兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計

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1、 學(xué)號：學(xué)號： 畢業(yè)設(shè)計說明書畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目：設(shè)計題目：兩工位鉆孔、攻絲組合機(jī)床兩工位鉆孔、攻絲組合機(jī)床 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計 系系 部部 機(jī)械電子系機(jī)械電子系 專專 業(yè)業(yè) 機(jī)電一體化機(jī)電一體化 班班 級級 機(jī)電機(jī)電 102102 班班 姓姓 名名 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 20122012 年年 1010 月月 1717 日日河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書摘摘 要要本課題主要研究的是用PLC控制的兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床的運作。兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床經(jīng)系統(tǒng)通電后能自動完成工件的鉆孔和攻絲加工，此機(jī)床主要由床身、移動工作臺、夾具、鉆孔滑臺、鉆孔動力頭

2、、攻絲滑臺、攻絲動力頭、滑臺移動控制凸輪和液壓系統(tǒng)組成。工作臺的移動包括左移、右移及夾具的動作包括加緊和放松，鉆孔滑臺的移動包括前移和后移，均由液壓系統(tǒng)執(zhí)行，其中鉆孔滑臺和攻絲滑臺的移動是通過控制凸輪來控制滑臺移動液壓系統(tǒng)的液壓閥實現(xiàn)的，電氣系統(tǒng)不參與。只需啟動控制凸輪點擊即可，但要注意凸輪轉(zhuǎn)動的周期。該系統(tǒng)由 PLC 的控制，工作臺和滑臺的移動將嚴(yán)格的按規(guī)定的時序同步進(jìn)行，使兩種運動密切配合，提高實際生產(chǎn)的工作效率。關(guān)鍵詞 組合機(jī)床 PLC 控制 程序編程 調(diào)試 Abstract The main research of this paper is to use PLC to control

3、 the two position drilling combined machine tool operation. Two position drilling combined machine tool the system power can automatically complete the drilling and tapping machine, which is mainly composed of a bed body, movable bench, fixture, drilling, drilling, tapping power head slider slider,

4、tapping power head, slider mobile control cams and hydraulic system. Work bench mobile includes shift left, right and jig moves include a stepped up and relax, drilling the movement of the sliding platform includes forward and backward, implementation by the hydraulic system, wherein the drilling pl

5、atform and tapping the movement of the sliding platform is controlled by a cam to control a slider mobile hydraulic system hydraulic valve, electrical system does not participate in. Just start the control cam click, but attention should be paid to the cam rotation cycle. The system consists of a PL

6、C control, work station and the movement of the sliding platform will be strictly in accordance with the provisions of the timing synchronization, the two movement closely, improve production efficiency.I河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書Key words combination machine tool control procedures PLC programm

7、ing debugging目目 錄錄摘摘 要要.錯錯誤！未定義書簽。誤！未定義書簽。Abstract.I前言前言.（1）正正 文文1 組合機(jī)床設(shè)計簡介組合機(jī)床設(shè)計簡介1.1 組合機(jī)床加工方式.（2） 1.2 組合機(jī)床的發(fā)展.（2） 1.3 組合機(jī)床部件分類.（2）1.4 組合機(jī)床的發(fā)展.（3）1.5 在中小批量生產(chǎn)組合機(jī)床是如何應(yīng)用.（3）2 可編程控制器的概述可編程控制器的概述2.1 可編程控制器的由來.（4）2.2 可編程控制器的特點.(5)2.3 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域.(6)2.4 可編程控制器的發(fā)展趨勢.(6)2.5 PLC 的結(jié)構(gòu).(7)2.6 PLC 的基本技術(shù)特征.(9)3 兩

8、工位鉆孔攻絲組合機(jī)床的設(shè)計兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床的設(shè)計3.1 兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床示意圖.(10)3.2 兩工位鉆孔攻絲組合機(jī)床的控制要求.(11)3.3 動力滑臺液壓系統(tǒng)的工作原理.(13)3.4 液壓缸參數(shù)的計算.(14) 3.5 各液壓缸工作循環(huán)時的工作參數(shù)表.(16)3.6 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算.(18)II河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書3.7 組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計.(18)3.8 硬件接線圖設(shè)計.(19)3.9 軟件系統(tǒng)設(shè)計.(19)4 4 系統(tǒng)的調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試4.1 FXGP/WIN 軟件應(yīng)用.(21)4.2 上機(jī)調(diào)試步驟.(22)5 小小 結(jié)結(jié)

9、 .(23)致致 謝謝 .(24)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .(25)0河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書前言前言組合機(jī)床 transfer and unit machine 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ) 配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具 組成的半自動或自動專用機(jī)床。 二十世紀(jì) 70 年代以來 隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的發(fā)展 組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米1000毫米表面粗糙度可低達(dá)0.63微米鏜孔精度可達(dá)IT76級孔距精度可達(dá) 0.02微米。專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床

10、中某些部件因重復(fù)使用逐步發(fā)展成為通用部件因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 最早的組合機(jī)床是1911年在美國制成的用于加工汽車零件。初期各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具組成的半自動或自動專用機(jī)床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化可根據(jù)需要靈活配置

11、能縮短設(shè)計和制造周期。因此組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點 在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 并可 用以組成自動生產(chǎn)線。組合機(jī)床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時工件一般不旋轉(zhuǎn)由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進(jìn)給運動來實現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸 孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)由刀具作進(jìn)給運動也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件 ( 如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重 復(fù)使用逐步發(fā)展成為通用部件因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 1河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說

12、說明明書書 第一章 組合機(jī)床設(shè)計簡介組合機(jī)床（transfer and unit machine）組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機(jī)床。 1.1 組合機(jī)床加工方式組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對

