【正文】 針對水鉆加工行業(yè)的磨輪磨料匹配問題，許多資深行家歷經(jīng)了多年艱難細(xì)心的研討和求索，也找到了很多的好經(jīng)驗和新設(shè)想，這里不加以詳細(xì)說明。美國的一些水鉆加工機械制造企業(yè)采用集成控制電路作為控制系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶的不同需求提供多種工作模式。本論文闡述了該系統(tǒng)的選型分析和總體方案設(shè)計并給出了功能說明和梯形圖，重點解決了基于PLC的控制器的自動化問題，實現(xiàn)了水鉆磨拋的全自動化，最后給出了人機界面。重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 中文摘要大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）基于PLC的全自動水鉆磨拋一體機磨削機控制器的設(shè)計專 業(yè)：機械電子工程摘 要在水鉆加工過程中，水鉆的成型磨削即磨拋環(huán)節(jié)是最重要的一個加工環(huán)節(jié)，此過程也是考驗水鉆加工企業(yè)能否真正步入水鉆生產(chǎn)的關(guān)鍵。該系統(tǒng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，它的硬件方案更成熟、可靠性更強、抗干擾能力更強，很大程度上提高了水鉆加工企業(yè)的生產(chǎn)能力。并且在裝卸夾具過程中不需要使機械處于待機狀態(tài)，始終將設(shè)備保持在運行狀態(tài)，和傳統(tǒng)設(shè)備相比，大大提高了生產(chǎn)效率。究其根本原因，目前水鉆加工行業(yè)正面臨著兩大難題：一是機械設(shè)備問題，二是磨輪磨料的匹配問題，這是制約水鉆生產(chǎn)加工的兩大瓶頸。該課題任務(wù)具體內(nèi)容如下：
①全自動水鉆磨拋一體機采用PLC控制,四軸同時循環(huán)工作，高精自動檢測定位,集研磨與拋光于一體一次完成,從而達(dá)到高效率高精度低能耗。③磨削機控制器系統(tǒng)的硬件選型，主要是PLC、I/O板等關(guān)鍵部件的選型。4重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2可編程控制器簡介2可編程控制器簡介可編程控制器是在繼電器控制技術(shù)以及計算機控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的以微處理器為核心，并且將自動控制技術(shù)、計算機控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制設(shè)備。系統(tǒng)存儲器是用來存放由PLC制造廠家編寫的PLC自身的系統(tǒng)程序，并且固化在ROM內(nèi)，用戶不能訪問和修改。PLC通過輸入模塊把控制現(xiàn)場的信息、狀態(tài)讀入主機，通過輸出模塊把由用戶程序的運算與決策所得的運算結(jié)果輸出給執(zhí)行機構(gòu)。PC程序開發(fā)系統(tǒng)包括編程軟件、數(shù)據(jù)采集和分析軟件、實時操作員接口軟件以及仿真軟件等[8,9]。PLC采用了與一般計算機不同的循環(huán)掃描運行方式。在程序執(zhí)行時，輸入映像寄存器與外界是隔離的，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映像寄存器所存儲的內(nèi)容也不會發(fā)生變化，只有在下一個掃描周期的輸入采樣階段才能被讀入信息。 PLC系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟永宏FATEK FBS系列PLC是一種外型小巧卻具有中大型PLC很多功能的新一代微型PLC，其通訊端口最多能達(dá)到5個，最大I/O為數(shù)字量輸入(Digital Input，簡稱 DI)256點，數(shù)字量輸出(Digital Output，簡稱DO)256點，數(shù)值輸入(Numeric Input，簡稱NI)64個字符，數(shù)值輸出(Numeric Output簡稱NO)64個字符。12重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3磨削機控制器系統(tǒng)方案設(shè)計3 磨削機控制器系統(tǒng)方案設(shè)計水鉆加工工藝過程采用鋁排作為夾具，這種夾具預(yù)熱后具有粘性，從而能夠在不用損傷水鉆加工面的情況下實施加緊功能。②定位過程：主軸要運行定位功能之前，首先要經(jīng)過判斷緩沖銷是否抬起。硬件上主要受CPU、I/O接口以及內(nèi)存容量的限制；軟件上主要受與CPU類型有關(guān)的編程語言的限制。并且其系統(tǒng)軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度；軟件要求高質(zhì)量以及高可靠性。況且由于驅(qū)動系統(tǒng)或者加工任務(wù)的經(jīng)常變化而需要重新設(shè)置某些控制參數(shù)或者在線編程時，采用最熟悉的類似繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖來編程的話，在工業(yè)控制中更容易得到推廣應(yīng)用[7]。⑤在其他方面，PLC系統(tǒng)集成化程度較高，安裝更方便并且具有較強的通訊功能，可將系統(tǒng)運行狀態(tài)聯(lián)入企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)，使得企業(yè)管理水平得以提升。3)操作控制：在人機界面上可以設(shè)置相關(guān)控件，可把人機界面作為操作面板進行控制操作，如一些指示燈、按鈕等。