【文章內(nèi)容簡介】 宗旨，不要盲目的貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資 源的浪費。機型的選擇可以從以下幾個方面考慮。 盲目的選擇點數(shù)多的機型會造成一定的浪費。要先弄清楚控制系統(tǒng)的 I/O點總數(shù)，在按實際所需要點數(shù)的 15%30%流出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC點數(shù)。 仿形液壓銑床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 合肥工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 7 頁 共 29 頁 另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同事接通的輸入點數(shù)有限制，一般同事接通的駛?cè)朦c不得超過總輸入點的 60%； PLC每個輸出點的驅(qū)動能力（ A/點）也是悠閑地，有的 PLC其每點輸出電流的大小隨所加負載電壓的不同而異；一般 PLC的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選機型時要考慮這些問題。 PLC的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式集中幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級。單這種 PLC平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)該選擇前兩種輸出方式的 PLC。 對用戶存儲容量只能做粗略的估計。在僅對開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸出總點數(shù)乘 10字 /點 +輸出總點數(shù)乘 5字 /點開估計；計數(shù)器 /定時器 (35)字 /個估計；有運算處理時按（ 510）字 /量估算；再有模擬量輸入 /輸出的提供中，可以按每個 /（或輸出）一路模擬量約（ 80100）字左右 的存儲容量估算；有通信處理時按每個接口 200字以上的數(shù)量粗略估算。隨后一般按估算容量的 50100%留有余量，對缺乏經(jīng)驗的設(shè)計者，選擇容量時要有較大的富余。 I/O響應(yīng)時間選擇 PLC的 I/O響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 23個掃描周期）等。對于開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC和 I/O響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求，不必考慮 I/O響應(yīng)問題。單對于模擬量控制系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考兩次這個問題。 不同的負載對 PLC的輸 出方式有響應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC有許多優(yōu)點，如導(dǎo)通壓降下，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電電壓和過電電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交。直流負載可以選擇繼電器輸出型 PLC. 離線編程是指主機和編程器共用一個 CPU，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 PLC的編程、控制和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時， CPU只為編程器服務(wù)，而不對現(xiàn)場進行 控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個 CPU，主機的 CPU完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機，在下一個掃描周期主機將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進行控制。計算機輔助編程技能實現(xiàn)離線編程，也能實現(xiàn)在線編程。在線編程需購置基選集，并配置編程軟件。采用哪種編程方法贏根據(jù)需要決定。 