【正文】 .............................................. 39 參考文獻(xiàn) ........................................... 40 第一章 概述 組合機(jī)床概述 組合機(jī)床是以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。 殼體類零件攻絲組合機(jī)床的 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 中文 摘要 本文介紹殼體類零件攻絲組合機(jī)床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高，精度高等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。其中大量通用部件包括：?jiǎn)屋S工藝切削頭（攻螺紋頭）、傳動(dòng)裝置、動(dòng)力箱、進(jìn)給滑臺(tái)等動(dòng)力部件，以及用以安裝動(dòng)力部件的支承部件如側(cè)底座、立柱、立柱底座等。由過(guò)去的 “ 剛性 ” 機(jī)床結(jié)構(gòu)，向 “ 柔性 ” 化方向發(fā)展， 超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。通常夾具 中間底座 10 和多軸向 5 是根據(jù)工件的尺寸形狀和工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件，但其中的絕大多數(shù)零部件如定位夾壓元件、傳動(dòng)件等也都是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床在結(jié)構(gòu)和配置形式等方面有較大的差別。還出現(xiàn)整機(jī)的通用模塊，如轉(zhuǎn)能機(jī)床（缸蓋導(dǎo)管孔加工機(jī)床等）、柔性加工單元（ UD 系列組合式柔性單元等）。輸送部 件主要有移動(dòng)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。與傳統(tǒng)的繼電器 、 接觸器電氣控制系統(tǒng)相比 ,PLC 控制具有可靠性高、柔性好、開發(fā)周期短以及故障自診斷等優(yōu)點(diǎn) , 特別適合應(yīng)用于機(jī)床的控制和故障自診斷系統(tǒng) , 可以大為減少繼電器等硬件邏輯元件的數(shù)量 , 提高電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性 , 從而提高產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)效率?？磕Ｂ菽竿ㄟ^(guò)結(jié)合子和彈簧裝在套筒內(nèi)，套筒由壓板壓在靠模板誰(shuí)上?？善绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。 4. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 6. 維修工作量少，維修方便 PLC 的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。對(duì)每個(gè)程序， CPU 從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而 復(fù)始不斷循環(huán)，因此， PLC 的工作方式是一種串行循環(huán)工作方式。 功能存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)） ： 存放用戶數(shù)據(jù) PC 的用戶存儲(chǔ)器通常以字（ 16 位 /字）為單位來(lái)表示存儲(chǔ)容量。 智能型 ，即 既可聯(lián)機(jī)（ Online），也可脫機(jī)（ Offline）編程；可以采用指令清單（語(yǔ)句表）、梯形圖等語(yǔ)言編程。 外部 電源： 可用一般工業(yè)電源，并備有鋰電池（備用電池），使外部電源故障時(shí)內(nèi)部重要數(shù)據(jù)不致丟失。 圖 31 梯形圖符號(hào) 指令（語(yǔ)句表） 指令就是用助記符來(lái)表達(dá) PLC 的各種功能，它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，但又較之簡(jiǎn)單得多。也采用BASIC、 PASCAL 等高級(jí)語(yǔ)言編程。 2．程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段， PLC 對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描執(zhí)行。當(dāng) PLC 進(jìn)入程序執(zhí)行階段后輸入端將被封鎖，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣。 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 如果被控制對(duì)象環(huán)境較差，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，且輸入 /輸出量以開光亮為主，則考慮用 PLC 控制系統(tǒng)。注意：接在 PLC 輸入端的電器元件一律為常開觸點(diǎn)，如停止按鈕等。對(duì) 于系統(tǒng)方案要求有分布式系統(tǒng)、遠(yuǎn)程 I/O 系統(tǒng)，還需要考慮網(wǎng)絡(luò)化通訊的要求。在一般情況下， PLC 的 I/O 點(diǎn)應(yīng)該有適當(dāng)?shù)挠嗔俊? PLC 系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式： (1)PC 為主站，多臺(tái)同型號(hào) PLC 為從站，組成簡(jiǎn)易 PLC 網(wǎng)絡(luò)； (2)1 臺(tái) PLC 為主站，其他同型號(hào) PLC 為從站，構(gòu)成主從式 PLC 網(wǎng)絡(luò)； (3)PLC 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型 DCS 中作為 DCS 的子網(wǎng)； (4)專用 PLC 網(wǎng)絡(luò) (各廠商的專用 PLC 通信網(wǎng)絡(luò) )。