【正文】 在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。其中用到的傳送指令，運(yùn)算指令等功能指令是這次實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容。通過對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過程和特點(diǎn)進(jìn)行分析，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制的任何一個(gè)過程幾乎都是按照順序不走進(jìn)行的。4）為提高換刀效率，當(dāng)指定刀具號(hào)轉(zhuǎn)至距取到位置相差兩個(gè)刀號(hào)位置時(shí)，刀庫(kù)要減速。換刀控制的基本約定：盤式刀庫(kù)采用固定刀位，即刀具號(hào)就是刀庫(kù)位置號(hào)。取刀既是主軸上無刀具，將目標(biāo)刀具由刀庫(kù)取刀主軸上。主程序通過指令控制整個(gè)應(yīng)用程序的執(zhí)行，每個(gè)掃描周期都要執(zhí)行一次主程序。2. 梯形圖梯形圖是使用得最多的PLC圖形編程語言。若梯形圖中輸出點(diǎn)的線圈“斷電”，對(duì)應(yīng)的輸出過程映像寄存器中存放的二進(jìn)制數(shù)為0，將它送到繼電器型輸出模塊，對(duì)應(yīng)的u影見繼電器的線圈斷電，其常開觸點(diǎn)斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。小型PLC可以為輸入電路和外部的電子傳感器提供DC 24V 電源，驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。機(jī)械手順時(shí)針轉(zhuǎn)75176。刀面有多種規(guī)格，常用的有ISO標(biāo)準(zhǔn)的40號(hào)、45號(hào)、50號(hào)，個(gè)別的還有35號(hào)和30號(hào)。這種方式需要足夠的液壓動(dòng)力和電磁閥刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)速度可通過節(jié)流閥調(diào)整。3. 刀具的選擇方式（1）順序選擇 將刀具按加工工序的順序，一次放人刀庫(kù)的每一個(gè)刀座內(nèi)。卸刀手完成往主軸上取下“舊刀”歸回刀庫(kù)，裝刀機(jī)械手執(zhí)行從刀庫(kù)取出“新刀”裝入主軸。目前大量的刀庫(kù)安裝在機(jī)床立柱的頂面或側(cè)面。這時(shí)處于機(jī)械手抓刀位置的刀套，編號(hào)為1好，然后依次編上其他刀號(hào)。刀庫(kù)不承受切削加工的作用力，它的工作條件比較好。. 課題的研究意義自動(dòng)換刀系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。 可編程邏輯控制器的發(fā)展趨勢(shì)從當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)性能來看，PLC發(fā)展趨勢(shì)仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。6. 維修工作量小，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。2. 性能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)1. 搞速化、高精度化、高可靠性質(zhì)量、效率是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。長(zhǎng)期以來，歐、美、亞在國(guó)際市場(chǎng)上互相展開激烈競(jìng)爭(zhēng)，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨著電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多要求，早已成為四大國(guó)際機(jī)床展上各國(guó)機(jī)床制造商競(jìng)相展示先進(jìn)技術(shù)、爭(zhēng)奪用戶、擴(kuò)大市場(chǎng)的焦點(diǎn)。通過分析刀庫(kù)的自動(dòng)換刀的過程，使刀庫(kù)在加工中心上能配合換刀機(jī)械手的需要——能在數(shù)控程序的控制下靈活的實(shí)現(xiàn)換刀過程每次換新刀只需輸入相應(yīng)換刀號(hào)信號(hào)即可。在分析控制要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出相應(yīng)控制程序。中國(guó)加入WTO后，正式參與世界市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，今后如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實(shí)力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)是緊迫而又艱巨的任務(wù)。高速、高精度加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。與相同功能的繼電器控制系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比，PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模式的方法可以迅速的排除故障。1 體積小型化。刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與機(jī)床主軸的聯(lián)絡(luò)方式，將直接影響機(jī)床的加工性能。機(jī)床的主軸或刀架的尺寸不象刀塔那樣的受限制，這樣就有可能提高主軸或刀架的剛度。刀庫(kù)回零時(shí)，只能從一個(gè)方向回零，至于是順時(shí)針回轉(zhuǎn)回零，還是逆時(shí)針回轉(zhuǎn)回零，可由機(jī)電設(shè)計(jì)人員商定。在刀庫(kù)容量較大時(shí)，也有安裝在單獨(dú)的地基上的，以隔離刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)造成的振動(dòng)。