經(jīng)過對仿形液壓銑床的電路機電控制系統(tǒng)的分析可知，系統(tǒng)共需要開關(guān)量實屬點數(shù)為18個，開關(guān)量輸出點數(shù)為 12個，考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟性和技術(shù)指標，擬選用三菱公司的微型機FX2N48MR 機 型，該機基本單元有 24 個輸入點， 24 個輸出點，完全能夠滿足控制要求。如圖 31 仿形液壓銑床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 合肥工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 8 頁 共 29 頁 圖 31 FX2N48MR 液壓仿形銑床行程分析 基本原理是使用 Renishaw 差動變壓器的傳感放行頭及伺服驅(qū)動電機，與 X軸（工作臺左右）、 Y 軸（前后）和 Z 軸（上下）的坐標系統(tǒng)響應(yīng)的進行傳感和驅(qū)動。通過仿形頭傳感的各軸的偏轉(zhuǎn)，由差動變壓器變換成電壓量。然后經(jīng)過模擬 /數(shù)轉(zhuǎn)換編程位移量。 最后根據(jù)所算的仿形方式分配各軸的速度。按照仿形時仿形頭的退讓方向，仿形可分為三種方式：一維仿形、二維仿形、 三維仿形。下面加以介紹。 一維仿形是指用三個軸的綜合位移 D1（ X軸、 Y軸、 Z軸）對進給軸和仿形軸進行平面等速控制的仿形方式。一維仿形時，仿形頭只有一個退讓方向。即沿著所選定的仿形軸（正或負）的方向退讓。例如，制定 Z軸為仿形軸， X軸為進給軸時的一維仿形的仿形動作是通過判定 Z 軸的進給位移 DZ的方向，來決定 Z 軸的運動方向（是上升還是下降），在根據(jù)綜合位移 D1的大小來決定 Z軸的速度。根據(jù)由無行進給，一維仿形可分為下面的兩種 （無行進給），這種情況一般用于二維圖 形的加工； 或 ZY 平面的一維仿形（帶 Y軸或 X軸方向上的行進給），這種方式為鑄造模具仿形液壓銑床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 合肥工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 9 頁 共 29 頁 生產(chǎn)中實際使用的主要加工方式。 二維仿形是指仿形頭沿著仿形頭軌跡的法線方向進給退讓的仿形形式。二維仿形根據(jù)仿形頭在 X軸或 Y軸方向的偏置來對頂?shù)谰咴谶@兩個方向上的速度分配。 根據(jù)有無層進給，二維仿形可分為下面兩種形式： （無層進給）。 Z軸方向上的層進給。 所謂三維仿形是指二維仿形加上一維仿形。在 XY平面上進行二 維仿形，而 Z軸單獨 通過判別 DZ的大小和方向來決定將要加到 Z軸上的速度，為此進行 Z軸上的一維仿形。其特征是仿形頭與實體始終保持兩點（一為測點，另一個為底點）接觸，而不是通常的一點。 一般挺狂下，三維仿形用于被測實體的母線與測桿軸線平行時的清跟切削加工（一般用球型測頭進行三維仿形）。 下面以一維仿形的動作過程為例，簡述仿形工作過程。 A． XY平面一維仿形 XY 平面的一維仿形一般用于對板類零件做二維圖形（輪廓），在四個方向上分別作仿形加工，如圖 32所示。 圖 32 XY 平面一維仿形示意圖 Y進：圖 33b中，若選擇 X軸為仿形軸，則圖 33c所示的仿形進給坐標選擇開關(guān)無效，此時隱含著 Y軸為仿形進給軸，進給方向則由圖 33d的仿形進給方向選擇開關(guān)確定。如果選擇“ +”，則以當(dāng)前點位基準點，沿 Y 軸的“ +”方向仿形進給；如選擇“ ”，則沿 Y軸“ ”方向仿形進給。而接近軸默認為仿形軸，接近方向由點動 JOG確定?！?+JOG”意味著仿形頭沿仿形軸的“ +”方向接近實體；“ +JOG”意味著仿形頭沿仿形軸的“ ”方向接近實體；此時 JOG起作用的前提條件是：機床工作狀態(tài)選擇為“仿形加工”。工作方式選擇為“自動 ”，且“循環(huán)啟動”按鈕已經(jīng)按下。 仿 X進 :圖 33b 中 ,若選擇 Y軸為仿形軸 ,則由圖 33c所示的仿形進給坐標選擇開關(guān)無效 ,此時隱含著 X 軸為仿形進給軸 ,進給方向由圖 33d 的仿形進給方向選擇開關(guān)確定。其操作方法與“ X仿 Y進”相同。 仿形液壓銑床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 合肥工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 10 頁 共 29 頁 圖 33 與仿形有關(guān)的幾個開關(guān) B． ZX平面或 ZY的一維仿形 圖 33b中 ,若選擇 Z軸為仿形軸 ,則圖 33c所示的選擇開關(guān)用于仿形進給坐標軸選擇(可分別選擇 X軸或 Y軸 )。 