【正文】 成一個(gè)以人為中心 , 以信息自動(dòng)化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng) , 為我國機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。 實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng) 化是一個(gè)由低級到高級、由簡單到復(fù)雜、由不完善到完善的發(fā)展過程。當(dāng)前 , 中國機(jī)械制造業(yè)同世界先進(jìn)水準(zhǔn)也存在階段性差距。應(yīng)該發(fā)展工藝成熟的大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化技術(shù)。 而單件小批量生產(chǎn) , 應(yīng)從推廣成組技術(shù)入手 , 適當(dāng)發(fā)展采用數(shù)控機(jī)應(yīng)酬或加工中心 , 有針對性地建立一些揉性制造單元 FMC( Flexible Manu facturing Cell) , 可取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。這是一個(gè)典型的結(jié)合國情、實(shí)施適用先進(jìn)方針的自動(dòng)化技術(shù)解決方案?？删幊炭刂破?、微處理機(jī)、各種傳感器、新型刀具、控制系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件、電子計(jì)算機(jī)等將是今后機(jī)械自動(dòng)化的主要技術(shù)基礎(chǔ)。 要應(yīng)用微電子技術(shù)和自動(dòng)控制理論 。減少傳統(tǒng)繼電控制設(shè)備的使用，降低成本等，是工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的必要裝置。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(jì)和制造周期。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(yùn)動(dòng)，也可實(shí)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。 最早的組合機(jī)床是 1900 年在美國制成的，用于加工汽車零件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺。輔助部件有潤滑裝置和排屑裝置等。支承部件 —— 側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 （ 2）由于組 合機(jī)床采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因此比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、勞動(dòng)強(qiáng)度低。用組合機(jī)床時(shí)，其他通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。 組合機(jī)床裝配模型 零部件間參數(shù)約束的描述 零部件間參數(shù)關(guān)系可以反映在兩個(gè)方面：其一為零部件相互約束關(guān)系，其二為零部件間看配套約束關(guān)系。組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度較高，在組合機(jī)床設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，提供了各通用部件間可供選擇的配套關(guān)系表。因而，可將組合機(jī)床定義為一個(gè)類，而設(shè)計(jì)的 每一臺具體機(jī)床則是該類的一個(gè)物件。工藝屬性和功能屬性具有某種對應(yīng)關(guān)系 。但當(dāng)人類歷史跨入 20 世紀(jì) 60 年代以后，工業(yè)生產(chǎn)隨著市場的轉(zhuǎn)變，開始由大批量少品種的生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨慷嗥贩N的生產(chǎn)。 由于種種原因誕生了可編程控制器（簡稱ＰＬＣ）。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O映象區(qū)或系統(tǒng) RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或 數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 10 PLC 的特點(diǎn) 可靠性高 可編程控制器的平均無故障時(shí)間長達(dá) 30 萬小時(shí)，也就是說一臺可編程控制器可連續(xù)運(yùn)行 30 年多不出故障，到目前為止尚無任何一種工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性能到和超過 PLC。 控制程序可變，具有很好的柔性 在生產(chǎn)工藝流程改變或者設(shè)備更新，需要改變控制功能時(shí)， PLC 往往不必改變硬件設(shè)備，只需改變一下應(yīng)用程序就可以達(dá)到目的。 體積小，重量輕，耗能低 由于半 導(dǎo)體集成電路的應(yīng)用， PLC 的體積相對很小。 PLC 程序的表達(dá)方式 PLC 的工作原理可知： PLC 是以程序的形式進(jìn)行工作的，為此，需要把控制任務(wù)變換為程序表達(dá)。梯形圖中繼電器的 線圈、常開觸點(diǎn)及常閉觸點(diǎn)符號常用下圖中的符號表示。這種程序表達(dá)方式，編程設(shè)備簡單，邏輯緊湊，目前各種 PLC 均有指令的編程功能。有關(guān)的輸入均畫在方塊的左邊，輸出畫在方塊的右邊。 目前，各類型 PLC 都具有兩種或兩種以上編程語言，其中以梯形圖和指令較為常用。工藝要求為上料機(jī)械手自動(dòng)上料，機(jī)床的四個(gè)加工動(dòng)力刀頭同時(shí)對一個(gè)零件進(jìn)行加工，一次完成一個(gè)零件，通過下料機(jī)械手自動(dòng)取走加工完成的零件。 (2)加工 四個(gè)工作滑臺前進(jìn)，四個(gè)加工動(dòng) 力頭同時(shí)加工，洗端面、中心孔。 電氣控制過程 機(jī)床上電后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。