì)其進(jìn)行開(kāi)關(guān)、運(yùn)轉(zhuǎn)、制動(dòng),左刀架高速移動(dòng)快進(jìn)、工作持續(xù)時(shí)間快速慢進(jìn)、快出速退,右和左刀架高速移動(dòng)橫向向左移動(dòng)高速快進(jìn)、工作持續(xù)時(shí)間快速慢進(jìn)、縱向向右移動(dòng)快出速退,右和左刀架各種高速位移方式縱向、作業(yè)持續(xù)時(shí)間的快速慢進(jìn)和迅猛退。該三種類(lèi)型的專(zhuān)用車(chē)床內(nèi)部傳動(dòng)裝備主要有一臺(tái)油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī),刀架的每次進(jìn)給由一臺(tái)大型液壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),在一臺(tái)電磁閥和一臺(tái)自動(dòng)控制專(zhuān)用電器的共同進(jìn)行聯(lián)合動(dòng)作驅(qū)動(dòng)和相互控制下,三種類(lèi)型刀架都可以能根據(jù)不同的車(chē)床零件所相應(yīng)和對(duì)應(yīng)的車(chē)床生產(chǎn)工藝技術(shù)要求,合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制選用車(chē)床所需的一個(gè)多次循環(huán)進(jìn)給動(dòng)作,并能單獨(dú)、順序地對(duì)每個(gè)刀架依次進(jìn)行進(jìn)給切削,每個(gè)大型刀架的進(jìn)給動(dòng)作由一臺(tái)自動(dòng)操縱控制面板和一個(gè)自動(dòng)行程開(kāi)關(guān)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行控制,而且每個(gè)刀架的每次進(jìn)給切削速度則主要是通過(guò)一臺(tái)大型液壓電機(jī)傳感器系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行控制。調(diào)速螺旋閥系統(tǒng)可以按照不同工藝設(shè)計(jì)要求隨時(shí)進(jìn)行無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)速調(diào)整。4.調(diào)整的操作方式:為了能夠便于車(chē)床用戶(hù)自己手動(dòng)調(diào)整三刀架對(duì)某些車(chē)床各個(gè)機(jī)械零部件的傳動(dòng)位置,應(yīng)該分別設(shè)計(jì)一個(gè)單獨(dú)手動(dòng)控制的供電環(huán)節(jié),使各個(gè)自動(dòng)執(zhí)行器和各個(gè)機(jī)械傳動(dòng)元件單獨(dú)同時(shí)得到自動(dòng)供電,以便于實(shí)現(xiàn)對(duì)某些大型機(jī)械元件車(chē)床各個(gè)零部件的單獨(dú)手動(dòng)控制,這里主要重點(diǎn)說(shuō)明的就是對(duì)三刀架上的位置可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。

5.循環(huán)的操作過(guò)程:首先需要啟動(dòng)液壓油泵和發(fā)電機(jī)→手動(dòng)調(diào)節(jié)各工件刀架的工作位置→左一刀→右一刀→左二刀→右二刀→手動(dòng)上刀一手動(dòng)返回工件到最初的工作位置2.3電氣原理C5116A型立式傳動(dòng)車(chē)床主機(jī)采用了由三菱公司FX-onPLC所組成的交流控制傳動(dòng)系統(tǒng),在其兩個(gè)主控制電路中一共分別設(shè)置了一到兩臺(tái)大型液壓泵交流電動(dòng)機(jī),m1是一臺(tái)大型液壓泵直流電動(dòng)機(jī),由一個(gè)交流機(jī)電接觸控制器KMI進(jìn)行交流控制,向每臺(tái)液壓泵和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備提供額定壓力和燃油。m2為一臺(tái)主軸式調(diào)速電動(dòng)機(jī),由一臺(tái)交流電非接觸控制器km2控制,帶動(dòng)電機(jī)主軸直接通電帶動(dòng)各個(gè)重要工件同時(shí)啟動(dòng)、運(yùn)行。由采用交流電非接觸控制器km3進(jìn)行自動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)了緊急停車(chē)自動(dòng)剎止。圖2-2電氣原理圖2.4立式車(chē)床動(dòng)作流程圖對(duì)立式車(chē)床的操作工藝需求進(jìn)行了分析,寫(xiě)出立式車(chē)床的操作流程框圖如下,以方便根據(jù)立車(chē)機(jī)的功能需要,進(jìn)行其PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.5