13、進(jìn)給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 1.2 組合機(jī)床的發(fā)展史二十世紀(jì) 70 年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá) 0.05 毫米1000 毫米，表面粗糙度可低達(dá) 2.50.63 微米；鏜孔精度可達(dá)IT76 級，孔距精度可達(dá) O.03O.02 微米。專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步

14、發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953 年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 1.3 組合機(jī)床部件分類2河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機(jī)床提供主運動和進(jìn)給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。支承部

15、件是用以安裝動力滑臺、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等?？刂撇考怯靡钥刂茩C(jī)床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 1.4 組合機(jī)床的發(fā)展為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)

16、和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 1.5 在中小批量生產(chǎn)中組合機(jī)床是如何應(yīng)用的組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機(jī)床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。組合機(jī)床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時，工件

17、一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進(jìn)給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。3河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修

18、，1953 年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機(jī)床提供主運動和進(jìn)給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)

19、和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。第二章第二章 可編程控制器的概述可編程控制器的概述可編程序控制器是以微處理器為核心的工業(yè)自動控制通用裝置，其種類繁多，不同廠家的產(chǎn)品各有特點，且有一定的區(qū)別，但作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，可編程序控制器具有一定的共性。2.1 可編程序控制器的由來20 世紀(jì) 60 年代，人們曾試圖用小型計算機(jī)來實現(xiàn)工業(yè)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼接觸器控制，但因價格昂貴、輸入輸出電路布匹配、編程復(fù)雜等原因，而沒能得到推廣和應(yīng)用。60 年代末，美國通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)汽車型號不斷翻新的需要，提出需要有這樣一種靠在設(shè)備，即它的繼電控制系統(tǒng)設(shè)計周期短，更改容易，

20、接線簡單，成本低；它能把計算機(jī)的許多功能和繼電控制系統(tǒng)結(jié)合起來，但編程又比計算機(jī)簡單易學(xué)，操作方便；系統(tǒng)通用性強。4河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書1969 年美國 DEC 公司研制出第一臺可編程控制器，用在 GM 公司生產(chǎn)線上獲得成功。其后日本、德國等相繼引入，可編程控制器迅速發(fā)展起來。這一時期它主要用于順序控制。雖然也采用了計算機(jī)的設(shè)計思想，但實際上只能進(jìn)行邏輯控制，故稱為“可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Cntroller)” ，簡稱為PLC。2.2 可編程序控制器的特點 （1）抗干擾能力強，可靠性高 繼電接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干

21、擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸頭，使設(shè)備連線復(fù)雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動及觸頭在開閉時受電弧的損害大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而 PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和繁雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高。微機(jī)雖然具有很強的功能，但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾，電源波動，機(jī)械振動，溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機(jī)不能正常工作。而 PLC 在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊均采用了大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有精

22、確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施。所有這些使 PLC 具有較高的抗干擾能力，目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC，平均無故障時間都大大超過了 IEC 規(guī)定的 10 萬小時，有的甚至達(dá)到了幾十萬小時。 （2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、應(yīng)用靈活 PLC 產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，外圍模塊品種也多，可由各種組件靈組合成各種大小和不同要求的控制系活統(tǒng)。在 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在PLC 的端子上接入相應(yīng)的輸入、輸出信號線即可，不需要諸如繼電器之類的物理電子器件和大量而又繁雜的硬接線線路。當(dāng)控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)功能時，可以

23、用編程器在線或離線修改程序，修改接線的工作量是很小的。同一個PLC 裝置用于不同的控制對象，只是輸入、輸出組件和應(yīng)用軟件不同而已。 （3）編程方便，易于使用 PLC 是面向用戶的設(shè)備，PLC 的設(shè)計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖5河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書與繼電器原理圖相類似，直觀易懂，容易掌握，不需要專門的計算機(jī)知識和語言，深受現(xiàn)場電氣技術(shù)人員的歡迎，近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言，也稱功能圖，使編程更加簡單方便。 （4）功能完善，擴(kuò)展能力強 PLC 中含有數(shù)量巨大的用于開

24、關(guān)量處理的繼電器類軟元件，可輕松地實現(xiàn)大規(guī)模的開關(guān)量邏輯控制，這是一般的繼電器控制所不能實現(xiàn)的。PLC 內(nèi)部具有許多控制功能，能方便地實現(xiàn) D/A、A/D 轉(zhuǎn)換及 PID 運算，實現(xiàn)過程控制、數(shù)字控制等功能。PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，他不僅可以控制一臺單機(jī)，一條生產(chǎn)線，還可以控制一個機(jī)群，許多條生產(chǎn)線。他不但可以進(jìn)行現(xiàn)場控制，還可以用于遠(yuǎn)程控制。 （5）LC 控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便 PLC 中相當(dāng)于繼電接觸器系統(tǒng)中的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等“軟元件”數(shù)量巨大，硬軟件齊全，且為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，并已商品化，故可按性能、容量（輸入、輸出點數(shù)、內(nèi)存大?。┑冗x用組裝。又由于用軟件編程取代

25、了硬接線實現(xiàn)控制功能，使安裝接線工作量大大減小，設(shè)計人員只要有一臺 PLC 就可進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計并可在實驗室進(jìn)行模擬調(diào)試。而繼電接觸器系統(tǒng)需在現(xiàn)場調(diào)試，工作量大且繁難。（6）維修方便，維修工作量小 PLC 具有完善的自診斷，履歷情報存儲及監(jiān)視功能。對于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O 點的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過他可查出故障原因，便于迅速處理，及時排除。 （7）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，易于實現(xiàn)機(jī)電一體化。 由于 PLC 具有上述特點，使得 PLC 獲得極為廣泛的應(yīng)用。2.3 可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字量邏輯控制運動控制閉環(huán)過程控制數(shù)據(jù)處理通信聯(lián)網(wǎng)6河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)