在控制系統(tǒng)中，傳感器和變送器用于測(cè)量位移、角位移、力、壓力、應(yīng)變、速度、加速度、溫度、濕度、流量等物理量。 I/O地址分配及外部配線 攻絲組合機(jī)床的加工工藝流程和控制功能要求 ，需要輸入點(diǎn) 7 個(gè)，輸出點(diǎn) 13 個(gè)， 列出其 I/O 分配表，如表 32 所示 表 32 組合機(jī)床 PLC 控制 系統(tǒng) 的 I/O 分配表 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)編號(hào) 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)編號(hào) 啟動(dòng)按鈕 SB X0 KM1(M1 快進(jìn) ) Y1 行程開關(guān) SQ1 X1 KM2(M1 工進(jìn) ) Y2 行程開關(guān) SQ2 X2 KM3(M1 慢退 ) Y4 行程開關(guān) SQ3 X3 KM4(M1 快退 ) Y6 行程開關(guān) SQ4 X4 KM5(M2 正轉(zhuǎn) ) Y3 行程開關(guān) SQ5 X5 KM6(M2 反轉(zhuǎn) ) Y5 行程開關(guān) SQ6 X6 KM7(M3 快進(jìn) ) Y7 停止按鈕 SB1 X7 KM8(M3 工進(jìn) ) Y8 KM9(M3 慢退 ) Y10 KM10(M3 快退 ) Y12 KM11(M4 正轉(zhuǎn) ) Y9 KM12(M4 反轉(zhuǎn) ) Y11 KM13(夾具夾緊電磁閥 ) Y13 /輸出點(diǎn)分配，畫出 PLC 的外部接線如圖 32 所示 圖 32 組合機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)的外部接線 第 四 章 PLC 的 編程 概述 梯形圖和指令語(yǔ)言是 PLC 的主要編程軟件。它是與繼電器線路類似的一種編程語(yǔ)言。 指令表表編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是：采用助記符來(lái)表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無(wú)計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。主要用于其他編程語(yǔ)言較難實(shí)現(xiàn)的用戶程序編制 。 在 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要求設(shè)計(jì)人員不但對(duì) PLC 的硬件性能了解外，也要了解 PLC 對(duì)編程語(yǔ)言支持的種類。 （ 3）確定與繼電器電路圖的中間繼電器、時(shí)間繼電器對(duì)應(yīng)的梯形圖中的存儲(chǔ)器位（ M）和定時(shí)器（ T）的地址。 狀態(tài)編程法也叫功能表圖法，是程序編制的重要方法及工具。初始步用雙線方框表示 , 每一個(gè)順序功能圖至少應(yīng)該有一個(gè) 初始步。如果不是上述的方向 ,應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進(jìn)展方向。任何復(fù)雜系統(tǒng)代表步的輔助繼電器控制電路 , 其設(shè)計(jì)方法都是相同的 , 并且很容易掌握 , 所以順序控制設(shè)計(jì)法具有簡(jiǎn)單、規(guī)范、通用的優(yōu)點(diǎn)。 1）整個(gè)過(guò)程按工序要求分解 2）對(duì)每個(gè)工序分配狀態(tài)元件 3） SFC 轉(zhuǎn)換成狀態(tài)梯形圖（ STL）、指令表程序 根據(jù)組合機(jī)床控制功能要求，可見該控制完全按步進(jìn)進(jìn)行，所以采用步進(jìn)指令編程最適合。 圖 41 組合機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)的順序功能圖 PLC 控制梯形圖 下面主要采用 FXGPWINC 編程軟件繪制攻絲組合機(jī)床控制系統(tǒng)的 PLC 梯形圖。 圖 42 編程軟件界面 (2)． 設(shè)置編輯文件的 路徑 首先應(yīng)該設(shè)置文件路徑，所有用戶文件都在該路徑下存取。 2 首先將小光標(biāo)移到左邊母線最上端處 輸入第一條指令（快捷方式輸入指令）輸入第一條指令元件號(hào)，光標(biāo)自動(dòng)進(jìn)入第二條指令 3 按“ F5”或點(diǎn)擊右邊的功能圖中的常開，彈出“輸入元件”對(duì)話框 輸入一個(gè)元件“常開”觸點(diǎn) 4 鍵入“ M002” [回車 ] 輸入元件的符號(hào)“ M8002” 5 按“ F8”或點(diǎn)擊功能圖中的“功能”元件“ — [ ]— ” ,彈出“輸入元件”對(duì)話框 輸入一個(gè)“功能元件” 6 鍵入“ SET S0” [回車 ] 使元件 S0 保持為 ON 7 按“ F8”或點(diǎn)擊功能圖中的“功能”元件“ — [ ]— ” ,彈出“輸入元件”對(duì)話框 輸入一個(gè)“功能元件” 8 鍵入“ STL S0” [回車 ] 使元件 S0 接通 9 ?? ?? 10 鍵入“ END” [回車 ] 輸入結(jié)束符號(hào) “梯形圖”程序編輯結(jié)束后 ，單擊 [選項(xiàng) ]下拉子菜單，選中 [程序檢查 ]彈出[程序檢查 ]對(duì)話框，根據(jù)提示檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤，電路錯(cuò)誤以及雙線圈檢驗(yàn)。 2. 