C5116A立式車(chē)床電氣控制方案C5116A立式電動(dòng)車(chē)床系統(tǒng)是由于采用各種繼電接觸器控制電路直接工作實(shí)現(xiàn)的一種電氣控制,控制處理系統(tǒng)主要采用各種硬線(xiàn)控制邏輯,利用各種電氣控制元件觸點(diǎn)之間的串聯(lián)來(lái)并聯(lián)或者連接通過(guò)硬線(xiàn)控制它們間的斷開(kāi)或者閉合方式來(lái)直接可以實(shí)現(xiàn)各種電氣控制邏輯上的控制,接線(xiàn)復(fù)雜,體積和工作功耗都很大,且一旦控制系統(tǒng)基本建成后,想要在其中及時(shí)加入一些新功能或者說(shuō)只是對(duì)其自身原有的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)做出適當(dāng)?shù)膬?yōu)化調(diào)整,那么就可能會(huì)使其變得比較困難,因此,C5116A臥式電動(dòng)車(chē)床系統(tǒng)在實(shí)際使用時(shí)其靈活度與安全可靠的延伸性相對(duì)較低。圖2-3C5116A立式電氣控制原理圖M1作為主電動(dòng)機(jī),它分別驅(qū)動(dòng)著兩個(gè)主軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),及正反向驅(qū)動(dòng)。運(yùn)行過(guò)程是通過(guò)控制KM1,KM2兩個(gè)接觸器并聯(lián)來(lái)驅(qū)動(dòng)完成的,FR1為連接整流電路中的過(guò)載保護(hù)裝置,R為高壓限流過(guò)載保護(hù)電阻,KM3用于短路連過(guò)程中的高壓限流過(guò)載保護(hù)電阻。冷卻泵采用電動(dòng)機(jī)控制M2通過(guò)接觸器來(lái)控制km4實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)和泵的啟動(dòng)過(guò)載保護(hù)綜合控制,FR2為控制M2的開(kāi)關(guān)過(guò)載啟動(dòng)保護(hù)的熱繼電器?？焖倮鋮s電機(jī)M3,KM5接觸器電機(jī)可以控制快速冷卻電機(jī)M3的快速啟動(dòng)和暫停,由于電機(jī)M3的快速控制移動(dòng)模式也只有一種正反向快速旋轉(zhuǎn),其工作功能性與快速冷卻的快泵移動(dòng)電機(jī)的相近似,因此在本文的研究課題里將通過(guò)更換刀架上的一種刀位的自動(dòng)切換模式來(lái)對(duì)其進(jìn)行替代。2.6控制方案總體設(shè)計(jì)在使用C5116A立式車(chē)機(jī)床控制系統(tǒng)中,我們需要對(duì)機(jī)床主軸、刀架、橫梁等各個(gè)部件都要進(jìn)行自動(dòng)電氣化控制,C5116A立式車(chē)床的自動(dòng)電氣控制器的電機(jī)一共有7臺(tái),都采用了PLC的可編程自動(dòng)控制系統(tǒng)控制的,因此比較容易地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反向旋轉(zhuǎn)、自動(dòng)控制、從而決定刀具方向,以很好地達(dá)到了立式車(chē)床自動(dòng)加工的目的。圖2-3控制系統(tǒng)總體流程設(shè)計(jì)圖3控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1PLC技術(shù)PLC綜合了數(shù)字化和通訊技術(shù)并且適合在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化地工作的一種無(wú)線(xiàn)電控制器。plc技術(shù)雖然起源于繼電控制設(shè)備,但它又并非像繼電控制裝置那樣,通過(guò)對(duì)電路上的物理相互聯(lián)系及相關(guān)的連接方式來(lái)直接實(shí)現(xiàn)對(duì)邏輯的控制,PLC程序則直接實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的控制。這些諸多的優(yōu)點(diǎn)并不是可編程邏輯控制器能夠廣泛應(yīng)用的根本原因,這與它具有這些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)自身還擁有強(qiáng)大功能有關(guān)?？删幊痰倪壿嬁刂破髦饕哂羞壿嬤\(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)、步進(jìn)等功能,還可實(shí)現(xiàn)模/數(shù),數(shù)/模轉(zhuǎn)換,數(shù)字運(yùn)算處理以及通信聯(lián)網(wǎng),過(guò)程控制柜等。它還具有對(duì)故障進(jìn)行診斷,自自檢測(cè)的功能,能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障和進(jìn)行報(bào)警,使得操作者能夠做到及時(shí)地檢查和解決問(wèn)題。除這些基本功能外,它還包含了很多擴(kuò)展單元,對(duì)于各種情況下的輸入和輸出,開(kāi)關(guān)模擬量控制以及簡(jiǎn)單復(fù)雜系統(tǒng)中都能夠充分適用,而且,可編程的邏輯控制器本身具有體積小,質(zhì)量輕,功耗低,是目前實(shí)現(xiàn)機(jī)電結(jié)合一體化比較理想的控制裝置。市場(chǎng)前景好,我國(guó)也有不少的廠(chǎng)家進(jìn)行研制和生產(chǎn)過(guò)可編程邏輯控制器,但目前來(lái)說(shuō)并沒(méi)有擁有較大的影響力和占據(jù)市場(chǎng)較大份額的產(chǎn)品品牌出現(xiàn),可以說(shuō)我國(guó)可編程邏輯控制器市場(chǎng)幾乎都是國(guó)外品牌公司。3.3.1基礎(chǔ)知識(shí)PLC的基本概念以及定義方法很多。國(guó)際它主要是通過(guò)各種大量數(shù)字的、模擬的存儲(chǔ)方式直接進(jìn)行命令輸入和數(shù)據(jù)輸出,控制各種類(lèi)型的工程機(jī)械或者各種工藝設(shè)備生產(chǎn)中的過(guò)程"1?？