26、學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書2.42.4 可編程序控制器的發(fā)展趨勢可編程序控制器的發(fā)展趨勢向高性能，高速度、大容量發(fā)展大力發(fā)展微型可編程序控制器大力開發(fā)智能型 lO 模塊和分布式 IO 子系統(tǒng)基于個人計算機(jī)的編程軟件取代手持式編程器可編程序控制器編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化可編程序控制器通信的易用化和“傻瓜化”可編程序控制器的軟件化與 Pc 化組態(tài)軟件引發(fā)的七位計算機(jī)編程革命 可編程序控制器與現(xiàn)場總線相結(jié)合2.5 PLC 的基本結(jié)構(gòu)目前 PLC 生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也各不相同，但其基本組成部分如圖 2.1所示。可以看出來，PLC 采用了典型的計算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括 CPU、RAM、ROM 和I/O

27、接口電路等。其內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如果把 PLC 看做一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)由“輸入變量PLC輸出變量”組成。外部各自開關(guān)信號、模擬信號以及傳感器檢測的各種信號均可作為 PLC 的輸入變量；它們經(jīng) PLC 外部輸入端子輸入到 PLC 內(nèi)部寄存器中，經(jīng) PLC 內(nèi)部邏輯運算或其它各種運算處理后送到到輸出端子，它們是 PLC 的輸出變量；由這些輸出變量對外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。因此也可以把 PLC 看做一個中間處理器或變換器，它將工業(yè)現(xiàn)場的歌種輸入變量轉(zhuǎn)換為能控制工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的各種輸出變量。7河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書系統(tǒng)程序應(yīng)用程序數(shù)據(jù)存儲器外部設(shè)備接

28、口I/O擴(kuò)展單元輸入接口輸出接口電磁閥電源編程器I/O擴(kuò)展單元.電磁線圈指示燈輸出設(shè)備CPU上位算計機(jī)圖形監(jiān)控系統(tǒng)打印機(jī)EPROM寫入器盒式磁帶機(jī)條碼判讀器.按鈕觸點限位開關(guān)輸入設(shè)備圖圖 2.12.1 PLCPLC 的典型結(jié)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)（1） CPUCPU 是計算機(jī)中央處理器的英文縮寫。CPU 一般由控制電路、運算器和寄存器組成。它作為整個 PLC 的核心，起著總指揮和總調(diào)度的作用。它主要完成以下功能：將輸入信號送入 PLC 中存儲起來按存放的先后順序取出用戶指令，進(jìn)行編譯完成用戶指令規(guī)定的各種操作將結(jié)果送到輸出端響應(yīng)各種外圍設(shè)備（如編程器、打印機(jī)等）的請求目前 PLC 中所用的 CPU 多為

29、單片機(jī)，在高檔機(jī)中已采用 16 位甚至 32 位的CPU。（2） 存儲器存儲器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量和其他一些信息。PLC 內(nèi)部存儲器有兩類：一類是 RAM（即隨機(jī)存取存儲器）可以隨時由 CPU 對它進(jìn)行讀出、寫入；一類是 ROM（即只讀存儲器） ，CPU 只能從中讀取而不能寫入。RAM 主要用來存放各種暫存的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及用戶程序。ROM 主要用來存放監(jiān)控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)，這些程序及數(shù)據(jù)在出廠時已固化在ROM 芯片中了。在 PLC 中，為了讀寫修改方便，其8河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書用戶程序通常是放在 RAM 中

30、。為了防止用戶的程序在 PLC 斷電時丟失，采用鋰電池保持，一般可以保持 5-10 年時間。（3） I/O 模塊輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡稱 I/O 模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和 CPU 模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。數(shù)字量（或開關(guān)量）輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的數(shù)字輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器，測速發(fā)電機(jī)和各種變送提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。數(shù)字量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、批示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備。模擬量輸出模塊用來控制

31、調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。CPU 模塊的工作電壓一般是 DC5V，而 PLC 的輸入/輸出信號電壓一般較高，如 DC5V 和 AC220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU 模塊中的元器件，或影響 PLC 的正常工作。在 I/O 模塊中，用光電耦合器、小型繼電器等器件來隔離外部輸入電路和負(fù)載。I/O 模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。（4） 電源PLC 電源一般指將外部交流電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換成滿足 PLC 中 CPU、存儲器、I/O 接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源或電源模塊。為避免電源干擾，接口電路的電源回路彼此相互獨立。（5） 編程工具編程工具用來生成用戶

32、程序，并對它進(jìn)行編輯、檢查和修改。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型 PLC 編程，或者用來現(xiàn)場調(diào)試和維修。使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實現(xiàn)不同的編程語言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC，也可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。可以用編程軟件設(shè)置 PLC 內(nèi)部的各種參數(shù)。通過通信，可以顯示梯形圖中觸9河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書點和線圈的通斷情況，以及運行時 PLC 內(nèi)部的各種參數(shù)，對于查找故障非常有用。（6） I/O 擴(kuò)展接口

