【正文】 雜。該刀庫采用油壓為動力源，因此由油壓系統(tǒng)和運動部件兩部分組成。運動部件包括刀庫體(即刀套承載體)和機械手(負責抓刀、換刀)兩部分。刀庫體的轉(zhuǎn)動、刀號的轉(zhuǎn)換和機械手的整體運動由伺服電動機來控制，以保證其較高的精度。運用電磁閥來控制機械手的動作，比如張開、閉合、伸、縮等?？刂葡到y(tǒng)采用了S7200PLC，可以實現(xiàn)與外部計算機的連接，擁有RS232 等通訊接口。PLC擁有自己獨立的電源和CPU，通過CPU上RS232 端口可以和觸摸屏、計算機進行連接。運用位置控制單元通過脈沖輸出來帶動伺服電動機，達到了較高的定位精度。 大型刀庫的控制系統(tǒng)⑴觸摸屏 采用MT509 Easy View,32位RISC微處理器，畫面展示迅捷?？膳cPLC直接通訊，無需PLC運行任何的附加程序。通過連接PLC可在PC上模擬MT509的操作，直接從PLC獲取數(shù)據(jù)，通過地址來實現(xiàn)觸摸屏與PLC的互動。采用EasyBuilder8000軟件編制， ； 軟件界面 觸摸屏編制界面： PLC地址配置⑵計算機通過計算機使PLC的編程簡單化，通過RS232接口將編制好的程序直接下傳到PLC的存儲器，運行的時候無需再連接計算機。當然也可以使用編程器來手動編程。通過計算機還可實現(xiàn)對PLC的運行狀況進行監(jiān)視、程序的打印等一系列功能。⑶CPU和電源為PLC提供單獨的電源和運算處理單元。⑷位置控制單元和伺服系統(tǒng)位置控制單元提供脈沖輸出口，可按要求向輸出口發(fā)送預定頻率及一定數(shù)量的脈沖；從PLC的工作區(qū)接收指令并向不同的電動機驅(qū)動器輸出脈沖序列，用于實現(xiàn)位置控制；可對CPU單元的指令在2ms內(nèi)做出響應(yīng)。定位可以在1073 741 823~1073 741 823個脈沖內(nèi)被執(zhí)行，速度在1~500000 脈沖/s范圍內(nèi)。這一系列的數(shù)據(jù)意味著在大范圍內(nèi)以精確的速度定位是可能的，因此兩個電動機所連接的刀庫體和機械手的定位精度也是非常高的。⑸輸入在此刀庫中，大量地使用了接近開關(guān)來監(jiān)視機械部件的機械位置，及時通過PLC 程序的處理，對下一步的運動進行監(jiān)視。⑹輸出動力源采用油壓，系統(tǒng)通過PLC發(fā)送指令給電磁閥，通過電磁閥的通斷電實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)的給油、回油，控制機械手的伸縮、手爪的張合等等。 控制原理大型刀庫有著結(jié)構(gòu)復雜、定位要求高等特點。在刀庫回零之后，首先選擇要替換刀的刀號比如10,在PLC 程序中進行計算伺服電動機所需要的脈沖數(shù)，然后通過位置控制單元將脈沖數(shù)傳輸給驅(qū)動器控制電動機的運轉(zhuǎn)。若10號刀到達預定等待位置，此時機械手手爪松開，到達指定的換刀位置(伺服電動機的控制與上同)，抓刀，將刀套松開，機械手伸出離開換刀位置，即完成了換刀過程。在整個過程中每一個動作的都要受到接近開關(guān)的監(jiān)視，只有動作完成才可進行下一步的動作。 本章小結(jié)通過PLC在大型換刀系統(tǒng)的推廣運用，展現(xiàn)了PLC和觸摸屏的完美結(jié)合，實現(xiàn)了人機對話，驗證了PLC系統(tǒng)的可靠性特點，保證了系統(tǒng)的安全運行。盤式刀庫的控制系統(tǒng)設(shè)計5 盤式刀庫PLC程序的設(shè)計盤式刀庫結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，而且容易控制，在加工中心得到了廣泛的應(yīng)用。本章主要介紹S7200PLC對盤式刀庫換刀過程的控制。 盤式刀庫的特點 刀庫編號刀庫中的每一個刀套都有固定的編號，盤式刀庫采用固定刀位管理，即刀庫中的每個刀套只用于安裝一把固定的刀具。刀庫的編號即是刀具的號碼。盤式刀庫采用普通三相異步電機驅(qū)動，可正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。換刀時，根據(jù)目標刀具號和當前刀具號的差值刀庫應(yīng)該正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)就近找刀，減少換刀時間。 刀位管理與換刀由于采用固定刀位管理，刀具的交換實際是換刀與取刀兩個動作的合成，因此刀庫的控制只有兩個換刀動作，即換刀和取刀。換刀就是把主軸上的刀具歸還到刀庫中相應(yīng)的刀座上，取刀則是根據(jù)目標刀具的號碼，在刀庫中找到這把刀具，并安裝到主軸的過程。 刀庫位置確認盤式刀庫在機床上具有前后兩個位置，刀庫前衛(wèi)時刀庫最外的刀具正好與主軸刀套在同一條軸線上，通過氣動或液動裝置使刀庫在兩個位置上前后移動，并通過兩個行程開關(guān)來確認刀庫前后位置。 換刀方式盤式刀庫沒有換刀機械手，通過刀庫與Ｚ軸和主軸的配合實現(xiàn)換刀。 換刀信號在刀庫上設(shè)有刀具計數(shù)開關(guān)，檢測刀庫的旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)過一個刀位，產(chǎn)生一個脈沖信號。 換刀動作的分析刀庫換刀過程有多個步驟組成，通過PLC程序控制按序自動完成，這些步驟如下。⑴刀庫旋轉(zhuǎn)到換刀坐標處，如圖a所示。⑵主軸準停。⑶刀庫前進，抓取舊刀，如圖b所示。⑷主軸松刀。⑸Ｚ軸向上移動，讓出刀庫旋轉(zhuǎn)尺寸，如圖c所示。