【正文】 這些將催促著水鉆加工技術的不斷改進，以生產(chǎn)出更高質(zhì)量的水鉆飾品并在激烈的競爭之中立于不敗之地。、細磨和拋光的狀態(tài)顯示人機界面示意圖。 磨削機控制系統(tǒng)人機界面主界面 進入常用參數(shù)設置界面后，用戶可以輸入工件面數(shù)、工件轉(zhuǎn)面速度等常用參數(shù)。 控制系統(tǒng)主程序梯形圖①初始化子程序：在該程序中，系統(tǒng)需要將用戶所設置的磨削時間、然后將PLC的輸入輸出點的狀態(tài)恢復到初始狀態(tài)，即將上下氣缸以及前后氣缸的輸出狀態(tài)恢復到0，在檢測到四個機頭的裝夾鋁排的信號開關已經(jīng)到位后，各個機頭的夾緊氣缸初始化成1狀態(tài)，即夾緊氣缸夾緊。如果程序在調(diào)試時運行時出現(xiàn)錯誤，采用主程序和子程序的模式能更快地找出錯誤的地方而及時修改。15%（50HZ），、5A、6A、7A、8A，信號輸入方式單脈沖（PLS+DIR）或者雙脈沖（CW/CCW）、信號電流范圍為6到10mA，輸出信號ERR，集電極開路輸出，最大流過電流為10mA。10%，200mA（max）。通過對整個系統(tǒng)所需的硬件設備分析之后，擬定出本課題所需的PLC需要13個輸入點以及23個輸出點，沒有模擬輸入、輸出信號，其中輸入信號全為開關量信號，輸出信號有8點為脈沖輸出。② 對存儲量的選擇即使對相同的系統(tǒng)，不同的程序設計人員所設計的程序的長度和執(zhí)行時間也會有很大差異，因此在選擇存儲量時，應該按估算容量的50%到100%留出余量。4磨削機控制器系統(tǒng)硬件實現(xiàn) PLC主機選型 隨著PLC的普及推廣，PLC產(chǎn)品種類的數(shù)量越來越多，應用中需要全面權衡利弊，合理地選擇機型以及相關模塊。③故障檢測與報警為了使系統(tǒng)安全可靠地工作，作者專門為該系統(tǒng)設計了該模塊，以使控制系統(tǒng)能自動進行故障檢測，報警提示，并發(fā)出故障停機的命令。
④PLC具有成熟的技術以及很好的發(fā)展前途。①從可靠性上考慮，由于水鉆磨削機的加工過程不僅對加工過程自動化的要求高，而且要求整個系統(tǒng)具有較高的精度和能夠?qū)庸み^程實施定位檢測功能。嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件和硬件的結合十分緊密。因此，可以看出，水鉆加工這種生產(chǎn)工藝過程對產(chǎn)品的質(zhì)量要求比較高，并且要求加工設備不僅需要特殊的夾具，而且需要有高精度的磨削功能、定位檢測功能，因此對水鉆加工設備的自動控制系統(tǒng)要提出更高的要求。在這些過程完成后，加工設備會自動對接上料，然后對水鉆另幾個個對稱面進行相應的粗磨、細磨和拋光。除主機本身的資源外，其左側(cè)為通訊外圍資源，右側(cè)則為擴展 I/O 資源。③ 程序刷新在所有的指令執(zhí)行完畢后，輸出狀態(tài)寄存器中的狀態(tài)（即輸出繼電器的狀態(tài)）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器鎖存起來并且驅(qū)動輸出線圈，以形成PLC的實際輸出。這種順序掃描的工作方式具有程序設計簡單、可靠性高以及結構簡單直觀等優(yōu)點。② 用戶程序用戶程序也即應用程序，是針對某些具體的控制對象所編制的程序。⑤ 編程器編程器的作用是提供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視等功能，它由顯示部分、鍵盤部分以及通信部分三個部分組成。用戶程序存儲器是用來存放用戶針對具體的控制對象而用規(guī)定的PLC編程語言編寫的用戶程序。 