删庉嫷某绦蚩刂破骷捌淦渌嚓P(guān)的控制設(shè)備,都應(yīng)該是站在應(yīng)按容易于與其他工業(yè)過(guò)程控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合、易于不斷完善和可以擴(kuò)展其基本功能的設(shè)計(jì)原理上來(lái)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。PLC系統(tǒng)硬件控制系統(tǒng)主要由一個(gè)CPU板、i/0板、顯示控制面板、內(nèi)存塊、電源等幾個(gè)主要模塊進(jìn)行組成,這些幾個(gè)模塊都需要可以根據(jù)一定的操作規(guī)則程序來(lái)進(jìn)行組合連接起來(lái)從而構(gòu)成系統(tǒng)PLC控制裝置。中央處理器控制模塊中的CPU是它是整個(gè)PLC的技術(shù)基礎(chǔ)和控制核心,起到了神經(jīng)中樞的主導(dǎo)功能,它不斷地從每個(gè)CPU中不斷采集新的輸入輸出信號(hào),執(zhí)行一個(gè)新的用戶(hù)程序,刷新整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)入輸出使其信號(hào)為。每套組件plc至少需要配備一個(gè)中央處理器控制模塊,用微機(jī)掃描的數(shù)據(jù)形式對(duì)其程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,以現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字輸入判斷設(shè)備輸出裝置實(shí)時(shí)發(fā)出的工作狀態(tài)或編程數(shù)據(jù),并將其數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)到系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)據(jù)寄存器中,同時(shí),診斷一個(gè)集成電源盒的PPLC內(nèi)部各個(gè)集成電路的正常功能工作運(yùn)行狀況及在進(jìn)行編程時(shí)可能發(fā)生的各種語(yǔ)法錯(cuò)誤。cpu一般由一個(gè)運(yùn)算器、控制器、寄存器和能夠?qū)崿F(xiàn)它們之間相互進(jìn)行聯(lián)系的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)、控制和處理狀態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)等幾個(gè)部分所組合構(gòu)成,這些數(shù)據(jù)集成器一般都必須是直接集成在一片新的芯片上。cpu控制單元也由外圍控制芯片、總線(xiàn)輸出接口和其他相關(guān)集成電路等多個(gè)部分共同組成。內(nèi)存主要目的是為了用來(lái)存放和存儲(chǔ)處理程序和系統(tǒng)數(shù)據(jù),它們通常是在lplc中不可或缺的一個(gè)重要部件組成的一部分。輸入輸出接口模塊(i/o接口模塊)它主要是介于PLC與工業(yè)電氣控制回路之間的一個(gè)控制接口,它主要是通過(guò)plc與整個(gè)工業(yè)電氣控制現(xiàn)場(chǎng)各種類(lèi)型控制信號(hào)的一個(gè)直接互聯(lián)和自動(dòng)連接。輸入電壓模塊把一個(gè)電信號(hào)電壓轉(zhuǎn)化后成為一個(gè)數(shù)字信號(hào)后直接送到一個(gè)PLC輸入系統(tǒng),輸出模塊就把這些數(shù)字信號(hào)把電轉(zhuǎn)化后成為數(shù)字電子電路信號(hào)后直接送到輸出設(shè)備。lc的基本概念以及定義方法很多。可編輯的程序控制器及其其它相關(guān)的控制設(shè)備,都應(yīng)該是站在應(yīng)按容易于與其他工業(yè)過(guò)程控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)相結(jié)合、易于不斷完善和可以擴(kuò)展其基本功能的設(shè)計(jì)原理上來(lái)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。plc系統(tǒng)硬件控制系統(tǒng)主要由一個(gè)cpu板、i/0板、顯示控制面板、內(nèi)存塊、電源等幾個(gè)主要模塊進(jìn)行組成,這些幾個(gè)模塊都需要可以根據(jù)一定的操作規(guī)則程序來(lái)進(jìn)行組合連接起來(lái)從而構(gòu)成系統(tǒng)PLC控制裝置[Iol。中央處理器控制模塊中的cpu是它是整個(gè)plc的技術(shù)基礎(chǔ)和控制核心,起到了神經(jīng)中樞的主導(dǎo)功能,它不斷地從每個(gè)cpu中不斷采集新的輸入輸出信號(hào),執(zhí)行一個(gè)新的用戶(hù)程序,刷新整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)入輸出使其信號(hào)為''''。