X軸為仿形進給軸 (即 Z— X平面一維仿形 ),則隱含著 Y軸為仿形行進給軸。仿形進給 方向則由圖 33d 的仿形進給方向選擇開關(guān)確定 。如選擇“ +” (見圖 34),則以當(dāng)前點為基準點 ,沿 X軸“ +”方向仿形進給 。如選擇“ ” ,則沿 X軸“ ”方向仿形進給 ,此時仿形行進給方向由圖 33d的仿形行進給方向選擇開關(guān)確定 。如選擇“ +” ,則沿 Y軸“ +”方向作仿形行進給 。如選擇“ ” ,則沿 Y軸“ ”方向作仿形進給。 (ZY平面一維仿形 ),則隱含著 X軸為仿形行進給軸。仿形進給方向則由圖 33d的仿形進給方向選擇開關(guān)確定。其它功能與上述 Z— X平面一維仿形操作相同。注意 :接近軸默認為仿形軸 (即 Z軸 ), 接近方向總是 Z軸的負方向。由點動開關(guān) JOG(無論正負 )啟動測頭沿仿形軸 Z軸的“ ”方向接近實體。此時 JOG起作用的前提條件是 ,工作狀態(tài)選擇為“仿形加工” ,工作方式選擇為“自動” ,“循環(huán)啟動”按鈕已按下。在圖 34中 ,當(dāng)仿形測頭在 X軸方向前進至仿形區(qū)域邊界時 ,按下?lián)Q向開關(guān)或壓下所設(shè)置的換向行程開關(guān) ,仿形測頭停止前進 ,向 Y 軸方向 (即行進給方向 )移動規(guī)定的距離后 ,即作反向仿形動作。 仿形液壓銑床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 合肥工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 11 頁 共 29 頁 圖 34 ZX 平面一維仿形示意圖 啟動前，先選擇好主軸轉(zhuǎn)速，并將 主軸換向的轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到所需轉(zhuǎn)向上。然后，按下啟動按鈕，接觸器通電吸合并自鎖，主電動機啟動。接觸器的輔助常開觸點閉合，接通控制電路的進給線路電源，保證了只有先啟動主軸電動機，才可啟動進給電動機，避免損毀工件或刀具。 為了使主軸停車準確，且減少電能損耗，主軸采用電磁離合器制動。該電磁離合器安裝在主軸傳動鏈中與電動機軸相連的第一根傳動軸上。當(dāng)按下停車按鈕時，接觸器斷電釋放，電動機失電。與此同時，停止按鈕的常開觸點接通電磁離合器，離合器吸合，將摩擦片壓緊，對主軸電動機進行制動。直到主 軸停止轉(zhuǎn)動，才可松開停止按鈕。主軸制動時間不超過 。 主軸變速是通過改變齒輪的傳動比進行的。當(dāng)改變了傳動比的齒輪組重新嚙合時，因齒之間的位置不能剛好對上，若直接啟動，有可能使齒輪打牙。為此，本機床設(shè)置了主軸變速瞬時電動控制線路。變速時，先將變速手柄拉出，再轉(zhuǎn)動蘑菇形變速手輪，調(diào)到所需轉(zhuǎn)速上，然后，將變速手柄復(fù)位。就在手柄復(fù)位的過程中，壓動了行程開關(guān)，行程開關(guān)觸點先斷開，常開觸點后閉合，接觸器線圈瞬時通電，主軸電動機作瞬時點動，使齒輪系統(tǒng)抖動一下，達到良好嚙合。當(dāng)手柄復(fù)位后， 限位開關(guān)復(fù)位，斷開主軸瞬時點動線路。若瞬時點動一次沒有實現(xiàn)齒輪良好嚙合，可重復(fù)上述動作。 在主軸上刀或換刀時，為避免人身事故，應(yīng)將主軸置于制動狀態(tài)。為此，控制線路中設(shè)置了換刀制動開關(guān)。只要將換刀開關(guān)撥到“接通”位置，其常開觸點斷開接通電磁離合器，將電動機軸抱住，主軸處于制動狀態(tài)。同時，常閉觸點斷開，切斷控制回路電源。保證了上刀或換刀時，機床沒有任何動作。當(dāng)上刀、換刀結(jié)束后，應(yīng)將換刀開關(guān)扳回“斷開”位置。 工作臺的進給運動分為工作進給和快速進給。工作進給只 有在主軸啟動后才可進行，快仿形液壓銑床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 合肥工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 12 頁 共 29 頁 速進給是點動控制，即使不啟動主軸也可進行。工作臺的左、右、前、后、上、下 6個方向的運動都是通過操縱手柄和機械聯(lián)動機構(gòu)帶動相應(yīng)的行程開關(guān)使進給電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。