33、若主機(jī)單元（帶有 CPU）的 I/O 點數(shù)不夠用，可以進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展，即通過I/O 擴(kuò)展接口電纜與 I/O 擴(kuò)展單元（不帶 CPU）相接，以擴(kuò)充 I/O 點數(shù)。A/D、D/A 單元一般也通過接口與主機(jī)單元相接。2.6 PLC 的基本技術(shù)特性（1） 輸入/輸出點數(shù)（即 I/O 點數(shù)） 這是 PLC 最重要的一項技術(shù)指標(biāo)。所謂 I/O 點數(shù)，即是 PLC 外部的輸入、輸出端子數(shù)。這些端子可以通過螺釘或電纜端口與外部設(shè)備相連，它直接決定了 PLC 能控制的輸入與輸出量的多少，即控制系規(guī)模的大小。（2） 程序容量 一般以 PLC 所能存放用戶程序的多少來衡量。在 PLC 中程序時按“步”存放的（一

34、條指令少則 1 步多則十幾步） ，一“步”占用了一個地址單元，一個地址單元占兩個字節(jié)。如日本三菱公司 F1 系列 PLC 的程序容量為 1000步，可以推知其程序容量為 2k 字節(jié)；FX2N 系列 PLC 的程序容量為 8000 步，16k字節(jié)。（3） 掃描速度 PLC 工作時時按照掃描周期進(jìn)行循環(huán)掃描的，所用掃描周期的長短決定了 PLC 的運行速度的快慢。因掃描周期的長短取決于多種因素，故一般用執(zhí)行 1000 步指令所需時間作為衡量 PLC 速度快慢的一項招標(biāo)，稱為掃描速度，單位為“ms/k” 。掃描速度有時也用執(zhí)行一步指令所需的時間來表示，單位為“s/步” 。（4）指令條數(shù) 這是衡量 PL

35、C 軟件功能強弱的主要指標(biāo)。PLC 具有的指令種類越多，說明其軟件功能越強。（5）內(nèi)部繼電器和寄存器 PLC 內(nèi)部有許多繼電器和寄存器，用以存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果、數(shù)據(jù)等，還有許多具有特殊功能的輔助繼電器和寄存器，如定時器、計數(shù)器、系統(tǒng)寄存器、索引寄存器等。用戶通過使用它們，可簡化整個系統(tǒng)的設(shè)計。因此內(nèi)部繼電器、寄存器的配置情況是衡量 PLC 硬件功能的一個指標(biāo)。10河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書（6）編程語言及編程手段 編程語言一般分為梯形圖、助記符語句表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、控制流程圖等幾類，不同廠家的 PLC 編程語言類型有所不同，語句也各異。編程手段主要指用何種編

36、程裝置，編程裝置一般分為手持式編程器和帶有相關(guān)軟件的計算機(jī)兩種。（7）高級（功能）模塊 PLC 除了主控模塊外，還可以配接各種高級模塊。主控模塊實現(xiàn)基本控制功能，高級模塊則可以實現(xiàn)某種特殊功能。高級模塊的種類及其功能的強弱常用來衡量 PLC 產(chǎn)品的技術(shù)水平高低。目前各廠家開發(fā)的高級模塊種類繁多，主要有以下一些：A/D、D/A、高速計數(shù)、高速脈沖輸出、PID 控制、模糊控制、運動控制、網(wǎng)絡(luò)通信以及各種物理量轉(zhuǎn)換模塊等這些高級模塊使PLC 不但能進(jìn)行開關(guān)量順序控制，而且能進(jìn)行模擬量控制以及精確的速度和定位控制，特別是網(wǎng)絡(luò)通信模塊的迅速發(fā)展，使得 PLC 可以充分的利用計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的資源，實現(xiàn)遠(yuǎn)程

37、監(jiān)控。第三章第三章 兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計 3.13.1 兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床示意圖如下兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床示意圖如下 3.23.2 兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床的控制要求兩工位攻絲鉆孔組合機(jī)床的控制要求 （1）工位鉆孔兩攻絲組合機(jī)床主要加工工藝及控制要求如下： 系統(tǒng)通電自11河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書動啟動液壓泵電機(jī)M1，若機(jī)床各部分在原位工作臺在鉆孔工位SQ1動作，鉆孔滑臺在原 位SQ2動作，攻絲滑臺在原位SQ3動作，并且液壓泵系統(tǒng)壓力正常壓力繼電器 PV 動作，原位指示燈HL1亮。將工件放在工作臺上按下啟動按鈕SB，夾緊電

38、磁閥YV1得電，液壓系統(tǒng)控制夾具將工件夾緊，與此同時控制凸輪電機(jī)M2得電運轉(zhuǎn)，當(dāng)夾緊限位SQ4動作后表明工件已經(jīng)被夾緊。 啟動鉆孔動力頭電機(jī)M3，且由于凸輪電機(jī)M2運轉(zhuǎn)控制凸輪控制相應(yīng)的液壓閥使鉆孔滑臺前移進(jìn)行鉆孔加工。當(dāng)鉆孔滑臺達(dá)到終點時SQ5動作，鉆孔滑臺自動后退到原位時停M3同時停止。等到鉆孔滑臺回到原位后，工作臺右移電磁閥YV2得電，液壓系統(tǒng)使工作臺 右移，當(dāng)工作臺到攻絲工位時限位開關(guān)SQ6動作工作臺停止。啟動攻絲動力頭電機(jī)M4正轉(zhuǎn)，攻絲滑臺開始前移進(jìn)行攻絲加工當(dāng)攻絲滑臺到終點時終點限位SQ7 動作，制動電磁閥DL得電，攻絲動力頭制動0.3S后攻絲動力頭電機(jī)M4反轉(zhuǎn)，同時攻絲滑臺由控制