每套組件plc至少需要配備一個(gè)中央處理器控制模塊,用微機(jī)掃描的數(shù)據(jù)形式對(duì)其程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,以現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字輸入判斷設(shè)備輸出裝置實(shí)時(shí)發(fā)出的工作狀態(tài)或編程數(shù)據(jù),并將其數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)到系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)據(jù)寄存器中,同時(shí),診斷一個(gè)集成電源盒的PPLC內(nèi)部各個(gè)集成電路的正常功能工作運(yùn)行狀況及在進(jìn)行編程時(shí)可能發(fā)生的各種語(yǔ)法錯(cuò)誤。cpu一般由一個(gè)運(yùn)算器、控制器、寄存器和能夠?qū)崿F(xiàn)它們之間相互進(jìn)行聯(lián)系的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)、控制和處理狀態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)等幾個(gè)部分所組合構(gòu)成,這些數(shù)據(jù)集成器一般都必須是直接集成在一片新的芯片上。CPU控制單元也由外圍控制芯片、總線(xiàn)輸出接口和其他相關(guān)集成電路等多個(gè)部分共同組成。內(nèi)存主要目的是為了用來(lái)存放和存儲(chǔ)處理程序和系統(tǒng)數(shù)據(jù),它們通常是在PLC中不可或缺的一個(gè)重要部件組成的一部分。輸入輸出接口模塊(i/o接口模塊)它主要是介于PLC與工業(yè)電氣控制回路之間的一個(gè)控制接口,它主要是通過(guò)PLC與整個(gè)工業(yè)電氣控制現(xiàn)場(chǎng)各種類(lèi)型控制信號(hào)的一個(gè)直接互聯(lián)和自動(dòng)連接。輸入電壓模塊把一個(gè)電信號(hào)電壓轉(zhuǎn)化后成為一個(gè)數(shù)字信號(hào)后直接送到一個(gè)PLC輸入系統(tǒng),輸出模塊就把這些數(shù)字信號(hào)把電轉(zhuǎn)化后成為數(shù)字電子電路信號(hào)后直接送到輸出設(shè)備。3.2PLC控制優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)的繼電器-接觸系統(tǒng)主要包括一些帶有觸點(diǎn)的電器(比如按鈕、繼電器、接觸器及快關(guān)等)。它具有價(jià)格低廉、線(xiàn)路簡(jiǎn)單等優(yōu)異特點(diǎn),得到了很多公司老板的喜愛(ài)。繼電器-接觸電氣控制這么多年以來(lái)分布在加工和生產(chǎn)的每一個(gè)角落中。而且不同款的PLC所適用的使用場(chǎng)合也不一樣但是傳統(tǒng)的繼電器-接觸系統(tǒng)也有著其難以避免的缺點(diǎn),就是復(fù)雜的工作環(huán)境中的時(shí)候,就需要應(yīng)用非常多的中間繼電器、時(shí)間繼電器等,如此一來(lái),就導(dǎo)致出現(xiàn)控制線(xiàn)路繁雜、器件數(shù)量太多,體積臃腫等問(wèn)題,這樣就使得在進(jìn)行檢修過(guò)程中需要聘請(qǐng)使用更多的技術(shù)人員,消耗了大量的人力資源?？删幊绦蚩刂破?主要是以電子計(jì)算機(jī)信息技術(shù)為主要理論基礎(chǔ),綜合了電子計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)等技術(shù)而逐步發(fā)展壯大起來(lái)的一種安全通用的工業(yè)化自動(dòng)化控制設(shè)備。它們均具備了工作可靠性高,靈活度大,使用簡(jiǎn)單,安裝便捷等技術(shù)優(yōu)勢(shì),這些技術(shù)優(yōu)勢(shì)讓PLC逐漸發(fā)展成為先進(jìn)、應(yīng)用勢(shì)頭最猛的現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制器。PLC的相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展,PLC的一些相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展得非常迅速,產(chǎn)品數(shù)量和種類(lèi)也變得越來(lái)越豐富。不同的器件類(lèi)型的PLC,其基本結(jié)構(gòu)形狀、編程方式、指令系統(tǒng)、性能、價(jià)格、容量等也與眾不一。而且不同款的PLC所適用的使用場(chǎng)合也不一樣。采用PLC技術(shù)對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng),可以有效地避免了傳統(tǒng)的繼電器-接觸儀電氣控制系統(tǒng)的線(xiàn)路設(shè)計(jì)和復(fù)雜性、器件使用數(shù)量多等一系列缺點(diǎn)。當(dāng)今社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展使得PLC逐漸地轉(zhuǎn)型為一種完全自動(dòng)化的生產(chǎn)和控制系統(tǒng)中所需要的一種必備裝置,它的應(yīng)用重要性也得到了越來(lái)越大。雖然PLC的繼電-接觸器控制系統(tǒng)本身具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì),但是PLC的一些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)卻剛好完全彌補(bǔ)了它們所控制的線(xiàn)路繁雜、穩(wěn)定性弱等缺點(diǎn)。