根據(jù) 組合機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)的順序功能圖 ，利用 FXGP_WINC 軟件 繪制的梯形圖如圖 43 所示 圖 43 組合機(jī)床 PLC 控制系統(tǒng)的梯形圖 本章小結(jié) 首先通過(guò)對(duì)被控對(duì)象的控制任務(wù)分析，然后畫出 PLC 順序功能圖，確定 PLC機(jī)型后， 通過(guò)運(yùn)用 FXGP_WINC 軟件進(jìn)行 PLC 梯形圖的繪制。編程器可用指令表的形式讀出、寫入、插入和刪除指令，進(jìn)行用戶程序的輸入和編輯。它運(yùn)用于 Windows 操作系統(tǒng)，這對(duì)于調(diào)試操作和維護(hù) 操作來(lái)說(shuō)可以提高工作效率，并具有較強(qiáng)的兼容性。 （ 6）不能受太陽(yáng)光的直接照射或水的濺射。 （ 6）安裝完成后，要取掉蒙在 PLC 通風(fēng)窗的防塵罩。 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。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。 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。 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。 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。 d. 應(yīng)使主回路接線遠(yuǎn)離高壓線。 c. 在同一通道上的電壓輸出和電流輸出不能同時(shí)使用。具體配置視不同的機(jī)型而定，當(dāng)要進(jìn)行擴(kuò)展配置時(shí)，請(qǐng)參閱有關(guān)的用戶手冊(cè)。當(dāng)各負(fù)載使 用不同電壓時(shí)，采用獨(dú)立輸出方式；而各個(gè)負(fù)載使用相同電壓時(shí)，可采用公共輸出方式。 ② 不能將輸入設(shè)備連接到帶“ . ”端子上。 ⑤ 當(dāng)需要控制兩個(gè)相反的動(dòng)作時(shí)，應(yīng)在 PLC 和控制設(shè)備之間加互鎖電路。 過(guò)強(qiáng)的噪聲及電源電壓波動(dòng)過(guò)大都可能使 FX 系列可編程控制器的 CPU 工作異常，以致引起整個(gè)控制系統(tǒng)癱瘓。 （ 5） PLC 的信號(hào)輸入線和輸出線不能走同一電纜。 （ 4）周圍無(wú)過(guò)量的灰塵和金屬微粒。 FXPCS/WINEC 編程軟件包也是一個(gè)專門用來(lái)開發(fā) FX 系列 PLC 程序的軟件包。有在線編程和離線編程兩種方式。保存文件類型特征有三個(gè)： Win Files(*.pmw)， Dos Files(*.pmc)， All Files(*.*)。 梯形圖編輯狀態(tài)，可以讓你用梯形圖形式編輯程序。 g 快捷指令 : F5 常開、 F6 常閉、 F7 輸入元件、 F8 輸入指令等等。在梯形圖中，用 S20 的 STL 觸點(diǎn)和 T0 的 常開觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路來(lái)控制 SET 指令對(duì) S21和 S26 同時(shí)置位，系統(tǒng)程序?qū)⑶凹?jí)狀態(tài) S20 變?yōu)椴换顒?dòng)狀態(tài)。主要步驟： ① 了解控制要求。 順序控制設(shè)計(jì)法是用輸入量 X 控制代表各步的編程元件 (如輔助繼電器 M) , 再用它們控制輸出 量 Y。在畫順序功能圖時(shí) ,將代表各步的方框按它們成為活動(dòng)步的先后次序順序排列 , 并用有向連線將它們連接起來(lái)。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來(lái)劃分的 , 在任何一步 之內(nèi) , 各輸出量的 ON/ OFF 狀態(tài)不變 , 但是相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的步的這種劃分方法使代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著極為簡(jiǎn)單的“與”邏輯關(guān)系。 。 將 繼電器控制系統(tǒng)電路圖轉(zhuǎn)換為功能相同的 PLC 的外部接線圖和梯形圖的步驟如下： （ 1）了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能做到在設(shè)計(jì)和調(diào)試控制系統(tǒng)時(shí)心中有數(shù)。目前的 PLC 對(duì)梯形圖（ LD）、指 令 表 （ STL ）、 功 能 模 塊 圖 （ FBD ） 編 程 語(yǔ) 言 都 以 支 持 。它是類似于高級(jí)語(yǔ)言的一種編程語(yǔ)言。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過(guò)程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對(duì)控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn) 行分配，一步一步的按照順序動(dòng)作。同時(shí)，指令表編程語(yǔ)言與梯形圖編程語(yǔ)言圖一一對(duì)應(yīng)，在 PLC編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換。 PLC 的編程語(yǔ)言包括以下五種：梯形圖語(yǔ)言（ LD）、指令表語(yǔ)言（ IL）、功能模塊圖語(yǔ)言（ FBD）、順序功能流程圖語(yǔ)言（ SFC）及結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言（ ST）。對(duì)于超小型及小型 PLC， I/O 模塊與主機(jī)單元連在一起，選用時(shí)同樣要考慮上述幾個(gè)方面。例如西門子公司的 S7300 系列和 S7400 系列、三菱公司的 Q 系列、歐姆龍公司的 CVM1 系 列等。 如何估算程序容量呢 ?許多文獻(xiàn)資料中給出了不