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)選擇共點式和分組式的接法。對于開關(guān)量控制系統(tǒng)，不需要考慮PLC的系統(tǒng)相應(yīng)時間，PLC的輸入/輸出的響應(yīng)時間一般都能滿足控制要求。 FBS60MC FBS60MC接線端子圖 確定PLC電源供應(yīng)器以及I/O板型號根據(jù)設(shè)計需求，系統(tǒng)需要由電源供應(yīng)器將交流電壓轉(zhuǎn)為24V直流電壓提供給PLC控制系統(tǒng)，因此選用永宏公司的EPOW24電源供應(yīng)器。177。磨削機控制器系統(tǒng)I/O分配表 名稱說明地址輸入信號主機輸入主軸旋轉(zhuǎn)減速信號開關(guān)X0工頭1輸入原點接近開關(guān)X1裝夾鋁排信號開關(guān)X5插銷到位信號開關(guān)X6工頭2輸入原點接近開關(guān)X2裝夾鋁排信號開關(guān)X7插銷到位信號開關(guān)X8工頭3輸入原點接近開關(guān)X3裝夾鋁排信號開關(guān)X9插銷到位信號開關(guān)X10工頭4輸入原點接近開關(guān)X4裝夾鋁排信號開關(guān)X11插銷到位信號開關(guān)X12輸出信號主機輸出主軸減速氣缸Y8主軸定位氣缸Y9主軸轉(zhuǎn)動(工位轉(zhuǎn)動)Y10工頭1輸出夾緊氣缸Y11上下氣缸Y12前后氣缸Y13脈沖輸出Y0脈沖方向輸出Y1工頭2輸出夾緊氣缸Y14上下氣缸Y15前后氣缸Y16脈沖輸出Y2脈沖方向輸出Y3工頭3輸出夾緊氣缸Y17上下氣缸Y18前后氣缸Y19脈沖輸出Y4脈沖方向輸出Y5工頭4輸出夾緊氣缸Y20上下氣缸Y21前后氣缸Y22脈沖輸出Y6脈沖方向輸出Y7磨削機控制器系統(tǒng)參數(shù)分配表 名稱符號默認(rèn)值說明工件面數(shù)R108轉(zhuǎn)面速度R113500上下擺動時間R12前后擺動時間R13是否錯半面R140是否回第一面R150是否抬起緩沖銷R320add粗磨次數(shù)R168粗磨時間R17第一面時間R18最后一面時間R19細(xì)磨次數(shù)R208細(xì)磨時間R21第一面時間R22最后一面時間R23拋光次數(shù)R248拋光時間R25第一面時間R26最后一面時間R27夾緊延時R28插銷延時R29回零速度R302000系統(tǒng)狀態(tài)R310(運行)/1（測試）根據(jù)I/O分配表，可以畫出PLC主機的硬件接線圖。在這個程序中，需要用到兩個很重要的功能指令。人機界面的功能主要有以下幾點：① 實現(xiàn)操作人員與加工設(shè)備之間的信息交流；② 通過人機界面的界面顯示，用戶可以知道加工過程中的一些重要信息；③ 用戶可以通過人機界面輸入加工要求和參數(shù)設(shè)置等來控制整個加工過程。用戶在這個界面中可以輸入六個加工重要參數(shù)，輸入完成后點擊“確定”自動返回主界面，如果遇到突發(fā)情況時，用戶也可以直接通過“返回”進入主界面。針對磨削機控制器提出的控制要求，本文采用PLC控制系統(tǒng)以及人機界面實現(xiàn)了水鉆磨拋一體機控制的全自動化，能夠大幅度地提高產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。 由于設(shè)計時間倉促以及作者能力有限，論文中難免會有不當(dāng)和錯誤之處，懇請讀者批評指正！36重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 致謝致 謝本課題的研究工作得到了我的導(dǎo)師簡毅老師的精心指導(dǎo)，他在課題的設(shè)計以及論文的撰寫工作中提出了很多寶貴的意見，在此向簡毅老師表示衷心的感謝！另外在系統(tǒng)設(shè)計中還得到了黨向宇以及李倩倩等碩士研究生的耐心幫助，他們給予了很好的建議，為畢業(yè)設(shè)計的順利完成鋪平了道路，在此一并向所有給我?guī)椭拇T士研究生和同學(xué)表示衷心的謝意！在課題的設(shè)計以及論文的撰寫過程中，參考了很多文獻資料，在此向文獻作者表示感謝！37重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 參考文獻參考文獻[1] [M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.[2] 張國德，[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.[3] [M].北京：人民郵電出版社，2008.[4] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.[5]（日）[M].北京：科學(xué)出版社，2010.[6] 王靜野，[M].天津：天津大學(xué)出版社，2008.[7] [M].北京：人民郵電出版社，2004》[8] [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2008.[9] [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010.[10] [M].北京：中國電力出版社，2008.[11] 張廣明，[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006.[12] [M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1992.[13] ：重慶大學(xué)出版社，1994.[14] [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.[15] [M].北京：北京大學(xué)出版社，2004.38