有的PLC里面還擁有自動(dòng)診斷等各種防護(hù)措施,可以迅速查找到系統(tǒng)無(wú)法正常進(jìn)行工作的因。從而使其反應(yīng)的時(shí)間大大縮短、追溯反應(yīng)能力大大增強(qiáng),使系統(tǒng)更加可靠。3.3繼電器簡(jiǎn)介繼電器通常是一種由驅(qū)動(dòng)電機(jī)所控制的電子元件,它通常是廣泛指由于當(dāng)一個(gè)輸入量(其中包括電源激勵(lì))的頻率變化已經(jīng)完全達(dá)到所需要規(guī)定的頻率要求時(shí),在所有電氣信號(hào)輸出的控制電路中,它可以直接使得被動(dòng)的控量信號(hào)隨所有必需的輸入頻率變化發(fā)生一個(gè)可以預(yù)定義的階躍或一個(gè)相位的頻率變化。它既然是具有輸入控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(也許又叫進(jìn)出輸入控制回路)與被輸入控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(也許又叫進(jìn)入輸出控制回路)之間的相互控制驅(qū)動(dòng)。通常主要是被應(yīng)用在一種自動(dòng)化電流控制電路中,它實(shí)際上就是一種利用小的輸出電流信號(hào)來(lái)自動(dòng)控制最后一個(gè)大的輸出電流而不能進(jìn)行正常運(yùn)作的一種"自動(dòng)開(kāi)關(guān)"。故在各個(gè)控制電路上分別扮演了自動(dòng)動(dòng)態(tài)調(diào)整、安全自動(dòng)防護(hù)、交替自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制電路的重要角色。本文將選擇電磁閥繼電器來(lái)控制電路。在這種繼電器自動(dòng)控制管理系統(tǒng)中,要真正想很好地實(shí)現(xiàn)完成一個(gè)新的控制目標(biāo),就先必需由控制導(dǎo)線(xiàn)將各類(lèi)自動(dòng)輸入控制設(shè)備(驅(qū)動(dòng)按鈕、控制驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)、限位控制開(kāi)關(guān)、傳感器等)與若干中間自動(dòng)繼電器、時(shí)間自動(dòng)繼電器、計(jì)數(shù)器和繼電器等各個(gè)部分聯(lián)合組成的一個(gè)系列具有一定控制邏輯的自動(dòng)控制電路互相進(jìn)行連接,然后通過(guò)各類(lèi)輸出設(shè)備(例例如自動(dòng)接觸網(wǎng)、電磁閥等)的自動(dòng)執(zhí)行控制元件驅(qū)動(dòng)去通過(guò)檢測(cè)和執(zhí)行控制每一個(gè)輸入被控控制對(duì)象的異常動(dòng)作或者正常工作運(yùn)行,這種新的接線(xiàn)程序控制管理系統(tǒng)邏輯可以把它叫做一種接線(xiàn)程序控制管理系統(tǒng),所以在需要接線(xiàn)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)邏輯原理可以把它叫做一種接線(xiàn)程序控制系統(tǒng)邏輯,即控制輸入對(duì)于控制輸出的任何控制或者操縱及其作用都必須是可以通過(guò)"接線(xiàn)程序"來(lái)通過(guò)控制和執(zhí)行實(shí)現(xiàn)的。在這類(lèi)型的控制電路系統(tǒng)中,控制所受到要求的任何控制變更或者任何修改都必須經(jīng)過(guò)一次調(diào)整它是控制電路的一條軟硬件連接線(xiàn)。因此,雖然它的基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易懂,在當(dāng)前現(xiàn)代我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中被長(zhǎng)期廣泛地深入研究和廣泛應(yīng)用,但該類(lèi)控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)體積較大、移動(dòng)性和速度慢、功能單一、接線(xiàn)復(fù)雜、通用性和具體操作者的靈活性相對(duì)較低,已經(jīng)愈來(lái)越不能充分適應(yīng)當(dāng)前現(xiàn)代我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于機(jī)械生產(chǎn)流程及機(jī)械制造設(shè)備工藝比較復(fù)雜多變的工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用要求。圖2-1繼電器的原理圖3.4PLC選型3.4.1功能的選擇由于本車(chē)床僅采用開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制,無(wú)模擬測(cè)量控制,因此我們只需要在功能上考慮選擇一種采用帶模擬器進(jìn)行控制的PLC。但此PLC必須具備一定的功能指令和操作指令，此外還應(yīng)環(huán)境達(dá)到要求,溫度，濕度，防震，抗壓，抗干擾都要求在一定的范圍內(nèi)。技術(shù)上也有一定的要求，輸入電壓在24V左右，輸入的電流也不能過(guò)高，還應(yīng)保證光電耦合器隔離，無(wú)電壓觸點(diǎn)，或NPN集電極開(kāi)路晶體管。為此我們選擇三菱系列的PLC。目前

plc

