【正文】 tic function of the milling machine’s operation.KEYWORDS: PLC；milling machine；control system計(jì)算機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)購(gòu)買 工科畢業(yè)設(shè)計(jì)代做: 開(kāi)題:歡迎下載計(jì)算機(jī)/單片/機(jī)械范文網(wǎng)()文檔. 今日已上傳64份范文 站長(zhǎng): 844511071第1章 自動(dòng)銑床的概述隨著電子技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器日益廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、電子加工與設(shè)備電氣改造中。在我國(guó)70～80年代大多數(shù)銑床中,大多數(shù)的開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制,也有相當(dāng)一部分輔機(jī)系統(tǒng)是采用繼電控制。但在中高檔自動(dòng)銑床方面與國(guó)外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比仍存在較大差距。表1 技術(shù)指標(biāo)對(duì)比項(xiàng)目國(guó)內(nèi)外國(guó)主軸最高轉(zhuǎn)速/6000 1000010000 40000快移速度/24 3060 90定位精度/mm(全行程) 重復(fù)定位精度/mm 平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間MTBF/h500 6001000基于這一現(xiàn)實(shí)為了加速振興我國(guó)的機(jī)床制造業(yè)當(dāng)前宜加強(qiáng)如下五方面的研究和發(fā)展工作(1)以高速化為先導(dǎo)提高數(shù)控機(jī)床的綜合性能(2)加快數(shù)控機(jī)床向高效柔性化和高精化發(fā)展的步伐推進(jìn)mm 級(jí)精度機(jī)床工程的規(guī)劃和實(shí)施(3)加強(qiáng)發(fā)展多功能復(fù)合加工的數(shù)控機(jī)床來(lái)提高單件和中小批量生產(chǎn)的加工精度和高效柔性化(4)對(duì)于中大批量生產(chǎn)發(fā)展快速重組制造系統(tǒng)和可重構(gòu)機(jī)床將是一個(gè)合理的解決(5)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)制造單元以適應(yīng)數(shù)字化企業(yè)的構(gòu)建 銑床的主要結(jié)構(gòu)銑床主要由工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、和自動(dòng)控制系統(tǒng)三部分組成。 、1410r/min的進(jìn)給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，它主要用于工作臺(tái)縱向、橫向和垂直三個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速傳動(dòng)?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都是按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)的。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出了世界上策1臺(tái)PLC，并在GM公司的汽車自動(dòng)裝配線上首次使用，獲得成功。中國(guó)從1974年開(kāi)始研制，1977年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。其主要功能限于邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和順序控制，CPU由中小規(guī)模集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器。1978一1983年，PLC進(jìn)入成熟階段。 PLC在中國(guó)的發(fā)展在中國(guó)，大約從1974年、1975年在北京和上海開(kāi)始開(kāi)發(fā)采用位片式微處理芯片的可編程順序控制器，并有所應(yīng)用。自1985年開(kāi)始，小型PLC首先是日本有關(guān)公司的產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。且至今沒(méi)有很大改變。有充足的理由說(shuō),PLC在中國(guó)已成為工業(yè)控制的一種適用技術(shù)。▼從應(yīng)用范圍和應(yīng)用水平上，除了繼續(xù)發(fā)展機(jī)械加工自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)外，則是發(fā)展以PLC為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集SCADA系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)FMS、安全聯(lián)鎖保護(hù)ESD系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等，全方位地產(chǎn)提高PLC的應(yīng)用范圍和水平。1)開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。早期直接用開(kāi)關(guān)量I／O模塊連接位置傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。3)閉環(huán)過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。這些數(shù)據(jù)可以與存貯在存儲(chǔ)器中的參考值比較，也可以用通訊功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑵浯蛴≈票怼ｋS著PLC體積進(jìn)一步縮小，功能進(jìn)一步增強(qiáng)，PLC在機(jī)器人控制中的應(yīng)用必將更加普遍。PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些PLC生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏。該系統(tǒng)配置了GE／BASIC語(yǔ)言，向上能與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，向下不僅能直接控制CNC數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人，還可通過(guò)下級(jí)PLC去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。智能模塊主要有模擬量I/O、PID回路控制、通信控制、機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制等，高速計(jì)數(shù)、中斷輸入、BASIC和C語(yǔ)言組件等。大型PLC采用功能很強(qiáng)的微處理器和大容量存貯器，將邏輯控制、模擬量控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算和通訊功能緊密結(jié)合在一起。如：雙機(jī)熱備、自動(dòng)切換I/O、雙機(jī)表決(當(dāng)輸入狀態(tài)與PLC邏輯狀態(tài)比較出錯(cuò)時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)該輸出)、I/O三重表決(對(duì)I/O狀態(tài)進(jìn)行軟硬件表決，取2臺(tái)相同的)等，以滿足極高可靠性要求。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及PLC方面的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定，一項(xiàng)打破傳統(tǒng)PLC局限性的新興技術(shù)發(fā)展起來(lái)了，這項(xiàng)技術(shù)就是軟PLC技術(shù)。全部用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)PLC的功能，這就是國(guó)際上出現(xiàn)的高新技術(shù)軟PLC技術(shù)。因而增加了控制的靈活性和通用性。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器主要存儲(chǔ)系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序,并能對(duì)用戶程序作編譯處理。中央處理器簡(jiǎn)稱CPU,是PC的大腦。用戶設(shè)備需要輸入PC的各種控制信號(hào),如位置開(kāi)關(guān)、按鈕、傳感器等,通過(guò)輸入部件將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。2． 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器對(duì)用戶程序的執(zhí)行過(guò)程采用循環(huán)掃描的工作方式。PC在每次掃描用戶程序以前,都先執(zhí)行故障自診斷程序,一般包括輸入輸出、存儲(chǔ)器、CPU等部分的故障判斷。（2）與編程器等通訊階段。因此該階段也稱輸入采樣階段。直到用戶程序結(jié)束或用戶程序的末地址為止。程序執(zhí)行完畢,CPU即發(fā)出信號(hào),把緩沖區(qū)的內(nèi)容按規(guī)定的次序,通過(guò)輸出模塊把內(nèi)部邏輯信號(hào)變換成與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相適應(yīng)的電信號(hào)輸出,驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成控制任務(wù)。因此PC的程序可以與機(jī)器的動(dòng)作一一對(duì)應(yīng),直觀明了,易于編寫和修改,所以成為現(xiàn)代工業(yè)電氣自動(dòng)化的領(lǐng)先技術(shù)。此外，還有1771QH力矩控制模塊、1771TCM溫度控制模塊等。（5）構(gòu)成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外正在興起工廠自動(dòng)化（FA）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，許多著名的PLC制造商都建立了自己的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，并開(kāi)始逐步向制造自動(dòng)化通信協(xié)議MAP靠攏。在工程自動(dòng)化中，計(jì)算機(jī)的通信功能作為各級(jí)之間接口是十分必要的。可編程序控制器與計(jì)算機(jī)之間的通信一般是通過(guò)RS－485口和RS－232C口進(jìn)行的，信息交換的方式為字符串方式，運(yùn)用RS－485和RS－232C通信，容易配置一個(gè)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的系統(tǒng)。（2）多主機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在S7－200系列PLC中，只有CPU215支持DP協(xié)議，且只能作從機(jī)使用。根據(jù)控制的復(fù)雜程度選定存儲(chǔ)器容量；（4）輸入/輸出設(shè)備規(guī)格。其系統(tǒng)總體思路如圖（1）所示： 圖1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟銑床生產(chǎn)流程及控制系統(tǒng)構(gòu)成 普通銑床由銑刀盤、液壓泵、潤(rùn)滑泵、冷卻泵、電磁閥和電控系統(tǒng)組成。PLC硬件應(yīng)用的要求：要應(yīng)用好PLC，防止產(chǎn)生不應(yīng)有的損壞，其硬件必須符合和滿足如下應(yīng)用的要求：（1） 物理環(huán)境 環(huán)境溫度：0～60℃，最好40℃，在PLC安裝處，要安裝一個(gè)通風(fēng)排氣扇散熱。（2）電氣環(huán)境音措施：采取屏蔽電纜線、屏蔽層和遠(yuǎn)離帶噪音的電磁開(kāi)關(guān)等。