【正文】 3 23 PLC 控制系統(tǒng)分析 先將自動(dòng)開(kāi)關(guān) QF2～ QF5 接通，在將電源總開(kāi)關(guān) QF1 扳倒“接通”位置，引入三相電源。當(dāng)搖臂上升到一定高度時(shí)松開(kāi) SB3， 復(fù)位斷開(kāi)， 斷開(kāi)，斷電延時(shí)定時(shí)器 T37 斷電，其長(zhǎng)閉觸點(diǎn) T37 延時(shí) 3 秒鐘閉合 接通閉合，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 反轉(zhuǎn)，夾緊搖臂。 當(dāng)立柱與主軸箱松開(kāi)后，可手動(dòng)使立柱回轉(zhuǎn)或主軸箱做徑向移動(dòng)。 PLC擁有強(qiáng)大的通訊功能，這使得控制更為靈活，所以今后期待進(jìn)一步開(kāi)展這方面的研究 : 。我國(guó)的產(chǎn)品要想占據(jù)國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)，應(yīng)把可靠性、穩(wěn)定性作為數(shù)控產(chǎn)品研究的頭等大事。 (4)數(shù)控編程自動(dòng)化 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， CAD、 CAM、 CAPP 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程的自動(dòng)化。 在硬件設(shè)計(jì)和程序編寫(xiě)時(shí)遇到很多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)努力得到了一定程度的解決，但是還有很大的不足和需要改進(jìn)的空間。 指導(dǎo)老 師耿驚濤對(duì)我的關(guān)心與培養(yǎng)，導(dǎo)師學(xué)術(shù)嚴(yán)謹(jǐn)、治學(xué)有方，在撰寫(xiě)論文上給我悉心指導(dǎo)，在生活與學(xué)習(xí)上亦對(duì)我諄諄教誨，這些為我以后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，指明了方向 ! 在攻讀學(xué)士學(xué)位期間，我還得到了其他眾多老師和單位領(lǐng)導(dǎo)、同學(xué)們的關(guān)懷和幫助，有了他們，我才能克服各種困難，完成學(xué)士學(xué)位論文。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 26 26 結(jié) 論 本課題采用 PLC 自動(dòng)控制技術(shù)取代了傳統(tǒng)繼電器 — 接觸器電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì) Z3040 搖臂鉆床的自動(dòng)控制，從而提高了機(jī)床的工作效率、工作穩(wěn)定性和可靠性，而且還大大降低了工 人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了產(chǎn)品的加工質(zhì)量，降低了設(shè)備故障率，提高了生產(chǎn)率。 (3)復(fù)合化 如果能夠在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)或盡可能完成一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品從毛坯至成品的全部加工，實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的復(fù)合化。 (1)高可靠性、穩(wěn)定性 從“數(shù)控系統(tǒng)千人調(diào)查”分析報(bào)告可以看出，無(wú)論經(jīng)濟(jì)型、普及型還是高檔型數(shù)控系統(tǒng)，在“影響選擇數(shù)控系統(tǒng)因素”的排序中，排在第一位的都是 可靠性穩(wěn)定性。對(duì)于西門(mén)子系列 PLC文本顯示器的設(shè)計(jì)方面，由于時(shí)間關(guān)系本課題未能涉及。 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合， 和通電延時(shí)定時(shí)器 T39 同時(shí)接通， 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合主軸箱與立柱夾緊準(zhǔn)備， T39 常開(kāi)觸點(diǎn)經(jīng) 3秒 鐘延時(shí)閉合 接通閉合，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3通電正轉(zhuǎn)推動(dòng)活塞使立柱和主軸箱松開(kāi)。由于主軸箱、立柱、搖臂松開(kāi)邏輯行 是閉合的，因而 接通閉合，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3正轉(zhuǎn)，松開(kāi)搖臂。我決定選用 SIMATIC S7300 作為本次設(shè)計(jì)所用 PLC。 A 系列、 ANS 系列、 Q 系列 、 QNA 系列等為模塊式大型 PLC，最大容量為 8K 點(diǎn)。掃描周期越長(zhǎng)，響應(yīng)速度越慢。在程序執(zhí)行期間即使輸入端狀態(tài)發(fā)生變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變，而這些變化必須等到下一工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。 PLC 工作原理 由于 PLC 以微處理器為核心，故具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。 運(yùn)動(dòng)控制。 編程簡(jiǎn)單易學(xué) PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式。 （ 5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的刷選。 搖臂的夾緊和放松是由電氣和液壓聯(lián)合控制，并且有夾 緊和放松指示。也對(duì)主電動(dòng)機(jī)控制電路，搖臂升降控制電路，立柱和主軸箱松開(kāi)、夾緊控制電路，冷卻泵控制電路，照明、信號(hào)電路進(jìn)行了簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)和闡述。