整個(gè)機(jī)械手可沿導(dǎo)軌或絲杠作直線移動(dòng)或繞某個(gè)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與主軸之間的運(yùn)送刀具工作，如圖2—9所示：圖2—9 雙臂往復(fù)交叉式機(jī)械手 雙臂端面夾緊式機(jī)械手這種機(jī)械手只是在夾緊部位上和前幾種不同，上述幾種機(jī)械手均靠夾緊刀柄的外圓表面來抓住刀具，而此種機(jī)械手則是夾緊刀柄的兩個(gè)端面，如圖2—10所示：圖2—10 雙臂端面夾緊式機(jī)械手由于雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手的動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，而且能夠同時(shí)抓取和裝卸機(jī)床主軸和刀庫(kù)上的刀具，換刀時(shí)間較短，故我們選用雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手。每次換刀時(shí)，刀庫(kù)順序轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀座位置，并取出所需要的刀具，已經(jīng)使用過的刀具可以放回原來的刀座內(nèi)，也可以順序放入下一個(gè)刀座內(nèi)。但使用一段時(shí)間后可能胡因?yàn)橛唾|(zhì)、油壓、油溫及環(huán)境因素的變化而影響運(yùn)動(dòng)速度和準(zhǔn)確性。另外還必須考慮換刀機(jī)械手尺寸的要求和主軸上拉緊刀柄的拉釘尺寸要求。如圖g所示,待主軸上自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊刀具后，機(jī)械手順時(shí)針轉(zhuǎn)75176。 PLC的工作原理PLC通電后，需要對(duì)硬件和軟件作一些初始化工作。當(dāng)CPU的操作模式從RUN變?yōu)镾TOP是，數(shù)字量輸出位置為系統(tǒng)塊中的輸出表定義的狀態(tài)，或保持當(dāng)時(shí)的狀態(tài)，默認(rèn)的設(shè)置是將所有的數(shù)字量輸出清零。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠熟悉繼電器的技術(shù)人員掌握，特別適用于數(shù)字量邏輯控制，有時(shí)候梯形圖稱為電路或程序。STEP7Micro/WINde 程序編輯器窗口下部的標(biāo)簽用來選擇不同的程序。還刀是主軸上有刀具，將主軸刀具還回刀庫(kù)中對(duì)應(yīng)的位置。就近尋找目標(biāo)刀具。2. 輸入/輸出及內(nèi)部繼電器地址分配利用西門子S7200可編程控制器對(duì)自動(dòng)選刀和刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)定位進(jìn)行控制，其輸入/輸出及內(nèi)部繼電器地址見表42.序號(hào)輸入輸出數(shù)據(jù)內(nèi)部繼電器1234567—刀具檢測(cè)—復(fù)位按鈕—正轉(zhuǎn)—反轉(zhuǎn)—減速—停車VW010—現(xiàn)值VW012—設(shè)定值VW014—差值—換刀指令—啟動(dòng)微分—復(fù)位微分—正轉(zhuǎn)標(biāo)志—反轉(zhuǎn)標(biāo)志—減速標(biāo)志—停止信號(hào)表43 PLC輸入/輸出及內(nèi)部繼電器地址分配圖43 自動(dòng)換刀PLC流程圖設(shè)減速標(biāo)志檢測(cè)刀具是正轉(zhuǎn)?當(dāng)前刀號(hào)加1當(dāng)前刀號(hào)減1當(dāng)前值=0?當(dāng)前值=21?20當(dāng)前內(nèi)存1當(dāng)前值內(nèi)存差值減1224。在液壓傳動(dòng)中，由于能量損耗較大，使得液壓傳動(dòng)效率低。要正確分析控制要求，繪制程序控制流程圖，寫出I\O分配表，并進(jìn)行PLC電氣控制的元器件選型，還要畫出電氣原理圖。這四年中我還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。致 謝在本次論文設(shè)計(jì)過程中，對(duì)該論文從選題、構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予我細(xì)心指引與教導(dǎo)，使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要針對(duì)自動(dòng)換刀PLC的程序設(shè)計(jì)，程序由功能指令編寫更加簡(jiǎn)單。功能復(fù)雜的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有多個(gè)不同功能的基本液壓回路組成，這些個(gè)回路組成的傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備所需的各種運(yùn)動(dòng)及控制功能。3）為提高換刀效率，要求換刀時(shí)按最小旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸緊刀。 刀庫(kù)換刀定位控制 換刀過程盤式刀庫(kù)的三個(gè)基本動(dòng)作：取刀、還刀、換刀。在主程序中可以調(diào)試用子程序和中斷程序。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作時(shí)順序功能圖中的三種主要元件。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同電壓等級(jí)直流電源。機(jī)械手插刀機(jī)械手上升，分別將刀具插入主軸錐孔和刀庫(kù)刀套中,如圖f所示。采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，標(biāo)準(zhǔn)刀柄與機(jī)床主軸連接的結(jié)合面試7:24錐面。在梯形圖中比較系統(tǒng)存儲(chǔ)的當(dāng)前刀號(hào)（主軸上的刀）和目標(biāo)刀號(hào)（預(yù)選刀）并運(yùn)算，再輸出旋轉(zhuǎn)指令，同時(shí)判斷按最短路徑旋轉(zhuǎn)到位。2. 刀庫(kù)的容量刀庫(kù)的容量首先要考慮加工工藝的需要，從使用角度出發(fā)，一般為10~40把刀，刀庫(kù)的利用率會(huì)高，而結(jié)構(gòu)比較緊湊。兩個(gè)手臂分別稱作裝刀手和卸刀手。在刀庫(kù)容量較大時(shí)，為在存取方便的同時(shí)保持結(jié)構(gòu)緊湊，可采取彈倉(cāng)式結(jié)構(gòu)，但是較其他形式復(fù)雜?；亓阕矇K可以裝在鏈條的任意位置上，而回零開關(guān)則安裝在便于調(diào)整的位置上。刀庫(kù)可布置在遠(yuǎn)離加工區(qū)的地方，從而消除了它與工件發(fā)生干涉的可能性。