系統(tǒng)已經(jīng)具備條件控制。是指用于plc的非指令控制取代繼電器觸點(diǎn)的并聯(lián)、串聯(lián)以及其他各種控制邏輯相互連接，進(jìn)行開(kāi)關(guān)的控制。而且plc既能在單臺(tái)設(shè)備的控制下進(jìn)行公司的批量生產(chǎn)，也能在多臺(tái)機(jī)器設(shè)備的控制情況下進(jìn)行。可用來(lái)測(cè)量溫度、壓力、等模擬量。

3.4.2I/0點(diǎn)的估算I/0分為輸出和輸入兩個(gè)部分，輸入部分主要是光電耦合器裝置，輸出接口為PLC的繼電器的部分。其中都是由發(fā)光二極管和發(fā)光三極管來(lái)控制的。該車(chē)床有輸入點(diǎn)32點(diǎn)，輸出點(diǎn)21點(diǎn)，即I／O總點(diǎn)數(shù)為53點(diǎn)?？紤]到系統(tǒng)功能的擴(kuò)展性，增加15％的冗余量。同時(shí)，由于負(fù)載為交流負(fù)載，因此選用繼電器輸出的PLC即可。3.4.3容量的選擇用戶(hù)程序容量=K×I／O點(diǎn)數(shù)，其中K=6,--12，取K=IO，則對(duì)立式車(chē)床C5116A型立車(chē)而言I／o=53，用戶(hù)程序容量=530字左右即可。3.4.4PLCD的選擇要選用的PLC必須具有性能穩(wěn)定，速度快，兼容性高，并在功能和邏輯方面具備一定的優(yōu)勢(shì)等各方面的特點(diǎn)。該可編程控制器是一種專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)適合在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算的機(jī)械設(shè)備?，F(xiàn)有的plc系列產(chǎn)品種類(lèi)繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但都是采用微處理器來(lái)作為核心的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，因此其結(jié)構(gòu)和實(shí)際運(yùn)行工作的原理也大體相同，硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工業(yè)微機(jī)相似。PLC系統(tǒng)需要具備的功能有條件控制，定時(shí)/自動(dòng)計(jì)數(shù)控制。綜上所述，我選擇的是三菱的FX-ON的PLC控制系統(tǒng)。3.4.5PLC控制器基本組成結(jié)構(gòu)示意圖圖3-1FX系列可編程邏輯控制器結(jié)構(gòu)示意圖3.5輸入輸出分配表PLC的輸入和輸出信號(hào)類(lèi)型主要分為三種，分別為：開(kāi)關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出接口控制單元：一端與輸入和輸出的映像接口寄存器進(jìn)行相連，另一端與被控制設(shè)備相連。由所有開(kāi)關(guān)組成傳統(tǒng)繼電一控制器控制系統(tǒng)的輸入部分。輸出部分包括電磁閥線(xiàn)圈，電源、照明等指示燈和控制電動(dòng)機(jī)的接觸器線(xiàn)圈。擴(kuò)展接口和通信接口；擴(kuò)展接口的作用是當(dāng)PLC原來(lái)自身不夠使用時(shí)通過(guò)它與另外增加的部分連接起來(lái)，使PLC的功能能夠滿(mǎn)足工作的需要，通信接口的作用是將內(nèi)外信息進(jìn)行相互交換。3.4.1輸入分配表圖3-1輸入分配表3.5.2輸出分配表圖3-2輸出分配表3.6外部接線(xiàn)圖控制系統(tǒng)的各種輸入/輸出和plc模型都是按照立式車(chē)床的基本要求而進(jìn)行選擇的,而現(xiàn)在的立式車(chē)床的外部電路則是按照輸入/輸出的地址信號(hào)分配表格式來(lái)進(jìn)行計(jì),經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算和設(shè)計(jì)得到的外部接線(xiàn)圖如下圖所示：圖3-3外部接線(xiàn)圖4控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件編程子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)PLC編程語(yǔ)言具有自己的特殊性,它不同于一般電腦的編程語(yǔ)言。PLC編程語(yǔ)言容易編寫(xiě),也容易調(diào)試?，F(xiàn)在市場(chǎng)上,沒(méi)有一套可以兼容不同廠(chǎng)家的軟件和編程語(yǔ)言。各個(gè)生產(chǎn)商的每一個(gè)產(chǎn)品都可以擁有自己的工業(yè)編程語(yǔ)言,但是不論什么樣子廠(chǎng)家的PLC,也不論什么樣子類(lèi)型的PLC,他們的編程語(yǔ)言有一些相同的特點(diǎn)。運(yùn)行操作控制電路由一個(gè)編程指令執(zhí)行語(yǔ)句表示并進(jìn)行信號(hào)處理,編程運(yùn)行控制電路信號(hào)經(jīng)過(guò)端口輸出,傳遞數(shù)據(jù)到編程控制電路后立即完成了對(duì)各種類(lèi)型機(jī)械傳動(dòng)裝置正常工作運(yùn)行的控制操作,軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行操作控制電路邏輯系統(tǒng)框架圖形及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下文所示。