按 SB7 或 SB8，電磁鐵 YA YA2 均通電，主軸箱和立柱同時(shí)進(jìn)行松開(kāi)或夾緊。 以主軸箱的松開(kāi)和夾緊為例：先將 SA2 扳到右側(cè)， 觸點(diǎn)（ 5759）接通，（ 5763）斷開(kāi)。而 ST1 的另一動(dòng)斷觸點(diǎn) ST11(1517)仍閉合，以保證搖臂能夠上升。所不同的是按下降按鈕 SB4 時(shí)為 KM3 線圈得電，搖臂升降電動(dòng)機(jī) M2 反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂下降。當(dāng)搖臂完全松開(kāi)后，活塞桿通過(guò)彈簧片壓下限位開(kāi)關(guān) ST2，使其動(dòng)斷觸點(diǎn) ST2（ 17－ 33）斷開(kāi)，使接觸器 KM4線圈斷電釋放，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 停轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，另一動(dòng)合觸點(diǎn) ST2（ 1721）閉合，接觸器 KM2 線圈通電吸合，其主觸點(diǎn)接通升降電動(dòng)機(jī) M2 的電源， M2 啟動(dòng)正向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂上升。 電機(jī)容量小，僅 ，由開(kāi)關(guān) QS 控制。首先將隔離開(kāi)關(guān)接通，將電源引入開(kāi)關(guān) QF1 扳到“接通”位置，接通三相交流電源，此時(shí)總電源指示燈 HL1 亮，表示機(jī)床電氣電路已進(jìn)入帶 電狀態(tài)。當(dāng)變速完成，松開(kāi)操作手柄，此時(shí)手柄在彈簧作用下由“變速”位置自動(dòng)復(fù)位到主軸“停車”位置，然后在操縱主軸正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，主 軸將在新的轉(zhuǎn)速或進(jìn)給 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 13 量下工作。 主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，首先按下主軸電動(dòng) 機(jī)起動(dòng)按鈕，主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)齒輪泵，送出壓力油。 本章小結(jié) 本章根據(jù)控制要求確定了總體方案以及控制系統(tǒng)的硬件選型。前者安裝在主軸箱內(nèi)，后者安裝在搖臂電器盒下部。 PLC 是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的點(diǎn)控制器。綜上所述，搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)方式有： 1 主運(yùn)動(dòng)，主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主軸的縱向進(jìn)給； 3 輔助運(yùn)動(dòng)，搖臂沿外立柱垂直移動(dòng)，主軸箱沿?fù)u臂長(zhǎng)度方向移動(dòng)，搖臂與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在各類鉆床中，搖臂 鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用于單件或批量生產(chǎn)中帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常見(jiàn)的機(jī)床。這樣就簡(jiǎn)化了工人的操作，使勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。數(shù)控機(jī)床的加工精度不受零件復(fù)雜程度的影響，機(jī)床傳動(dòng)鏈的反向齒輪間隙和絲杠的螺距誤差等都可以通過(guò)數(shù)控裝置自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)還可以利用數(shù)控軟件進(jìn)行精度校正和補(bǔ)償。 (4） CNC 一般具有工件測(cè)量系統(tǒng)。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 7 軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普通實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程。 2020 年，我國(guó)金屬加 工機(jī)床消費(fèi)額達(dá)到了 95 億美元，占世界總量的 1/5。 我國(guó) 數(shù)控機(jī)床行業(yè)總體的技術(shù)開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，信息化技術(shù)應(yīng)用程 度不高。 數(shù)控機(jī)床是利用二進(jìn)制數(shù)學(xué)方式 輸入，加工過(guò)程可任意編程，主軸及進(jìn)給速度可按加工工藝需要變化，且能實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，易加工復(fù)雜曲面。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。其存在的教訓(xùn)是 ,著重於基礎(chǔ)科研 ,疏忽利用技巧 ,且在上世紀(jì) 80 代政府一度放松了領(lǐng)導(dǎo) ,致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增長(zhǎng)緩慢 ,於 1982 年被落后的日本超過(guò) ,并大批進(jìn)口。數(shù)控技術(shù)不僅應(yīng)用于機(jī)床的控制，還用于控制其他的設(shè)備，諸如數(shù)控線切割機(jī)、數(shù)控繪 圖機(jī)、數(shù)控測(cè)量機(jī)、數(shù)控沖剪機(jī)等，僅數(shù)控機(jī)床就有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及數(shù)控加工中心等。