39、凸輪控制使其自動后退。當(dāng)攻絲滑臺后退到原位時攻絲動力頭電機(jī)M4停，凸輪正好運轉(zhuǎn)一個周期凸輪電機(jī)M2停，延時3S后左移電磁閥YV3得電，工件臺左移到鉆孔工位時停。放松電磁閥YV4得電，放松工件放松限位SQ8動作后，停止放松。原位指示燈亮取下工件加工過程完成。注意：在加工過程中，應(yīng)啟動冷卻泵電機(jī) M5,供給冷卻液。兩個滑臺的移動，是通過控制凸輪來控制滑臺移動液壓系統(tǒng)的液壓閥實現(xiàn)的，電氣系統(tǒng)不參與。（只需啟動控制凸輪電機(jī) M2 即可。(3)電磁鐵行程閥動作順序圖電磁鐵行程閥液壓缸工作循環(huán)信號來源YV1YV2YV3YV4AB夾緊缸夾緊啟動按鈕 SB+-鉆孔快進(jìn)凸輪 M2運轉(zhuǎn)-鉆孔工進(jìn)行程閥A 動作-+

40、-鉆孔快退凸輪電機(jī)運轉(zhuǎn)-工作滑臺鉆孔滑-+-12河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書右移臺原位SQ2工作滑臺停止攻絲工位 SQ6-攻絲啟動并快進(jìn)凸輪電機(jī)運轉(zhuǎn)-攻絲工進(jìn)行程閥B 動作-+攻絲快退凸輪運轉(zhuǎn)-工作滑臺左移攻絲原位 SQ3動作-+-工作滑臺停止鉆孔工位 SQ1-放松工件放松限位 SQ8+-（4）動作循環(huán)圖（見附錄）（5）液壓系統(tǒng)原理圖（見附錄）3.3 動力滑臺液壓系統(tǒng)的工作原理1 夾緊按下啟動開關(guān) SB1，YV1 得電，電磁換向閥至右位。主油路：進(jìn)油箱過濾器單向閥三位四通電磁閥右位（YV1 得電）夾緊缸無桿腔。出油路：夾緊缸有桿腔三位四通電磁閥右位（YV1 得電

41、）油箱2 鉆孔啟動開關(guān) SB1，凸輪 M2 運轉(zhuǎn)，鉆孔 M3 啟動。主油路：快進(jìn) 油箱過濾器二位四通換向閥左位鉆缸無桿腔。出油路：鉆缸有桿腔二位四通換向閥左位油箱13河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書3 鉆孔工進(jìn)主油路： 油箱過濾器二位四通換向閥右位節(jié)流閥鉆缸無桿腔。出油路：鉆缸有桿腔二位四通換向閥右位油箱4 鉆孔后退當(dāng)鉆缸工進(jìn)將工件鉆好后，恰好凸輪進(jìn)入近行程，使二位四通換向閥換左位，使其后退。主油路： 油箱過濾器二位四通換向閥左位行程閥 A 右位鉆缸有桿腔。出油路：鉆缸無桿腔二位四通換向閥左位油箱5 工作滑臺右移當(dāng)鉆缸退回原位時，使 SQ2 動作，YV3 得電，同時

42、使 M3 失電工作滑臺右移主油路：進(jìn)油箱過濾器單向閥三位四通電磁閥右位（YV3 得電）缸的左邊有桿腔。出油路：缸的右邊有桿腔三位四通電磁閥右位（YV3 得電）油箱6 攻絲快進(jìn)當(dāng)工作滑臺到達(dá)攻絲工位時使限位開關(guān) SQ6 動作，工作臺停止，攻絲電機(jī) M4 啟動主油路：進(jìn)油箱過濾器二位四通換向閥左位缸的無桿腔。出油路：缸的有桿腔二位四通換向閥左位油箱7 攻絲工進(jìn)主油路：進(jìn)油箱過濾器二位四通換向閥左位節(jié)流閥缸的無桿腔。出油路：缸的有桿腔二位四通換向閥左位油箱8 攻絲后退分析：攻絲缸碰到限位開關(guān) SQ7 停止，電磁鐵 DL 制動 0.3s 后 M4 反轉(zhuǎn)使其后退主油路：進(jìn)油箱過濾器二位四通換向閥右位行程

43、閥 B 右位缸的無桿腔。出油路：缸的有桿腔二位四通換向閥右位油箱9 工作滑臺左移分析：當(dāng)攻絲缸回到原位，限位開關(guān) SQ3 動作，凸輪運轉(zhuǎn)一個周期停止，時間繼電器動作 3s 后使 YV2 得電，工作滑臺左移主油路：進(jìn)油箱過濾器單向閥三位四通電磁閥左位（YV2 得電）缸的右邊有桿腔。出油路：缸的左邊有桿腔三位四通電磁閥左位（YV2 得電）油箱10 松開工件分析：工作滑臺移動到原位，限位開關(guān) SQ1 動作，YV4 得電 YV1 斷電，工件松開14河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書主油路：進(jìn)油箱過濾器單向閥三位四通電磁閥左位（YV1 得電）夾緊缸無桿腔。出油路：夾緊缸有桿腔三

44、位四通電磁閥左位（YV1 得電）油箱3.4 液壓缸參數(shù)的計算1 夾緊缸的計算已知：最高加緊力為 2Mpa,G=4000N ,運動速度 V=1m/min，靜摩擦系數(shù)為 0.2，動摩擦系數(shù)為 0.1.有mpNDNDPNAPPaPmmmm2121161108 . 58004800480095. 0103 . 0選：由表 37-6 可取 D=63mm 由表 37-4 可取 d/D=0.5可得 d=29mm由表 37-7 可取 d=28mm 綜上所述 D=63mm d=28mm驗證：P= MPaDFwmAFwm27. 042且：( )41A2224dDA快進(jìn)：Fw=4000 N4001 . 0a125.

