【正文】 多工步組合機床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要本次課題設(shè)計的功能是實現(xiàn)對棉紡錠子錠腳加工過程的控制，加工棉紡錠子錠腳的是多工步機床，它對零件加工前的實習(xí)坯件利用七把刀具分為七步：鉆孔，車平面鉆深孔，車外圓及鉆孔，粗絞雙節(jié)孔及倒角，精絞雙節(jié)孔和絞錐角。利用慢速電動機和快速電動機實現(xiàn)快慢速的進(jìn)退，電子氣閥實現(xiàn)快慢速電動機的轉(zhuǎn)換。還將可編程控制器應(yīng)用于多工步組合機床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計，并對設(shè)計思想作了詳細(xì)介紹。通過對多工步組合機床的控制系統(tǒng)的分析，設(shè)計好系統(tǒng)的主電路和控制電路， PLC的外部接線圖，以及編寫好控制程序的流程圖和梯形圖等，隨著機床電氣控制技術(shù)的不斷發(fā)展和可編程控制器的廣泛應(yīng)用，可編程序控制技術(shù)以其靈活性好，可靠性高，通用性強，逐漸取代了傳統(tǒng)繼電器控制方式，PLC對組合機床的應(yīng)用，無疑是當(dāng)今工業(yè)控制的主要發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：多工步組合機床，PLC，步進(jìn)順序控制Design of Combination Machine Tools Control System of PLC ABSTRACTThe control of industrial automation control in industrial production occupies an important position. The machine tool industry , multistage machine and work because of its action,control is more plicated. Using traditional relay control, need plex, the relay, fault than wiring, maintenance difficulties, Feigong timeconsuming. PLC control, but not only greatly simplified wiring, installation is very convenient, and ensure the reliability, reduce the maintenance and increase the is one country or region development of the important pillars, its development level mark the country or region`s economic strength and technology level, the living standards and national defence capabilities. While manufacturing production capacity depends on the advanced manufacturing equipment, machine tool. Many workers step for processing cotton spinning ingots machine a processing machine a feet, a spindle feet processing technology is more plex, parts processing for solid blank piece before, the whole mechanical processing by seven tool points respectively according to seven workers were cutting step requirements. Seven work step is as follows: the drilling, car plane, drill deep holes, outside, round and drilling, coarse twisted double festival hole and chamfering and fine twisted double festival, twisted tapered bore holes work step requirements. KEY WORDS: Multistep bination machine，PLC，Stepping sequence control目　錄 前 言 1第1章 多工步組合機床與PLC 2 課題研究的背景 2 我國工業(yè)電氣控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 2 3 3 PLC的特點 4 課題的提出 5 課題研究的意義，價值和技術(shù)可行性 5 PLC控制與繼電器控制的比較 5 PLC控制與單片機控制的比較 7 小結(jié) 7第2章 硬件設(shè)計 8 PLC選型設(shè)計 8 PLC的I/O編址 9 PLC的I/O具體分配表 9 PLC的I/O電路設(shè)計 10 元件明細(xì)表 11 小結(jié) 14第3章 軟件設(shè)計 16 16 16 16 18 多工步機床電氣控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計 19 小結(jié) 24第4章 組態(tài)設(shè)計 26 人機界面（HMI）設(shè)計 27 定義設(shè)備和連接變量 29 數(shù)據(jù)變量定義 29 動畫連接與命令語言 30 組態(tài)圖 33結(jié)　論 35謝 辭 36參考文獻(xiàn) 37外文資料翻譯 38前 言工業(yè)機床的控制在工業(yè)生產(chǎn)自動化控制中占有重要的位置。多工步機床由于其工步及動作多，控制較復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此，故障多，維修困難，費工費時，不僅加大了維修成本，而且影響了設(shè)備的工效。采用PLC控制，可使線大為簡化，不但安裝十分方便，而且保證了可靠性，減少了維修費，提高了工效。該多工步機床是采用采用PLC控制，液壓機械傳動的機床設(shè)備。PLC系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計兩部分。一般的PLC控制系統(tǒng)有信號輸入組件，輸出執(zhí)行器件，顯示器件和PLC構(gòu)成。因此，此PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計就是PLC和上述器件的選取和連可編程控制器不僅充分利用微處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機常用的計算機編程語言的表達(dá)方式，獨具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯都很容易。用戶買到所需要的PLC后，只需按說明書或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可以靈活而方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試都不需要具有專門的計算機編程語言知識。PLC現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易與計算機接口、能對模擬量進(jìn)行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代有大量中間繼電器、時間繼電器、繼數(shù)繼電器等組成的繼電接觸控制系統(tǒng)，在機械、化工、石油、冶金、輕工、電子、紡織、食品、交通等各行各業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。