如：雙機(jī)熱備、自動(dòng)切換I/O、雙機(jī)表決（當(dāng)出入狀態(tài)與PLC邏輯狀態(tài)比較出錯(cuò)時(shí)，自動(dòng)斷開改輸出）、I/O三重表決（I/O狀態(tài)進(jìn)行軟硬件表決，取兩臺(tái)相同的）等，以滿足極高可靠性要求。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。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)少很多。其特點(diǎn)如下：1. 編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)梯形圖是使用最多的PLC的編程語言，其電路符號(hào)和表達(dá)式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電器技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就能可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶語言。存在的主要問題包括：缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工；缺少深入的科研工作；零部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍奮戰(zhàn)，雖然廠多人眾‘但形成不了合力。當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化，高精、高效、自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本設(shè)計(jì)的題目是基于PLC加工中心刀庫(kù)換刀控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？刂瞥绦虬?建立當(dāng)前刀具庫(kù)映像、記錄請(qǐng)求刀具號(hào)、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷并確定轉(zhuǎn)盤正反轉(zhuǎn)、發(fā)出脈沖控制刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)、到位燈及換刀指示燈顯示等部分， 程序結(jié)構(gòu)性好、可讀性強(qiáng)、運(yùn)行效率高，能很好地滿足實(shí)用要求。自從1052年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來，數(shù)控機(jī)床在制造工業(yè)，特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無論在硬件和軟件方面都有飛速發(fā)展。高速化：提高進(jìn)給速度，采用直線滾珠式導(dǎo)軌等；提高主軸轉(zhuǎn)速，采用直線電機(jī)技術(shù)，直接將電機(jī)與主軸連接成一體后，裝入軸部件。3. 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶使用用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。7. 體積小，能耗低復(fù)雜的控制系統(tǒng)使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器盒時(shí)間繼電器，小型PLC的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2~1/10。電子產(chǎn)品體積的小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。刀庫(kù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式及刀具交換裝置的工作方式，則會(huì)影響機(jī)床的換刀效率。從而有利于提高機(jī)床的加工精度。如果刀套不能準(zhǔn)確地停在換刀位置上，將會(huì)使換刀機(jī)械手抓刀不準(zhǔn)，以致在換刀時(shí)容易發(fā)生掉刀現(xiàn)象。盤式刀庫(kù)的刀具軸線也圓盤軸線平行，刀具環(huán)形排列，分徑向、軸向兩種取刀方式，其刀座結(jié)構(gòu)不同。如果我們采用不能伸縮的機(jī)械手，由于機(jī)械手回轉(zhuǎn)時(shí)其手部回轉(zhuǎn)半徑較大，如刀庫(kù)中刀具排得較密，可能碰撞刀具，且用這種類型的機(jī)械手直接在刀庫(kù)與主軸之間換刀，只宜采用順序換刀或刀具編碼式任意選刀，不然，換刀時(shí)間將增加。但由于刀庫(kù)中刀具在不同的工序中不能重復(fù)使用，必須增加刀庫(kù)的容量，降低了利用率。一般用于不需頻繁換刀的大中型機(jī)床。目前國(guó)內(nèi)機(jī)床上使用的刀柄規(guī)格很多，而且使用標(biāo)準(zhǔn)有美國(guó)的、德國(guó)的、日本的?；氐皆嘉恢谩榱耸筆LC得輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào)，初始化后PLC要反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)如圖3—1，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。6. 中斷程序處理如果在程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時(shí)，CPU停止正常的掃描工作方式立即執(zhí)行中斷程序，中斷功能可以提高到PLC對(duì)某些事件的相應(yīng)速度。梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的功能塊組成。因?yàn)楦鱾€(gè)程序都放在獨(dú)立的程序塊中，各程序結(jié)束時(shí)不需要加入無條件結(jié)束指令或無條件返回指令。換刀是主軸上有刀具，先將主軸上的刀具還回刀庫(kù)中對(duì)應(yīng)的位置上，然后目標(biāo)刀具由刀庫(kù)取到主軸上。程序測(cè)試時(shí)要求：刀庫(kù)無換刀動(dòng)作。差值內(nèi)存NNNYNNYNYNYYY設(shè)定值=現(xiàn)值設(shè)停車標(biāo)志停車有效?正傳有效 輸出正傳停車反轉(zhuǎn)有效 輸出反轉(zhuǎn)設(shè)正傳輸出標(biāo)志使差值小于一半差值=2啟動(dòng)換刀換刀號(hào)設(shè)定值減當(dāng)前值差值為負(fù)負(fù)值取補(bǔ)224。而液壓系統(tǒng)的這些能量損