45、 0w4wm21MPDFAFPM快進(jìn)q=VA = 3.1L/min快進(jìn)1P =qP=1.34KWi102快退：Fw=4000 N4001 . 0a168. 0)(w4wm222MPdDFAFPM快退q=VA =2.5L/min快退2P =qP=0.7KWi102 2 鉆孔 攻絲滑臺計算已知 F=33832N V=1m/min 有平衡方程 min/1mV工進(jìn)min/m5快退快進(jìn)VV工進(jìn)由表 37-2 初選MPap4115河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書取 由表 37-4 取 d/D=0.595. 0m由公式的 D=106mm mDFw4且 D=106 又有 d/D=0

46、.5 可知 d=53mm由表 37-7 可取 D=100 d=56mm驗證: P=MPaAFmw5 . 41快進(jìn)：Fw= q=VA = 39L/minN400a53. 0w4wm21MPDFAFPM快進(jìn)快進(jìn)1P =qP=32.5KWi102工進(jìn)： NFW33832a405m1PAFPW工進(jìn)min/39q1LAV工進(jìn)工進(jìn)w735. 0qpiKP快退：Fw= q=VA =29L/minN400a019. 0)(w4wm222MPdDFAFPM快退快退2P =qP=0.9KWi1023 工作臺的計算已知：G=20000N V=100mm/min選： P=4MPa 靜摩擦系數(shù)為 0.295. 0m 且

47、 F =4000mwPFdD422wN40002 . 0 22200134. 0mdD由表 37-7 選的 D=60mm d=45mm快進(jìn) 快退：F =G0.1=2000N P= q=VA=0.012L/minwMPaAFmw7 . 13.5 各缸工作循環(huán)時的工作參數(shù)表（1）夾緊缸夾緊缸夾緊缸工作工作負(fù)載負(fù)載進(jìn)油壓力進(jìn)油壓力出油壓力出油壓力所需流量所需流量輸入功率輸入功率16河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書（2）攻絲和鉆孔缸（3）工作臺循環(huán)循環(huán)（N）(MPa)(Mpa)(L/min)(Kw)快進(jìn)快進(jìn)4000.13503.10.013快退快退4000.1680250.

48、009攻絲和鉆孔缸攻絲和鉆孔缸工作工作循環(huán)循環(huán)負(fù)載負(fù)載（N）進(jìn)油壓力進(jìn)油壓力(MPa)出油壓力出油壓力(MPa)所需流量所需流量(L/min)輸入功率輸入功率(Kw)快進(jìn)快進(jìn)4000.50390.325工進(jìn)工進(jìn)338324.509.80.735快退快退4000.0190290.009工作臺工作臺工作循工作循環(huán)環(huán)負(fù)載負(fù)載（N）進(jìn)油壓力進(jìn)油壓力(MPa)出油壓力出油壓力(MPa)所需流量所需流量(L/min)輸入功率輸入功率(Kw)17河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書液壓元件明細(xì)表序號元件名稱方案一通過的流量（L/min）1濾油器XU-C32100402液壓泵YB -5

49、01503三位四通電磁閥WE6E50/OBG26204單向閥A-F10D-D/BP175二位四通換向閥25DF3B-E10B-C23.56單向節(jié)流閥LA-F10D-C-2177行程閥2FRM5-17/517 液壓泵最大工作壓力： P =P(MPa) 且bPa5 . 0 MPP取 P =4.5+0.5=5MPab 確定液壓泵的流量： Q =KL()=1.239L/min=46.8L/minpQMax 根據(jù)上面的壓力和流量查產(chǎn)品樣本選用 YB-50 型的定量葉片泵。泵的額定壓力為 6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速為 960r/min. 油箱容積的選擇： V=(485)L=290L 3.6 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫

50、升驗算： 在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占用時間最長，所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進(jìn)階段造成的，故按工進(jìn)工況驗算溫升。 工進(jìn)時液壓泵的輸入功率： P =0.94Kw111qPP6078. 08 . 9105 . 46 工進(jìn)時液壓泵的輸出功率: P =FV=338321m/min=0.56KwL快進(jìn)快進(jìn)20001.700.0120.0003快退快退20001.700.0120.000318河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書 系統(tǒng)總的發(fā)熱功率= P - P =（0.94-0.56）Kw=0.38Kw1L 已知油箱容積為 V=290L=2901023m油箱金絲散熱面積 A=0.06

51、5=0.065=2.8m32V322902 t=KAPCKw5 .138 . 2101038. 03 且驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。且驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。3.73.7 組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計組合機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計（1）I/O 分配I/O 的分配有助于我們更好的理解題意，使編程過程不再復(fù)雜難懂。I/O 分配如表 3.1 所示:表 3.1 I/O 分配表輸入元件輸入點編號輸出元件輸出點編號壓力檢測 PVX011原點指示 HL1Y012鉆孔工位 SQ1X002液壓泵電機(jī) M1(KM1)Y001鉆孔滑臺原位 SQ2X003凸輪電機(jī) M2(KM2)Y002攻絲滑臺原位 SQ3X004夾緊電磁

52、閥 YV1Y006夾緊限位 SQ4X005鉆孔動力頭電機(jī)M3(KM3)Y003系統(tǒng)通電X000冷卻泵電機(jī) M5(KM6)Y014攻絲工位 SQ6X006工作臺右移電磁閥YV2Y010攻絲滑臺終點 SQ7X007攻絲動力頭電機(jī) M4正轉(zhuǎn)(KM4)Y004放松限位 SQ8X010制動 DLY013系統(tǒng)啟動按鈕 SBX001攻絲動力頭電機(jī) M4反轉(zhuǎn)(KM5)Y005工作臺左移電磁閥YV3Y007放松電磁閥 YV4Y0113.8 硬件接線圖設(shè)計由組合機(jī)床加工工藝要求可知，其工藝過程為一順序控制過程，所以可運用狀態(tài)編程的思想，采用步進(jìn)順控指令對其進(jìn)行控制。雖然該控制為自動循環(huán)順序控制，考慮到具體情況，需