圖5-1軟件系統(tǒng)運(yùn)行邏輯框架圖4.2PLC編程語(yǔ)言的形式分析了新型立車(chē)輸送的基本生產(chǎn)工藝和應(yīng)用技術(shù)性能要求,分析了立車(chē)輸入、送出兩種特征。然后根據(jù)編制立車(chē)的各種基本動(dòng)作繪制流程圖,采用基本的操作指令再來(lái)進(jìn)行立車(chē)編制plc梯形圖,根據(jù)立車(chē)編程后的步驟圖再采用各種模塊化的操作方式再來(lái)進(jìn)行立車(chē)編程,一步一步,一個(gè)多功能軟件模塊化的逐級(jí)次的編制。PLC編程語(yǔ)言形式主要的輸出方式有兩種；1種是PLC的控制程序，PLC程序是PLC一系列指令語(yǔ)言的有序集合，控制PLC到達(dá)一系列的動(dòng)作流程，PLC程序的助記符一般采用英文縮寫(xiě)和阿拉伯?dāng)?shù)字的組合。2種是PLC的梯形圖，一種非常類(lèi)似于傳統(tǒng)的繼電器電氣控制驅(qū)動(dòng)回路中的電氣工作原理圖,電氣工程操作技術(shù)人員很容易對(duì)其理解。梯形圖形法是一種使用梯形連線(xiàn)將一個(gè)存在指令系統(tǒng)中的梯形圖形和符號(hào)進(jìn)行串聯(lián)在一起來(lái),組合而成到一個(gè)指令功能圖。它主要是一種用來(lái)分析描述指令PLC對(duì)其同時(shí)運(yùn)行各個(gè)指令的邏輯關(guān)系,實(shí)現(xiàn)的各種基本功能。4.3梯形圖編輯功能實(shí)現(xiàn)在PLC編程中梯形圖圖像編程技術(shù)是一種最常見(jiàn)的視圖編程技術(shù),用戶(hù)通過(guò)使用圖元進(jìn)行梯形圖的繪制,為了提高用戶(hù)對(duì)本軟件的適用程度,本軟件在設(shè)計(jì)中參考了三菱、西門(mén)子等企業(yè)提供的PLC編程工具的設(shè)計(jì)界面,并根據(jù)用戶(hù)的使用需求進(jìn)行了編輯界面的設(shè)計(jì)。梯形圖編程設(shè)計(jì)流程如圖5-2所示。4.4設(shè)計(jì)梯形圖4.4.1、主軸運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)1.主軸上的啟動(dòng)過(guò)程為:按下SB4的啟動(dòng)鍵,產(chǎn)生一個(gè)輸入,PLC輸入系統(tǒng)中x3通過(guò)外部連接線(xiàn)路可輔助接觸器M1，使M1自動(dòng)閉鎖并且?guī)щ?。與此同時(shí),延時(shí)接觸器上的T1也因?yàn)殚_(kāi)始自動(dòng)帶電而并且開(kāi)始自動(dòng)進(jìn)行正常延時(shí)計(jì)時(shí)。此時(shí)延時(shí)接觸器T1在不斷自動(dòng)計(jì),在連續(xù)延時(shí)一個(gè)計(jì)時(shí)的操作時(shí)間已經(jīng)基本到達(dá)后,T2斷開(kāi)，Y3失電,繼電器上的KM4斷電觸點(diǎn)自動(dòng)重新張開(kāi),此時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)還是處于閉合的狀態(tài),線(xiàn)圈上的Y2接通后也帶電,繼電器上的線(xiàn)圈KM5也因?yàn)樗慕油◣щ姸詣?dòng)被線(xiàn)圈吸合,此時(shí)正好使它是在一個(gè)縱向三角形接線(xiàn)的閉合狀態(tài)。主軸啟動(dòng)梯形圖主軸制動(dòng)控制過(guò)程如下：連續(xù)的按SB3按鈕，使繼電器X2觸點(diǎn)閉合，此時(shí)線(xiàn)圈T2開(kāi)始帶電，當(dāng)開(kāi)啟延時(shí)計(jì)時(shí)，延時(shí)1～2S后，T2觸點(diǎn)閉合，線(xiàn)圈Y4也得到電，導(dǎo)致接觸器KM5得電自動(dòng)閉合，以致于將把工作臺(tái)上的電動(dòng)機(jī)繞組送入直流電流電路中去，此時(shí)主軸開(kāi)始制動(dòng)；主軸制動(dòng)梯形圖4.4.2工作臺(tái)點(diǎn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)1.工作臺(tái)動(dòng)點(diǎn)控制，手動(dòng)按下SB5按鈕，接線(xiàn)圈X4接通Y1.Y3，此時(shí)Y1.Y3均已帶電，得到電后的繼電器KM2.KM4自動(dòng)吸合，達(dá)到在電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)目的。此時(shí)松開(kāi)SB5按鈕，工作臺(tái)上的電動(dòng)機(jī)立刻停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)達(dá)到實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的點(diǎn)動(dòng)控制。工作臺(tái)點(diǎn)動(dòng)梯形圖2.工作臺(tái)變速控制實(shí)現(xiàn)，即對(duì)工作臺(tái)的速度進(jìn)行有效的控制，工作臺(tái)變速控制的過(guò)程是，接通電源，使X5和線(xiàn)圈T4帶電，此時(shí)T4開(kāi)始自動(dòng)延時(shí)1.5S，當(dāng)滿(mǎn)足延時(shí)計(jì)數(shù)器C1的復(fù)位條件時(shí),常閉觸點(diǎn)M7迅速?gòu)?fù)位恢復(fù)到常閉狀態(tài)中去。從而對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行變速控制進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。