一般可以從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮： 可編程序控制器物理結(jié)構(gòu)及控制方式的選擇根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，可以將可編程序控制器分為整體式和模塊式。系統(tǒng)如有模擬量閉環(huán)控制、快速響應(yīng)、高速計(jì)數(shù)、通信聯(lián)網(wǎng)和運(yùn)動(dòng)控制等特殊要求，可以選用有相應(yīng)特殊I/O模塊的可編程序控制器計(jì)數(shù)，也可以選用內(nèi)置相應(yīng)功能的整體式可編程序控制器?？删幊绦蚩刂破鞯腃PU能力還應(yīng)包括處理器的個(gè)數(shù)，根據(jù)處理器的個(gè)數(shù)和位數(shù)就可粗略了解該可編程序控制器的基本特征；CPU的存儲(chǔ)器的性能，存儲(chǔ)器是存放程序和數(shù)據(jù)的地方，從使用角度考慮存儲(chǔ)器的性能主要是可供用戶使用的存儲(chǔ)器能力。對(duì)于計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器不但要知道它們的多少，還要知道它們的計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)范圍。在機(jī)型選擇時(shí)必須注意一下問(wèn)題：產(chǎn)品手冊(cè)上給出的最大I/O點(diǎn)數(shù)的確卻含義，由于各公司的習(xí)慣不同，所給出的最大I/O點(diǎn)數(shù)含義并不完全一樣，有的給出的時(shí)I/O總點(diǎn)數(shù)，即包括輸入也包括輸出，也就是手冊(cè)上給出的點(diǎn)數(shù)是輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)之和，有的則分別給出最大輸入點(diǎn)數(shù)和最大輸出點(diǎn)數(shù)。智能I/O的考慮，在機(jī)型選擇考慮I/O點(diǎn)數(shù)的同時(shí)，還要考慮智能I/O的能力，具有智能I/O模板可方便的解決高速計(jì)數(shù)，閉環(huán)控制等特殊的控制功能?？紤]響應(yīng)速度主要是從二個(gè)方面考慮。在PLC中給出的掃描周期都是最大的掃描周期時(shí)間，而系統(tǒng)中實(shí)際運(yùn)行的掃描周期則與系統(tǒng)所連接設(shè)備的多少和應(yīng)用軟件的多少及復(fù)雜程序有關(guān)?？傊煌目刂茖?duì)象對(duì)響應(yīng)速度有不同的要求，要根據(jù)實(shí)際需要選擇可編程序控制器，控制對(duì)象信號(hào)變化速度快，則要求響應(yīng)速度快，控制對(duì)象信號(hào)變化速度慢，則要求響應(yīng)的速度就不同。在自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)存儲(chǔ)和對(duì)系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)日?chǎng)合，對(duì)存儲(chǔ)器的要求是很大的，有時(shí)甚至要求可編程序控制器有十幾K字的甚至幾十K字的存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)器的選擇有兩種方法：一種是根據(jù)編程實(shí)際使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)計(jì)算，這種方法可精確地計(jì)算出存儲(chǔ)器實(shí)際使用容量，缺點(diǎn)是要編完程序之后才能計(jì)算；另一種方法，也是我們常用的方法是估算法，用戶可根據(jù)控制規(guī)模和應(yīng)用目的，按下面給出的公式進(jìn)行估算。在考慮指令系統(tǒng)這一性能時(shí)，還要考慮到軟件的開(kāi)發(fā)手段，一般的廠家對(duì)可編程序控制器都配有專用的編程器，提供較強(qiáng)的軟件開(kāi)發(fā)手段，有的廠家在此基礎(chǔ)上還開(kāi)發(fā)了專用軟件，可利用通用的微型機(jī)作為軟件開(kāi)發(fā)手段，這樣就更加方便了用戶的需要。FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程序控制器，完全符合此設(shè)計(jì)的要求。 主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定多數(shù)機(jī)床負(fù)載情況比較復(fù)雜，切削用量變化大，尤其是通用機(jī)床負(fù)載種類更多，不易準(zhǔn)確的確定其負(fù)載情況。一般進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的有效功率都是比較小的，但由于進(jìn)給機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率很低，實(shí)際需要的進(jìn)給功率約為主運(yùn)動(dòng)：～。由于快速移動(dòng)所需要的功率比進(jìn)給大的多，因此電動(dòng)機(jī)的功率通常是由快速移動(dòng)所需要決定的。各電動(dòng)機(jī)型號(hào)參數(shù)對(duì)照表如下表所示：電動(dòng)機(jī)型號(hào)參數(shù)對(duì)照表 符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格M1主軸電動(dòng)機(jī)Y160L411KV、380伏、1460轉(zhuǎn)/分M2進(jìn)給電動(dòng)機(jī)Y100L1380伏、1430轉(zhuǎn)/分M3冷卻泵電動(dòng)機(jī)Y801380伏、2830轉(zhuǎn)/分 銑床電動(dòng)機(jī)組的設(shè)計(jì)圖4為銑床電動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)電路圖，該銑床有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，主軸電動(dòng)機(jī)M1用來(lái)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。在低壓控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)。 