兩個行程開關(guān)控制工作臺的向右和向左運動，兩個行程開關(guān)控制工作臺的向前、向下和向后、向上運動。 進給拖動系統(tǒng)用了兩個電磁離合器，都安裝在進給傳動鏈中的第 4根軸上。當(dāng)左邊的離合器吸合時，連接上工作臺的進給傳動鏈；當(dāng)右邊的離合器吸合時，連接上快速移動傳動鏈。 (左、右 )進給運動 工作臺的縱向運動由 縱向進給手柄操縱。當(dāng)手柄扳向右邊時，聯(lián)動機構(gòu)將電動機的傳動鏈撥向工作臺下面的絲杠，使電動機的動力通過該絲杠作用于工作臺。同時，壓下行程開關(guān)，行程開關(guān)常開觸點閉合，常閉觸點斷開，接觸器線圈得電吸合，進給電動機正轉(zhuǎn)，帶動工作臺向右運動。 當(dāng)縱向進給手柄扳向左邊時，行程開關(guān)受壓常開觸點閉合，常閉觸點斷開，接觸器通電吸合，進給電動機反轉(zhuǎn)，帶動工作臺向左運動。 (上、下 )與橫向 (前、后 )進給運動 工作臺的垂直與橫向進給手柄操縱。該手柄有 5個位置；即上、下、前、后、中間。當(dāng)手柄向上或向下時，機 械機構(gòu)將電動機傳動鏈和升降臺上下移動絲杠相連；向前或向后時，機械機構(gòu)將電動機傳動鏈與溜板下面的絲杠相連；手柄在中間位時，傳動鏈脫開，電動機停轉(zhuǎn)。 以工作臺向下 (或向前 )運動為例，將垂直與橫向進給手柄扳倒向下 (或向前 )位，手柄通過機械聯(lián)動機構(gòu)壓下行程開關(guān)，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，接觸器線圈得電吸合，進給電動機正轉(zhuǎn)，帶動工作臺做向下 (或向前 )運動。 若將手柄扳倒向上 (或向后 )位，行程開關(guān)被壓下，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，接觸器得電，進給電動機反轉(zhuǎn)，帶動工作臺做向上 (或向后 )運動。 沖動 在改變工作臺進給速度時，為使齒輪易于嚙合，也需要使進給電動機瞬時點動一下。其操作順序是：先將進給變速的蘑菇形手柄拉出，轉(zhuǎn)動變速盤，選擇好速度。然后，將手柄繼續(xù)向外拉到極限位置，隨即推回原位，變速結(jié)束。就在手柄拉到極限位置的瞬間，行程開關(guān)被壓動，常開觸點先斷開，常閉觸點閉合，接觸器得電，進給電動機瞬時正轉(zhuǎn)。在手柄推回原位時，限位開關(guān)復(fù)位，進給電動機只瞬動一下。由接觸器的得電路徑可知，進給變速只有各進給手柄均在零位時才可進行。 工作臺 6個方向的快速移動也是由進給電動機拖動的 。當(dāng)工作臺工作進給時，按下快移按鈕，接觸器得電吸合，其常閉觸點斷開電磁離合器，常開觸點接通電磁離合器。另一個接觸器的吸合，使進給傳動系統(tǒng)跳過齒輪變速鏈，電動機直接拖動絲杠套，工作臺快速進給，進給方向仍由進給操縱手柄決定。松開接觸器的按鈕，該接觸器斷電釋放，快速進給過程結(jié)束，恢復(fù)原來的進給傳動狀態(tài)。 由于在主軸啟動接觸器的常開觸點上并聯(lián)了快速進給接觸器的一個常開觸點，故在主軸電動機不啟動的情況下，也可實現(xiàn)快速進給。 當(dāng)需要加工螺旋槽、弧形槽和弧形面時，可在工作臺上加裝圓工作臺。圓工作 臺的回轉(zhuǎn)運動也是由進給電動機拖動的。 使用圓工作臺時，先將控制開關(guān)扳到“接通”位。再將工作臺的進給操縱手柄全部扳到仿形液壓銑床的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 合肥工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 13 頁 共 29 頁 中間位，按下主軸啟動按鈕，主軸電動機啟動，接觸器線圈經(jīng)得電吸合，進給電動機正轉(zhuǎn)，帶動圓工作臺做旋轉(zhuǎn)運動。 可見，圓工作臺只能沿一個方向做回轉(zhuǎn)運動。由于啟動電路途經(jīng) 4個行程開關(guān)的常閉觸點，故扳動工作臺任一進給手柄，都會使圓工作臺停止工作，保證了工作臺進給運動與圓工作臺工作不可能同時進行。 由主電路可以看出，只有在主軸電動機啟動后，冷卻泵電動機才有可能啟動，冷 卻泵電動機還受開關(guān)定時開關(guān)控制。 變壓器將 380V交流電變?yōu)?24V的安全電壓，供給照明燈，用轉(zhuǎn)換開關(guān)控制。 進給拖動的控制電路接在主軸啟動接觸器常開觸點之后，故只有在主軸啟動之后，工作臺的進給運動才能進行。 由于常開觸點上并聯(lián)了的常開觸點 ,因此，在主軸未啟動情況下，也可實現(xiàn)快速進給。 6個運動方向的聯(lián)鎖 采用機械和電氣相結(jié)合的方式