詳見下面電氣連接原理圖：圖一 電氣控制原理圖主要是主電路圖的連接與保護(hù)電機(jī)正常運(yùn)行的設(shè)計(jì)，控制部分由ＰＬＣ完成，電氣原理圖未畫出。過熱繼電器 FR1~FR6 是在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)防止過熱而保護(hù)電機(jī)的，當(dāng)電機(jī)溫度達(dá)到一定的程度時(shí)，過熱繼電器就線圈動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開使得電機(jī)的接觸器觸點(diǎn)斷開停轉(zhuǎn)電機(jī)以達(dá)到保護(hù)的目的。同樣的上料器原位、上料器終點(diǎn)、下料器原位、下料器終點(diǎn)分別有 9SQ~12SQ 作為檢測 元件的輸入信號。５ＳＢ～２４ＳＢ分別是手動(dòng)控制的對應(yīng)輸入點(diǎn)，它們分別是滑臺Ⅰ進(jìn) 、滑臺Ⅰ退、主軸Ⅰ點(diǎn)動(dòng)、滑 臺Ⅱ進(jìn)、滑臺Ⅱ退、主軸Ⅱ點(diǎn)動(dòng)、滑臺Ⅲ進(jìn)、滑臺Ⅲ退、主軸Ⅲ點(diǎn)動(dòng)、滑臺Ⅳ進(jìn)、滑臺Ⅳ退、主軸Ⅳ點(diǎn)動(dòng)、夾緊、松開、上料器進(jìn)、上料器退、進(jìn)料、放料、冷卻開、冷卻停 .1YV~16YV 分別是夾緊、松開、滑臺Ⅰ進(jìn)、滑臺Ⅰ退、滑臺Ⅲ進(jìn)、滑臺Ⅲ退、上料進(jìn)、上料退、下料進(jìn)、下料退、滑臺Ⅱ進(jìn)、滑臺Ⅱ退、滑臺Ⅳ進(jìn)、滑臺Ⅳ退、放料、進(jìn)料的輸出動(dòng)作點(diǎn)信號。 根據(jù) I/O 口信號的數(shù)量、類型以及控制要求，同時(shí)考慮到維護(hù)、改造和經(jīng)濟(jì)等諸多因素，決定該機(jī)床中心控制設(shè)備采用 FX2N64MR 主機(jī)和一個(gè)輸出擴(kuò)展單元 FX16EX，這樣共有 48個(gè)輸入點(diǎn)，輸出點(diǎn)就是主機(jī)的 32 點(diǎn)，滿足了控制的要求。由于需要多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定好的順序自動(dòng)而有序地工作。 下面簡單介紹一下各部件。與系統(tǒng)初始狀態(tài)對應(yīng)的步稱為初始步，用雙線的方框表示，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，它用初始條件來驅(qū)動(dòng)，或者用 M8002 來驅(qū)動(dòng)。順序功能圖中，從上到下、從左到右執(zhí)行。轉(zhuǎn)換條件一般用文字語言。該機(jī)床的程序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程圖見 圖 51： 18 圖 51 程序控制流程圖 控制流程 圖 說明 （ 1） 在驅(qū)動(dòng)條件下，啟動(dòng)初始狀態(tài) S2，這一步是活動(dòng)步，當(dāng)這步結(jié)束的轉(zhuǎn)移條件 M804M8044 也是下一對應(yīng)狀態(tài)步的初始條件，當(dāng)滿足轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移到狀態(tài) S20 成為活動(dòng)步，對應(yīng)操作是上料器進(jìn)。具體圖如下圖52： 19 圖 52機(jī)床上料流程圖 （ 2）在上面介紹的當(dāng)滿足條件狀態(tài)即轉(zhuǎn)移。在滿足上一步狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件 X X16 下程序轉(zhuǎn)移到下面狀態(tài) Ｓ２３ 、 S3 S5 S63，因根據(jù)設(shè)計(jì)原則 啟動(dòng)狀態(tài) S23Ⅰ主軸滑臺進(jìn)給向前加工工件，當(dāng)滿足轉(zhuǎn)換條件 X1 轉(zhuǎn)到下一步 S24Ⅰ主軸滑臺工位退。在 S53 狀態(tài)Ⅲ主軸滑臺向前加工工件，當(dāng)滿足轉(zhuǎn)移條件 X4 轉(zhuǎn)移到 S45Ⅲ滑臺退。 在把工件加工完之后就進(jìn)入下一步， 滿足轉(zhuǎn)移條件 M101 各工位退回到原位。增加了程序的可讀性和修改調(diào)試的簡易性。滿足Ｍ８０４１和Ｍ８０４４后啟動(dòng)S20.，檢測到Ｓ２０輸出Ｙ６上進(jìn)料，圖中Ｙ７常閉輔助觸點(diǎn)是和Ｙ６聯(lián)鎖，防止進(jìn)料和退料同時(shí)輸出造成故障。執(zhí)行 S2 S31 后夾緊與進(jìn)料完成由 X1 X15 檢測到，動(dòng)作有信號輸入后啟動(dòng) S２２，上料器原位 X放料 Ｘ１６ 動(dòng)作時(shí)，輸出Ｙ７上料退。當(dāng)滑臺重點(diǎn) X1 有信號輸入，即輸出轉(zhuǎn)換到S24。 S44 驅(qū)動(dòng) Y15,Y15與 Y16 常 閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖。 圖 56滑臺啟動(dòng)加工 梯形圖 23 結(jié)束語 可編程控制器作為新一代的工業(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)等從多優(yōu)點(diǎn)。通過這次設(shè)計(jì)使我所學(xué)的理論知識更進(jìn)一步的加深與系統(tǒng)化，提高了綜合應(yīng)用知識的能力，懂得了如何查找相關(guān)資料和手冊的能力，增強(qiáng)了我解決實(shí)際問題的能力，為畢業(yè)以后參加社會(huì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。 Economy and Technique of High Pressure Distribution in Power Station 26 附錄 附錄一 組合機(jī)床電氣控制原理圖 27 附錄二、系統(tǒng)控制梯形圖程序 附件二 28 。 我由于知識水平有限，有很地方存在錯(cuò)誤和不足，希望老師的批評指正，在此表示由衷的感謝！ 25 參考文獻(xiàn) 周軍 .電氣控制 及 PLC[J].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2020. 劉美俊，等 .PLC在四工位組合機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].組合機(jī)床與自動(dòng)化