工作臺(tái)變速梯形圖4.4.3刀架控制實(shí)現(xiàn)1.垂直刀架向左快速移動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)，將SA2開(kāi)關(guān)扳開(kāi)，使X30開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，外部接線(xiàn)接通使接觸器M2得電，M2帶電后常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Y11、Y27被接通，使KM10繼電器得電自動(dòng)吸合。此時(shí)按下SB7按鈕，使X6得電運(yùn)動(dòng)，YS線(xiàn)圈被接通帶電，使KM6繼電器帶電自動(dòng)吸合。垂直刀架快速被電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了立刀架向左快速移動(dòng)，當(dāng)松開(kāi)按鈕時(shí)，產(chǎn)生的信息輸入給PLC系統(tǒng)，PLC控制電動(dòng)機(jī)停止拖動(dòng)工作，刀架停止運(yùn)動(dòng)，至此實(shí)現(xiàn)了對(duì)刀架的控制。刀架快速左移控制梯形圖2.刀架控制運(yùn)動(dòng)的停止，首先使觸點(diǎn)Y6帶電后開(kāi)始接通線(xiàn)圈Y23，使其也帶電，從而控制電磁離合器自動(dòng)閉合，實(shí)現(xiàn)了垂直刀架的向右作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，按下SB8后，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)開(kāi)始停止。刀架控制梯形圖結(jié)束語(yǔ)本學(xué)期課題的基礎(chǔ)研究和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作已經(jīng)圓滿(mǎn)結(jié)束,在本次課題研究中我們分別采用了來(lái)自三菱產(chǎn)的fx- on系列的PLC和PLC控制系統(tǒng),經(jīng)過(guò)幾個(gè)月多的努力,完成了對(duì)C5116A立式車(chē)床的整套控制電路系統(tǒng)研究設(shè)計(jì),C5116A立式車(chē)床設(shè)備作為一種對(duì)機(jī)床自動(dòng)化制造水平和生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量要求很高的大型機(jī)械,一般被廣泛地用于應(yīng)用在各種冶金加工行業(yè),該系列控制電路系統(tǒng)的一個(gè)主集成電路主要組成包括了由C5116A立式機(jī)械車(chē)床的7臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)和一個(gè)零部件電路組成,控制電路主要組成包括電機(jī)plc、繼電器、接觸器等部分。

經(jīng)過(guò)這次全國(guó)大學(xué)生高校畢業(yè)設(shè)計(jì)工作理論和實(shí)際的實(shí)踐歷練,我在工作中收獲良多,在設(shè)計(jì)一個(gè)東西的時(shí)候需要考慮到這能不能使用到企業(yè)中并能不能給企業(yè)帶來(lái)效益,能不能推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展,在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)前要清晰的明白需要哪些準(zhǔn)備工作,對(duì)方案設(shè)計(jì)有一個(gè)總體規(guī)劃,知道從哪些方面入手,整個(gè)方案設(shè)計(jì)需要哪些步驟,同時(shí)也要熟練地運(yùn)用了本專(zhuān)業(yè)的一些設(shè)計(jì)軟件,在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷學(xué)習(xí)鞏固知識(shí)。

立式車(chē)床進(jìn)行電氣化改造后,功能優(yōu)于改造前的老機(jī)床,這主要是PLC的應(yīng)用簡(jiǎn)化了原有機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的控制線(xiàn)路,使接線(xiàn)簡(jiǎn)潔,改造后的PLC控制裝置可靠性提升。而且PLC控制系統(tǒng)在功能的擴(kuò)展方面具備很好的條件,靈活性提高,可以根據(jù)用戶(hù)的要求隨時(shí)增加或減少某些功能。也可以將最新的控制理論應(yīng)用到控制系統(tǒng)中去。立式機(jī)床在經(jīng)過(guò)了改造之后進(jìn)行的進(jìn)給式傳動(dòng)性能好、調(diào)速區(qū)間范圍廣、響應(yīng)速度快、機(jī)床的硬度得到了提高、加工的精度也得到了提高,電機(jī)效率提高,達(dá)到了節(jié)能目的。PLC作為一種安全、容易受到破壞的自動(dòng)控制設(shè)備,經(jīng)過(guò)改造的電氣控制系統(tǒng)在工作時(shí)其可靠性和穩(wěn)定程度均能夠得到很大的改善。

參考文獻(xiàn)[1]鐘順時(shí).天線(xiàn)理論與技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社.2011.[2]劉勇海.波導(dǎo)縫隙天線(xiàn)分析與仿真[D].成都:電子科