刀開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)和小容量電機(jī)非頻繁啟動(dòng)的操作開(kāi)關(guān)。適用于各皮帶機(jī)、破碎機(jī)、給煤機(jī)、通風(fēng)機(jī)的電源開(kāi)關(guān)。組合開(kāi)關(guān)主要根據(jù)電源種類、電壓等級(jí)、所需觸點(diǎn)數(shù)及電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行選用。用于控制電路的自動(dòng)限位切換。操作頻率12002400次/小時(shí)。可實(shí)現(xiàn)多路控制。交流接觸器的型號(hào)：如接觸器CJ1020，要想正確地選擇接觸器，就必須了解接觸器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護(hù)電器，在電路中作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。作為電動(dòng)機(jī)保護(hù)時(shí)，要考慮其型號(hào)、規(guī)格和特性、正常啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)電流、負(fù)載的性質(zhì)等。 中間繼電器中間繼電器主要在電路中起信號(hào)傳遞與轉(zhuǎn)換的作用，用它可實(shí)現(xiàn)多路控制，并可將小功率的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為大容量的觸點(diǎn)動(dòng)作，以驅(qū)動(dòng)電氣執(zhí)行元件工作。JZ8系列為為交直流兩用電器，其觸點(diǎn)額定電流為5A。選用中間繼電器，主要依據(jù)控制電路的電壓等級(jí)，同時(shí)還要考慮觸點(diǎn)的數(shù)量、種類及容量、滿足控制線路的要求。當(dāng)電路發(fā)聲短路或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，熔體中流過(guò)很大的故障電流，當(dāng)電流產(chǎn)生的熱量達(dá)到熔體的熔點(diǎn)時(shí)，熔斷器斷切電路，從而達(dá)到保護(hù)電路的目的。（3）熔斷器的額定電流的選擇 其額定電流必須大于或等于所裝的熔體的額定電流。4）、要依據(jù)動(dòng)作特性校驗(yàn)所選擇熔斷器以及上下級(jí)的配合，前者是熔斷器自身特性于保護(hù)對(duì)象的匹配問(wèn)題，后者是熔斷器之間的配合問(wèn)題，在要求時(shí)才進(jìn)行校驗(yàn)。手動(dòng)控制銑床照明燈的線路可用外接電路解決，不必通過(guò)PLC控制，采用FX2N型PLC來(lái)控制系統(tǒng)。 對(duì)電動(dòng)機(jī)M3的具體控制要求是：M3有單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制；有過(guò)載和短路保護(hù)。就可以滿足要求。其公用程序見(jiàn)下圖。 控制系統(tǒng)的自動(dòng)程序1）梯形圖和指令程序根據(jù)原有電氣線路工作原理，我們?cè)O(shè)計(jì)了機(jī)床PLC控制梯形圖，機(jī)床控制梯形圖如圖所示。操作 面板具體示意圖如圖8所示：圖8控制面板圖第7章 PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件往往比較惡劣,PLC雖然本身具有一定抗干擾能力,但其構(gòu)成的控制系統(tǒng),由于受到各類干擾信號(hào)的影響而出現(xiàn)問(wèn)題,因此必須對(duì)ＰＬＣ的安裝環(huán)境和不利條件作調(diào)查,以選擇采用合理的抗干擾措施 硬件抗干擾措施 抑制電源系統(tǒng)引入的干擾(1)采用濾波和屏蔽。圖9交流電源的濾波和屏蔽示意圖(2)采用交流穩(wěn)壓。根據(jù)系統(tǒng)的需要,選擇必要和合適的公共接點(diǎn),以達(dá)到最佳的屏蔽效果。如果在大地電位變化較大的場(chǎng)所,電路易受到共模干擾,且容易轉(zhuǎn)成差模干擾,應(yīng)采用浮地方式。由于機(jī)殼的接地點(diǎn)Ｇｂ與電網(wǎng)的接地點(diǎn)Ｇｏ連在一起,因此操作比較安全,通常將電路的插件柜架用絕緣支撐與外部機(jī)架、機(jī)殼隔開(kāi),保持電路部件與機(jī)殼的良好絕緣。接地時(shí),接地線應(yīng)盡量粗,一般用大于2ｍｍ2的接地線,接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近控制器,接地線應(yīng)盡量避開(kāi)強(qiáng)電回路和主回路的電線。②防止感應(yīng)電壓的干擾,對(duì)此干擾可采用輸入電壓直流化,在輸入端并接浪涌吸收器,繼電器轉(zhuǎn)換三種方法處理。③在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生干擾較大的場(chǎng)合,對(duì)交流負(fù)載可使用雙向晶體管輸出模塊。4）控制器的接地線與電源線或動(dòng)力線分開(kāi)。圖11軟件濾波位置圖　可對(duì)輸入信號(hào)用ｍ次采樣值的平均值來(lái)代替當(dāng)前值,但并不是通常的每采樣ｍ次求一次平均值,而是每采樣一次就與最近的ｍ1次歷史采樣值相加。①在目前現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)不完全可靠的情況下,對(duì)于非嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行的故障信號(hào),在程序中采取不同時(shí)間的判斷,以防止輸入接點(diǎn)的抖動(dòng)而產(chǎn)生“偽報(bào)警”。第8章 PLC系統(tǒng)的程序調(diào)試程序調(diào)試是程控系統(tǒng)投入運(yùn)行前的重要階段，通過(guò)程序調(diào)試對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)及邏輯功能逐步完善，以更好地滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行要求。PLC系統(tǒng)的程序調(diào)試可分為以下三個(gè)步驟：一、實(shí)驗(yàn)室調(diào)試在實(shí)驗(yàn)室中即可進(jìn)行，主要完成以下工作：（1）編程器不與PLC相連，僅在