53、設(shè)置手動控制環(huán)節(jié)。為減少輸入點，簡化程序，將按鈕或轉(zhuǎn)換開關(guān)接在驅(qū)動回路，可實現(xiàn)上述各工步的手動操作。系統(tǒng)配置及 I/O 接線見附錄19河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書3.9 軟件系統(tǒng)設(shè)計（1） 機(jī)床加工工步順序表在整個加工過程中，機(jī)床按照一定的順序進(jìn)行加工，機(jī)床的加工工步順序如表 3.2 所示:（2） 狀態(tài)圖設(shè)計狀態(tài)圖是一種易于構(gòu)思，易于理解的圖形程序設(shè)計工具，它既有流程圖的直觀，又有利于復(fù)雜控制邏輯關(guān)系的分解與綜合，它有著以下幾個特點：1 可以將復(fù)雜的控制任務(wù)或工作過程分解成若干個程序；2 各工序的任務(wù)明確而具體；3 各工序間的聯(lián)系清楚，工序間的轉(zhuǎn)換條件直觀；4

54、容易理解，可讀性很強，能清晰的反映整個控制過程，能帶給編程人員清晰的編程思路。該設(shè)計的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖見附錄（3） 梯形圖設(shè)計梯形圖的設(shè)計整體反映了編者的思想，使我們更清楚的理解程序的作用及用途，它是由狀態(tài)圖進(jìn)一步轉(zhuǎn)化而來，結(jié)合 PLC 控制將會使程序淺顯易懂，該設(shè)計的梯形圖見附錄表表 3.23.2 機(jī)床加工工步順序表機(jī)床加工工步順序表（下頁）（下頁）工步123456789101120河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書通電啟動液壓泵各部分在原位啟動機(jī)床凸輪電機(jī)并進(jìn)行夾緊鉆孔加工鉆孔滑臺退原位工作臺右移到攻絲位攻絲加工攻絲滑臺到終端制動延時0.3s攻絲工作頭反轉(zhuǎn)后退攻絲滑臺到

55、原位延時3s工作臺左移到鉆孔工位放松放松完成原位指示燈亮液壓壓力檢測 PV1鉆孔工位 SQ1111鉆孔滑臺終點 SQ211111111攻絲滑臺終點 SQ51攻絲滑臺原位 SQ31111啟動按鈕 SB1夾緊限位 SQ4111111攻絲工位 SQ61111攻絲滑臺終點 SQ71輸入及檢測元件放松限位 SQ811液壓泵電機(jī) M11111111111凸輪電機(jī) M21111111夾緊電磁閥 YV11111111鉆孔動力頭 M31冷卻泵電機(jī) M511111工作臺右移電磁閥 YV21攻絲動力頭電機(jī) M4 正轉(zhuǎn)1攻絲動力頭制動 DL1攻絲動力頭電機(jī) M4 反轉(zhuǎn)1工作臺左移電磁閥 YV31放松電磁閥 YV41驅(qū)

56、動元件原位指示 HL111第四章 系統(tǒng)調(diào)試21河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書4.1 FXGP/WIN 軟件應(yīng)用目前，在國內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC 的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面：（1） 開關(guān)量邏輯控制利用 PLC 最基本的邏輯運算、定時、計數(shù)等功能實現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動線控制等，例如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是 PLC 最

57、基本的應(yīng)用，也是 PLC 最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。（2） 運動控制大多數(shù) PLC 都有拖動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運動控制。（3） 過程控制大、中型 PLC 都具有多路模擬量 I/O 模塊和 PID 控制功能，有的小型 PLC 也具有模擬量輸入輸出。所以 PLC 可實現(xiàn)模擬量控制，而且具有 PID 控制功能的PLC 可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。（4） 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的 PLC 都具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的

58、采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。（5） 通信聯(lián)網(wǎng)PLC 的通信包括 PLC 與 PLC、PLC 與上位計算機(jī)、PLC 與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC 系統(tǒng)與通用計算機(jī)可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。4.2 上機(jī)調(diào)試步驟PLC 程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試兩個調(diào)試過程，在此之前首先對22河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書PLC 外部接線作仔細(xì)檢查，這一個環(huán)節(jié)很

59、重要。外部接線一定要準(zhǔn)確無誤。也可以用事先編寫好的試驗程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來查找接線故障。不過，為了安全考慮，最好將主電路斷開。當(dāng)確認(rèn)接線無誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。（1） 程序的模擬調(diào)試將設(shè)計好的程序?qū)懭?PLC 后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接 PLC實際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)。可以根據(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r候用開關(guān)或按鈕來模擬實際

60、的反饋信號，如限位開關(guān)觸點的接通和斷開。對于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)時，是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?，以及各步被?qū)動的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和 PLC 中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在調(diào)試時將它

61、們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實際設(shè)定值。在設(shè)計和模擬調(diào)試程序的同時，可以設(shè)計、制作控制臺或控制柜，PLC 之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進(jìn)行。（2） 程序的現(xiàn)場調(diào)試完成上述的工作后，將 PLC 安裝在控制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及 PLC 的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時間的考驗，系統(tǒng)就可以投入實際的運行了。23河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)