接著，再通過軟件的編制，最終實現(xiàn)除裝卸工件以外的其余自動循環(huán)過程。采用PLC技術(shù)改造的多工步機床和自動控制系統(tǒng)完全符合多工步機床自動的生產(chǎn)特點，能夠滿足多工步機床自動控制的各種要求，從而提高了面紡錠子錠腳的加工水平。第1章 多工步組合機床與PLC 課題研究的背景本文設(shè)計的多工步機床是用于加工棉紡錠子錠腳的一種加工機床,其錠腳加工工藝比較復(fù)雜,零件加工前為實心坯件,整個機械加工過程由七個工步要求依次進(jìn)行切削七個工步依次為：鉆孔、車平面、鉆深孔、車外圓及鉆孔、粗絞雙節(jié)孔及倒角、精絞雙節(jié)孔、絞錐孔，各個工頻的動作分解如圖11所示。圖11 各個工步的動作分解圖 我國工業(yè)電氣控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r工業(yè)電氣控制技術(shù)是一種運用控制理論，食品儀表、計算機和其它信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、高度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量，提高質(zhì)量，降低消耗，確保安全等目的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)電氣化軟件，硬件和系統(tǒng)三大部分。我國工業(yè)電氣控制的發(fā)展道路，大多是引進(jìn)成套設(shè)備的同時進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。目前我國工業(yè)控制電氣化技術(shù)，產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國工業(yè)計算機系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。目前，工業(yè)電氣控制技術(shù)正在向智能化，網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。從20世紀(jì)60年代開始，西方國家就依照技術(shù)（及新設(shè)備，新工藝以及計算機應(yīng)用）開始對傳統(tǒng)工業(yè)進(jìn)行改造，使工業(yè)的得到飛速發(fā)展。20世紀(jì)末世界上最大的變化就是全球市場的形成。全球市場導(dǎo)致競爭空前激烈，促使企業(yè)必須加快及完善服務(wù)體系體系、是企業(yè)實現(xiàn)“在正確的時間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便做出正確的決策”。即“五個正確”。然而這種自動化需要投入大量的資金，是一種高投資、高效率同時是高風(fēng)險的發(fā)展模式，很難為大多數(shù)中小企業(yè)所采用。作為通用工業(yè)控制計算機，30年來，可編程控制器從無到有，實現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實現(xiàn)了單體設(shè)備控制到勝任運動控制、過程控制、及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用。可編程控制器( 簡稱PLC），是指為計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會辦法的PLC做了如下定義：“PLC是一種專業(yè)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令、并能通過數(shù)字式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程”。 PLC的特點1. 可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代規(guī)模繼承電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司身材的F系統(tǒng)PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣線接及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息，在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2. 配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大，中，小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于和種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制，溫度控制，CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增加及人機羅布技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3. 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。4. 系統(tǒng)的設(shè)計，建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用破儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建行的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變生產(chǎn)程序改變生產(chǎn)過程成為可能。5. 體積小，重量輕，能耗低以越小型PLC為倒，新近出道的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g, 功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 課題的提出在機床行業(yè)中，多工步機床由于其工步及動作多，控制較復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此，故障多，維修困難。費工費時，不僅加大了維修成本，而且影響了設(shè)備的工效。PLC是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點及計算機靈活，方便的優(yōu)點而設(shè)計制造和發(fā)展的，這就使得PLC具有許多其他控制器所無法相比的特點：可靠性高，搞干擾能力強；通用性強，使用方便；采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便；編程語言簡單，易學(xué)，便于掌握；系統(tǒng)設(shè)計周期短；對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強；安裝簡單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小。 課題研究的意義，價值和技術(shù)可行性原來用于加工棉紡錠腳的機床用于大量的繼電器控制，可靠性低容易產(chǎn)生誤動作，故障不易檢查，維修頻繁，噪聲大且耗能，越來越滿足不了生產(chǎn)需要。同時可編程控制器作為一種新型的工業(yè)自動化裝置已在工業(yè)控制名個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，具有體積小，功耗低，壽命長，可靠性高，靈活通用，易于編程，紀(jì)念版及使用方便等特點。多工步機床是一種進(jìn)行物定加工的高效率，自動化專用設(shè)備。它通常采用繼電器邏輯控制方式，存在著控制柜體積大，改變控制方式困難，柔性差，設(shè)備的電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長等缺點。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來越多的弊端。 PLC控制與繼電器控制的比較1. 功