數(shù)控技術(shù)是最典型的、應(yīng)用最廣泛的機(jī)電光一體化綜合技術(shù)，這就要求機(jī)械類專業(yè)應(yīng)用型本科學(xué)生具備一定的機(jī)床數(shù)控技術(shù)理論知識(shí)及應(yīng)用技 能。 關(guān)鍵詞：可編程控制器 數(shù)控機(jī)床 數(shù)字控制 液壓控制 梯形圖 原理圖 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 2 目 錄 摘要 ??????????????????????????????? 第 1 章 緒論 ???????????? … ????????????? 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀????????????????????? 1 ?????? ? ? ??????????? 1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀????????????????????? 2 研究的意義?????????????????????? 3 PLC 應(yīng)用于數(shù)控鉆出的可能性 ??????????????? ? 4 第 2 章總體設(shè)計(jì)方案 ??????? ?? ???????? 10 總體方案的設(shè)計(jì) …………………………… ??????????? 10 元器件的選型 ……………… ????????????????? 11 PLC 的主要類型 ………… ????????????? ????? 11 本章小結(jié) ……………… ??????????????????? 11 第 3 章 搖臂鉆床控制線路設(shè)計(jì) ??????????? ??? 13 搖臂鉆床控制線路概述??????????????????? 13 操縱機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)??????????????????? 13 夾緊機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)???????????????????? 14 搖臂鉆床控制線路原理設(shè)計(jì) ?????????? ???????? 15 Z3040 搖臂鉆床控制線路主電路設(shè)計(jì) ??????? ?????? 16 Z3040 搖臂鉆床控制線路控制電路分析 ????????? ??? 16 主電動(dòng)機(jī)控制電路 ?????????? ?????????? 16 搖臂升降控制電路 ?????????? ????????? 16 立柱和主軸箱松開(kāi)、夾緊控制電路 ?????????? ?? 17 冷卻泵控制電路 ?????????? ?????????? 18 照明、信號(hào)電路 ?????????? ??????????? 18 本章小結(jié) ?????????????? ???????????? 18 第 4 章?lián)u臂鉆床 PLC 控制系統(tǒng) ?????? ???????? 19 PLC 的基本特點(diǎn) ????????? ?????????????? 19 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 PLC 的工作原理 ?????????? ????????????? 20 PLC 的選型 ?????? ??????????????????? 21 確定 I/O 點(diǎn)數(shù)????????????????????? 22 選配 PLC 的型號(hào)???????????????????? 22 搖臂鉆床的 PLC 控制 I/0（輸入、輸出）地址分配表 ????? ? 22 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ?????? ??????????????? 24 主軸電動(dòng)機(jī)控制 ???? ???????????????? 24 搖臂升降控制 ?????? ??????????????? 24 立柱與主軸箱松開(kāi)、夾緊控制 ?????? ???????? 24 第 5 章技術(shù)展望 ??????????????????? ????? 25 結(jié)論 ?????????????????????????????? 27 參考文獻(xiàn) ???????????????????????????? 27 致謝 ??? ??????????????????????????? 29 附錄 ?????????????????????????????? 30 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 4 4 第 1 章 緒 論 數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)；數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是提高制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率必不可少的重要手段；數(shù)控機(jī)床是國(guó)防工業(yè)現(xiàn)代化的重要戰(zhàn)略裝備，是關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要標(biāo)志。這種機(jī)床在刀庫(kù)中裝有鉆頭、絲錐、鉸刀、鏜刀等刀具，通過(guò)程 序指令自動(dòng)選擇刀具，并利用機(jī)械手將刀具裝在主軸上，這樣可大大縮短零件裝卸時(shí)間和換刀時(shí)間。當(dāng)今美國(guó)不僅生產(chǎn)宇航等應(yīng)用的高性能數(shù)控機(jī)床 ,也為中小企業(yè)生產(chǎn)便宜實(shí)用的數(shù)控機(jī)床 (如 haas、 fadal 公司等 )。德國(guó)的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí) ,出口遍及世界。目前世界最大的三家廠商是：日本 Fanuc、德國(guó)西門(mén)子、日本三菱，其產(chǎn)品量大面廣，但技術(shù)并不一定是最高的，其余還有法國(guó) Num、西班牙凡高等。數(shù)控機(jī)床是由主機(jī)、各種元部件 (功能部件 )和數(shù)控系統(tǒng)三大部分組成，還需先進(jìn)的自動(dòng)化刀具配合，才能實(shí)現(xiàn)加工，各個(gè)環(huán)節(jié)在技術(shù)上、質(zhì)量上必須切實(shí)過(guò)