62、設(shè)計計說說明明書書小小 結(jié)結(jié)忙碌而有意義的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲,這也預(yù)示著我們的學(xué)生生活的也將要結(jié)束了在這幾年的大學(xué)生生活中,我懂得忙碌了許多,也知道了許多.在本次的畢業(yè)設(shè)計中我們設(shè)計的是兩工位鉆孔攻絲、攻絲組合機(jī)床液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計。液壓傳動是利用密封系統(tǒng)中的受壓流體來傳遞運動和動力的一種傳動方式。它機(jī)械與電子控制裝置之間的紐帶，它與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)的密切結(jié)合，是自動化技術(shù)不可缺少的重要手段，本課題通過對兩工位鉆孔、攻絲組合機(jī)床液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計，使我們對以上技術(shù)有一個綜合性的認(rèn)識，并能應(yīng)用于實際控制中，提高我們的綜合素質(zhì)。 當(dāng)機(jī)器設(shè)備大部分采用自動控制，從而使

63、得液壓傳動及控制技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)一起為工業(yè)中發(fā)展極快的兩個分支。液壓技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械工程的基出技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本要素，其應(yīng)用幾乎遍及國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域，應(yīng)用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志，正確合理的設(shè)計與使用液壓系統(tǒng)，對于提高各類液壓機(jī)械及裝置的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能具有重要意義。在為期六星期的畢業(yè)設(shè)計中，使我對液壓與氣壓傳動 這門課程有了更深一步的了解，學(xué)會了如何設(shè)計液壓系統(tǒng)。首先確定對液壓系統(tǒng)的要求。在開始設(shè)計液壓系統(tǒng)之前，首先要求對機(jī)器的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析： 1.確定哪些運動需要用液壓傳動來完成。2.確定各運動的工作順序或自動工作循環(huán)。3.確定液壓系統(tǒng)的主

64、要性能。其次擬定液壓系統(tǒng)原理圖。通?？梢愿鶕?jù)各個運動的要求首先選擇和擬定各基本回路，然后將各個回路組成系統(tǒng)。選擇基本回路的依據(jù)使機(jī)器的工作情況對液壓系統(tǒng)提出的運動、動力和性能要求。這一步工作中常常會出現(xiàn)多種方案，為此可參考同類產(chǎn)品液壓系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析和比較，從而明確調(diào)試方式，液流流向的控制方式，以及順序動作控制方式等基本回路。液壓基本回路選好之后，再配置輔助性回路或油路（如控制油路、潤滑油路、過濾器、壓力表及其測壓點布置等） ，即可組成液壓系統(tǒng)原理圖。再液壓元件的計算和選擇。它包括以下內(nèi)容：1.執(zhí)行元件主要參數(shù)的計算，一般從計算工作載荷開始，再根據(jù)工作載荷和執(zhí)行元件的運動速度計算液壓缸的面積

65、，所需要油路的壓力和流量。2.液壓泵主要參數(shù)的計算，計算液壓泵的工作壓力和流量，選擇液壓泵的規(guī)格，確定驅(qū)動電動機(jī)的功率。最后對系統(tǒng)進(jìn)行必要的驗算。按照上述的步驟，在初步確定了各個液壓元件之后，為了判斷液壓系統(tǒng)工作性能的好壞，需要對整個液壓系統(tǒng)的某些技術(shù)性能進(jìn)行必要的驗算，其內(nèi)容:系統(tǒng)的發(fā)熱溫升驗算。在液壓傳動中，壓力損失和溢流、泄露的能量損失，絕大部分是變?yōu)闊崮?，致使系統(tǒng)的油溫升高。為了保證系統(tǒng)正常工作，油溫升高的允許值不應(yīng)超過規(guī)定范圍。因而必須驗算發(fā)熱和散熱量。由于發(fā)熱和散熱的因素復(fù)雜，一般僅對油箱的散熱進(jìn)行計算，將發(fā)熱與散熱相比較，以決定采用什么樣的熱平衡（如增大油箱容積，增另散熱設(shè)施等）

66、 。在這次設(shè)計中對液壓缸和液壓控制閥也有了更進(jìn)一步的認(rèn)識：液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是把液壓能轉(zhuǎn)換稱機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，用于驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)或往復(fù)擺動。在這里主要應(yīng)用的活塞式桿固式液壓缸中的單活塞桿液壓缸和雙活塞式液壓缸。液壓控制閥在液壓系統(tǒng)中是控制和調(diào)節(jié)油液流動的方向、壓力及流量的裝置。由于調(diào)節(jié)的工作介質(zhì)是液體，所以統(tǒng)稱為閥。在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都是由閥體、閥芯和驅(qū)動閥芯動作的元部件（如彈簧、電磁鐵組成） 。它們都是靠改變閥口的通24河河南南化化工工職職業(yè)業(yè)學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計說說明明書書道關(guān)系或閥門的通道面積，即改變閥口的“開”與“關(guān)”進(jìn)行控制的。在工作原理上，所有的閥的開口大小，閥進(jìn)出口壓差以及流過閥的流量之間的關(guān)系符合孔口流量公式，僅是各種閥的控制參數(shù)的不同。如在這次所設(shè)計的系統(tǒng)中所使用的幾種閥：電磁換向閥：利用電磁鐵的作用力控制閥芯改變工作位置，實現(xiàn)換向。它利用電液結(jié)合操作起來方便；背壓閥：將溢流閥設(shè)在液壓缸的回油路上，使缸的回油路形成一定的壓力?？梢允关?fù)載突然減小使避免活塞前沖，提高運動的平穩(wěn)性；減壓閥：其作用使降低液壓系統(tǒng)中某一部分的壓力，并使起保持穩(wěn)定值