PLC實際上是一種工業(yè)控制微型計算機，因此它的硬件結構與一般微機控制系統(tǒng)相似，它的主體是由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入\輸出模塊、電源、各種智能模塊以及外圍設備組成[10,11]。③第三章：首先簡述了水鉆加工工藝過程，然后進行了磨削機控制器主控制器的選型分析，重點論述了該課題的總體設計方案。⑤該全自動水鉆磨拋一體機的磨削機需具有以下四點技術指標：1)保證定位檢測系統(tǒng)精確性；2)，使加工產(chǎn)品合格率提高到百分之九十以上；3)生產(chǎn)規(guī)格要求：可根據(jù)用戶的使用需求進行不同規(guī)格的水鉆加工；4)整個控制器必須運行可靠。與這些問題密切相關的就是水鉆加工設備的控制系統(tǒng)的先進性以及精確度。例如溫州市中邁機械設備有限公司研制的全自動水鉆磨拋一體機的磨削機具有三道加工工序：粗磨、細磨和拋光。水鉆一般是用于中檔的飾品設計應用中，運用合成晶體仿造鉆石的樣式，經(jīng)過切割、磨削等加工過程，做出效果可與真鉆石媲美的仿制品，質(zhì)優(yōu)價廉，是符合大眾消費的輔助材料。作為工業(yè)控制系統(tǒng)，PLC技術是目前在工業(yè)控制系統(tǒng)中應用最為廣泛的控制系統(tǒng)之一。它采用了類似繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖語言，編程更為簡單等優(yōu)點。隨著人民生活水平的提高，水鉆的生產(chǎn)已經(jīng)不能滿足市場需求，特別是國內(nèi)的服飾行業(yè)。用戶可以根據(jù)自己的實際需要設置每道工序的磨削次數(shù)以及磨削時間。因此改變水鉆加工設備的控制方式和系統(tǒng)以及提高磨削機的加工精度才能從根本上解決效率低、產(chǎn)品質(zhì)量提不上來的問題。本課題為機床電氣設計，在設計之前，先要弄清該設備其他系統(tǒng)對該控制系統(tǒng)的技術要求，然后通過技術經(jīng)濟分析，選擇性能價格比最佳的傳動方案和控制方案，最后計算設計出簡單合理、工作可靠的電氣控制方案及PLC梯形圖等進行模擬試驗。④第四章：給出了該課題的硬件設計方案，包括PLC主機的選型以及I/O模塊型號的確定。 PLC的硬件組成① CPUCPU是PLC的控制中樞，它主要由控制器、寄存器、運算器以及實現(xiàn)它們之間通信的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線組成。用戶功能存儲器是用來存放用戶程序中使用的數(shù)值數(shù)據(jù)、ON/OFF狀態(tài)等，它組成了PLC的各種內(nèi)部器件，也被稱為“軟件元件”。編程器的工作狀態(tài)主要有兩種：一種是編程工作狀態(tài)；另一種是監(jiān)控工作狀態(tài)。程序既可以由編程器方便的送入到PLC內(nèi)部的存儲器中，也能方便的通過編程器讀出、檢查與修改。PLC的掃描工作主要分為三個階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段以及程序刷新階段[7]。在一個周期執(zhí)行完后，地址計數(shù)器會自動恢復到初始值，并重復執(zhí)行由以上三個階段構成的工作周期。 FBSPLC單機系統(tǒng)資源示意圖 Fbs系列PLC的單機系統(tǒng)通過通訊端口和特定的通訊驅(qū)動程序，就可以實現(xiàn)多臺PLC主機之間或者PLC與計算機之間的連結而成為多機系統(tǒng)，從而達到資源共享的目的。整個工藝過程都是在基于PLC的控制系統(tǒng)下全自動完成，磨后自動轉(zhuǎn)入拋工序，無需人工搬運夾具或更換磨拋盤，安全可靠并且能夠?qū)崿F(xiàn)高效高產(chǎn)。 水鉆加工工序流程圖 ①單片機單片機是將微處理器（CPU）、一定容量的RAM和ROM以及I/O口、定時器等電路集成在一塊芯片上，構成的單片微型計算機[14]。