【正文】 描述 ..................................... 5 面向?qū)ο蟮慕M合機(jī)床裝配模型的定義 ........................... 6 第 2 章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................. 8 PLC 簡(jiǎn)介 ...................................................... 8 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 ...................................... 9 PLC 的組成 ............................................... 10 PLC 程序的表達(dá)方式 ....................................... 12 PLC 的工作方式 ........................................... 13 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 ....................................... 14 PLC 類型選擇及模 塊選擇 ....................................... 15 PLC 類型的選擇 ............................................ 15 PLC 擴(kuò)展模塊的選擇 ........................................ 17 I/O 地址分配及外部配線 ....................................... 18 第 3 章 PLC 的編程 .................................................. 20 概述 ......................................................... 20 編程語言的形式 ............................................... 20 PLC 控制的程序設(shè)計(jì) ........................................... 22 PLC 程序的設(shè)計(jì)方法 ........................................ 22 順序功能圖的繪制 .......................................... 25 PLC 控制梯形圖 ............................................... 26 第 4 章安裝維護(hù) ..................................................... 28 安裝注意事項(xiàng) ................................................. 28 配線方面的注意事項(xiàng) ........................................... 28 第 5 章 結(jié)論 ........................................................ 32 參考文獻(xiàn) ........................................................... 33 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 摘 要 為 了充分 發(fā)揮設(shè)備 效能，迅速提升加工技 術(shù) 與精度，越 來 越多的企 業(yè) 每年投入 大量資 金和技 術(shù)對(duì) 傳統(tǒng)老 式 組 合機(jī) 床進(jìn) 行技 術(shù) 改造，取得了良好的效果。 關(guān)鍵詞： PLC。 組合機(jī)床部件分類 通用部件按功能可分 為動(dòng) 力部件、支承部件、 輸 送部件、控制部件 和輔 助部件五 類 。 組 合機(jī) 車 是由萬能機(jī)床和 專用 機(jī) 床發(fā) 展 來 的，它既有 專用 機(jī)床、 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn)單 的特 點(diǎn) ，又有萬能機(jī)床能 夠 重新 調(diào) 整，以適應(yīng) 新工件加工的特 點(diǎn) 。 用 組 合機(jī) 床時(shí) ，其通用部件和 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。 工藝屬 性和功能 屬 性具有某種 對(duì)應(yīng)關(guān) 系，例如： 工藝 面中每一加工元素(譬如加工孔 )，都 應(yīng)有 相 應(yīng) 的刀具、切削用量，以及支承 導(dǎo) 向與之 對(duì)應(yīng) 。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，是工業(yè)控制的核心部分。 3. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解 決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。但是，在時(shí)間上， PLC 執(zhí)行的任務(wù)是按串行方式進(jìn)行的，其具體的運(yùn)行方式與繼電器 接觸器控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都有著一定的不同。其功能： （ 1）用掃描方式（后面介紹）接收現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器； （ 2）接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)； （ 3）診斷電源和 PC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯(cuò)誤； （ 4）在 PC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后： a）執(zhí)行用戶程序 —— 產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)（從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，經(jīng)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去啟閉有關(guān)的控制電路） b）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 —— 分時(shí)、分渠道地執(zhí)行數(shù)據(jù)存取、傳送、組合、比較、變換等動(dòng)作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯或算術(shù)運(yùn)算任務(wù) c）更新輸出狀態(tài) —— 輸出實(shí)施控制（根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，再由輸入映象寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表、打印、數(shù)據(jù)通訊等） 系統(tǒng)程序 存儲(chǔ)器 ： 存放系統(tǒng)工作程序（監(jiān)控程序）、模塊化應(yīng)用功能子程序、南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 命令 、 解釋、功能子程序的調(diào)用管理程序和系統(tǒng) 參數(shù)， 不能由用戶直接存取 。通常， I/O 模塊上還具有狀態(tài)顯示和 I/O 接線端子排。一臺(tái)編程器可開發(fā)、監(jiān)護(hù)許多臺(tái)PLC 的工作。梯形圖中繼電器的線圈、常開觸點(diǎn)及常閉觸點(diǎn)符號(hào)常用下圖中的符號(hào)表示。有關(guān)的輸入均畫在方塊的左邊，輸南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 出畫在方塊的右邊。