第二，嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核較小。因此開發(fā)全自動水鉆磨削機控制系統(tǒng)需要解決的關鍵技術之一，就是如何在高精度的磨削、高自動化環(huán)境下提高設備的可靠性，而該PLC系統(tǒng)是專為這種加工過程設計的，設計者在設計PLC時，充分考慮到它的特殊性、復雜性以及加工產(chǎn)品的多樣性，所以整個過程采取了很多強化措施。PLC控制器原來只作離散量控制，其功能只是將操作接到離散量輸出器，以實現(xiàn)簡單邏輯上的控制。④人機界面該模塊也是控制系統(tǒng)的必不可少的組成部分，它是系統(tǒng)和用戶之間進行交流和信息交換的媒介。 ① 對I/O點數(shù)的選擇I/O點數(shù)的選擇除了需要滿足當前控制系統(tǒng)的要求外，還要考慮以后生產(chǎn)工藝的改變以及可靠性的要求，為系統(tǒng)的升級改造留有余地，一般情況下，需按照實際所需的總點數(shù)的15%到20%留出備用量，然后確定系統(tǒng)所需的PLC的點數(shù)[1,4]。存儲容量與系統(tǒng)規(guī)模、編程水平、控制要求以及實現(xiàn)方法等許多因素有關，I/O點數(shù)在很大程度上可以反映PLC系統(tǒng)對存儲器的要求，因此可以通過I/O點數(shù)來粗略估計所需的PLC的存儲器容量[1]。磨削機控制系統(tǒng)PLC輸入/輸出點 輸入信號說明名稱主機輸入主軸旋轉(zhuǎn)減速信號開關工頭1輸入原點接近開關裝夾鋁排信號開關插銷到位信號開關工頭2輸入原點接近開關裝夾鋁排信號開關插銷到位信號開關工頭3輸入原點接近開關裝夾鋁排信號開關插銷到位信號開關工頭4輸入原點接近開關裝夾鋁排信號開關插銷到位信號開關輸出信號主機輸出主軸減速氣缸主軸定位氣缸主軸轉(zhuǎn)動(工位轉(zhuǎn)動)工頭1輸出夾緊氣缸上下氣缸前后氣缸脈沖輸出脈沖方向輸出工頭2輸出夾緊氣缸上下氣缸前后氣缸脈沖輸出脈沖方向輸出工頭3輸出夾緊氣缸上下氣缸前后氣缸脈沖輸出脈沖方向輸出工頭4輸出夾緊氣缸上下氣缸前后氣缸脈沖輸出脈沖方向輸出 型號本課題所需的PLC需要13個輸入點以及23個輸出點且需要脈沖輸出，由于該系統(tǒng)為開關量控制系統(tǒng)，故不考慮PLC的相應時間。本系統(tǒng)選用永宏公司的I/O板FBS60EA，I/O板能夠增大PLC驅(qū)動能力并且能夠?qū)LC與感性負載（晶閘管輸出）光電隔離開，符合系統(tǒng)要求。③ 人機界面本系統(tǒng)人機界面選用永宏公司的觸摸屏PV080TNT5磨削機控制器系統(tǒng)軟件實現(xiàn)本課題采用的是永宏公司提供的軟件winproladder作為編程軟件，該軟件是完全依照Windows環(huán)境的操作習慣而設計的，操作方便。由于水鉆工藝過程需要經(jīng)過安裝定位、粗磨、細磨和拋光四個工位，并且水鉆每到一個工位系統(tǒng)就需要進行一次初始化，從而作者將整個系統(tǒng)設計成包含5個子程序（即系統(tǒng)初始化子程序、坯料安裝定位子程序、水鉆粗磨子程序、細磨子程序和拋光子程序）的系統(tǒng)。 初始化子程序部分梯形圖②安裝定位、粗磨、細磨以及拋光子程序：這四個子程序分別由四個機頭完成，其中安裝定位過程完成后，插銷到位開關自動發(fā)出信號，從而系統(tǒng)自動進入磨拋狀態(tài)。 常用參數(shù)設置界面示意圖用戶進入系統(tǒng)故障檢測界面后，可以根據(jù)界面顯示的狀態(tài)對當前情況進行相應的檢測。 粗磨狀態(tài)顯示人機界面 細磨狀態(tài)顯示人機界面 拋光狀態(tài)顯示人機界面7結論 PLC技術是目前在工業(yè)控制系統(tǒng)中應用最為廣泛的控制系統(tǒng)之