對(duì)每個(gè)程序， CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一 條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直到遇到結(jié)束符后返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。 3．輸出刷新階段 當(dāng)所有程序執(zhí)行完畢后，進(jìn)入輸出處理階段。這種方式稱為集中輸出。 I/O 設(shè)備，列出 I/O 地址分配表 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)需要，確定控制按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)等輸入設(shè)備和接觸器、電磁閥、信號(hào)燈等 輸出設(shè)備的型號(hào)和數(shù)量。 程序設(shè)計(jì)可用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法或功能表設(shè)計(jì)法，或者是兩者的結(jié)合。從PLC 本身的可靠性考慮，原則上只要是國外大公司的產(chǎn)品，不應(yīng)該存在可靠性不好的問題。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 PLC 機(jī)型的選擇 PLC 的類型： PLC 按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類；整體型 PLC 的 I/0 點(diǎn)數(shù)較少且相對(duì)固定，因此用戶選擇的余地較小，通常用于小型控制系統(tǒng)。 模擬量輸出模塊，用于控制被控設(shè)備，例如，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、比例電磁鐵、比例壓力閥、比例流量閥、液壓伺服馬達(dá)、伺服電動(dòng)機(jī)等，這些設(shè)備的輸出與模擬量輸出模塊給定的電壓或電流成比例，以實(shí)現(xiàn)模擬量控制。 可編程控制器的內(nèi)部編程等效元件是程序設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)概念。由于電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。其特點(diǎn)與梯形圖語言基本一致。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間。 結(jié)構(gòu)化文本編程語言采用計(jì)算機(jī)的描述方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。 PLC 控制的程序設(shè)計(jì) PLC 程序的設(shè)計(jì)方法 在 PLC 發(fā)展的初期，沿 用了設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單的 PLC的梯形圖，即在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。這兩步建立了繼電器電路圖中的元件和梯形圖中的位地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 FX2N 系列可編程控制器的步進(jìn)順控指令及大量的狀態(tài)軟元件就是為狀態(tài)編程法安排的。 用與相應(yīng)的步的符號(hào)相連的矩形框表示動(dòng)作或命令 , 并用框中的文字或符號(hào)來說明它們。步間轉(zhuǎn)換用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示。由于 M 是依次順序?yàn)?ON/ OFF 狀態(tài)的 , 實(shí)際上已經(jīng)基本上解決了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法中的記憶、聯(lián)鎖等問題。根據(jù)組合機(jī)床控制功能要求列出的 I/O 分配表 32 繪制順序功能圖，其中涉及并行分支與會(huì)和，具體見圖 4，如圖所示。 （ 2）請(qǐng)勿在有塵埃、油煙、導(dǎo)電性粉塵、腐蝕性氣體、可燃性 氣體的場(chǎng)所，高溫、結(jié)露、風(fēng)雨侵襲的場(chǎng)所或振動(dòng)、沖擊場(chǎng)所使用。 配線方面的注意事項(xiàng) PLC 系統(tǒng)的接線主要包括電源接線、接地、 I/O 接線及對(duì)擴(kuò)展單元接線等。 將 FX 系列 PLC 編程設(shè)置為在外部設(shè)備未上電前不進(jìn)行輸入、輸出操作。 ③ PLC 的接地線不能和其他設(shè)備共用，更不能將其接到一個(gè)建筑物的大型金屬結(jié)構(gòu)上。 FX 系列控制單元輸出端子板為兩頭帶螺釘?shù)目刹鹦栋澹? PLC 與輸出設(shè)備之間的輸出信號(hào)均通過輸出端子進(jìn)行連接。以上保護(hù)器件應(yīng)安裝在距離負(fù)載 50cm 以內(nèi)。 e. 應(yīng)使主回路接線遠(yuǎn)離高壓線。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 第 5 章 結(jié)論 以 上是組合機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本文是理論與實(shí)際想結(jié)合，比較全面的對(duì)基于攻絲組合機(jī)床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。 然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。 d. 應(yīng)使主回路接線遠(yuǎn)離高壓線。 ① A/D 模塊： a. 為防止輸入信號(hào)上有電磁感應(yīng)和噪聲干擾，應(yīng)使用兩線雙絞式屏蔽電纜。 ⑤ 若輸出端接感性負(fù)載時(shí)，需根據(jù)負(fù)載的不同情況接入相應(yīng)的保護(hù)電路。 ④ 切勿將外接電源加到交流型 PLC 的內(nèi)藏式直流電源的輸出端子上。在接地時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： ① PLC 的接地線應(yīng)為專用接地線，其直徑應(yīng)在 2mm 以上。 另外，在進(jìn)行電源接線時(shí)還要注意以下幾點(diǎn)： ① FX 系列 PLC 必須在所有外部設(shè)備通電后才能開始工作。 （ 6）安裝完成后，要取掉蒙在 PLC 通風(fēng)窗的防塵罩。圖中并行序列合并處的轉(zhuǎn)移有兩個(gè)前級(jí)狀態(tài) S25 和 S30，根據(jù)轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則，當(dāng)它們均為活動(dòng)狀態(tài)并且轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，將 實(shí)現(xiàn)并行序列的合并。 ②建立 SFC 圖。步是根據(jù)輸出量 Y 的狀態(tài)劃分的 , M 與 Y 之間具有很簡(jiǎn)單的“與”邏輯關(guān)系 , 輸出電路的設(shè)計(jì)極為簡(jiǎn)單。步活動(dòng)狀態(tài)習(xí)慣的進(jìn)展方向是從上到下或從左至右 , 在這兩個(gè)方向有向連線上的箭頭可以省略。與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步稱為初始步 , 初始狀 態(tài)一般是系統(tǒng)等待起動(dòng)命令的相對(duì)靜止的狀態(tài)。 梯形圖。 （ 2）確定 PLC 的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載，以及與它們對(duì)應(yīng)的梯形圖中的輸入位和輸出位的地址，畫出 PLC 的外部接線圖。 比 如 ，SIMATIC STEP7 MicroWIN 。在大中型的 PLC 系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化文本來描述 控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。