⑹刀庫旋轉(zhuǎn)選刀，如圖d所示。⑺Ｚ軸向下移動至換刀為止，如圖e所示。⑻主軸進刀，抓取新刀。⑼刀庫后退，換刀結(jié)束，如圖f所示。 刀庫的動作監(jiān)控及互鎖刀庫換刀時，每一個動作正確完成是下一個動作啟動的必要條件，為了確保刀庫換刀的安全可靠，在設(shè)計相應(yīng)的PLC程序時，必須對每一個動作的執(zhí)行情況進行監(jiān)控，避免出現(xiàn)事故。而且，要設(shè)計一個可靠的刀庫控制系統(tǒng)，必須選用可靠的傳感器，例如，松刀、緊刀到位檢測開關(guān)，Z周換刀位置和換刀準備位置檢測開關(guān)等。 換刀過程用到的PLC指令此次數(shù)控機床以三菱PLC盤式刀庫進行研制，以四個開關(guān)控制十二個刀庫進行研究，以此電氣圖為研究對象，端子地址賦值表如表51所示： PLC控制I/O接線圖表51 端子地址賦值表電氣控制元件符號功能PLC編程元件電氣控制元件符號功能PLC編程元件SBM1停止按鈕X0KS1速度繼電器正轉(zhuǎn)觸頭X11SB1M1點動按鈕X1KS2速度繼電器反轉(zhuǎn)觸頭X12SB2M1正轉(zhuǎn)按鈕X2KM1M1正轉(zhuǎn)接觸器主觸頭Y0SB3M1反轉(zhuǎn)按鈕X3KM2M1反轉(zhuǎn)接觸器主觸頭Y1SB4M2停止按鈕X4KM3M1制動接觸器主觸頭Y2SB5M2起動按鈕X5KM4M2接觸器主觸頭Y3SQM3限位開關(guān)X6KM5M3接觸器主觸頭Y4FR1M1熱繼電器常開觸頭X7KA電流表中間繼電器觸頭Y5FR2M2熱繼電器常開觸頭X10當然PLC也可以采用指令編程，：完整結(jié)果見附錄0 LD X0001 = M212 LD X0073 = M1004 LD X0145 = M1016 LD X0027 AN M1018 SET M1029 LD M10210 O M20011 = Y00012 LD M25013 = Y00114 LDP X02516 MPS17 A M10218 MOV K1 D10023 MPP24 RST M10225 LD X02526 = Y01127 LD M800028 BIN K1X003 D20033 LD M800034 A X00735 ADD K9 D200 D20242 LD M800043 AN X00744 ADD K1 D200 D20251 LD X00152 SUB D202 D100 D210 本章小結(jié)一套包括刀庫和控制系統(tǒng)的完整運動裝置，通過發(fā)出換刀指令，PLC能找到所需刀號并完成運動過程。通過PLC 在刀庫換刀系統(tǒng)的推廣運用，展現(xiàn)了PLC和觸摸屏的完美結(jié)合，實現(xiàn)了人機對話，驗證了PLC系統(tǒng)的可靠性特點，保證了系統(tǒng)的安全運行。6 結(jié)論與展望 結(jié)論數(shù)控技術(shù)的發(fā)展必定是未來制造業(yè)的發(fā)展方向，刀庫的發(fā)展極大的左右了加工中心的發(fā)展，而盤式刀庫的結(jié)構(gòu)解決了刀庫容量，機床加工范圍等眾多問題。在傳統(tǒng)的制造業(yè)中，大量的時間用于更換刀具、裝卸零件、測量和搬運零件等非切削時間上，切削加工時間僅占整個工時中較小的比例。而刀庫及由此“工序集中”的特點及功能，因此數(shù)控加工中心特別是帶刀庫的加工中心是未來制造業(yè)的發(fā)展方向。通過完成這次畢業(yè)設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設(shè)計結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料的能力、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉。 不足之處和未來展望通過這次設(shè)計實踐。我學會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對知識的掌握都是思想上的，對一些細節(jié)不加重視，當我們把自己想出來的程序用到可編程控制器中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運行，就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能通過解決一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對PLC的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。在設(shè)計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學習的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學討論是一個很好的方法，不是有句話叫做思而不學者殆。做事要學思結(jié)合。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC、等各種工業(yè)控制中。加上PLC在通信方面能力的增強和人機對話技術(shù)的發(fā)展，從而使對用PLC組成各控制系統(tǒng)變的十分方便。到現(xiàn)在21世紀，PLC將會有更巨大的發(fā)展。今后PLC將會有存儲能力更強大、計算好能力更快以及更高級的智能功能的類型出來；從PLC的規(guī)模上來說，會一步一步向更小型和超大型方向發(fā)展；從對市場的需求方面來說，將會出現(xiàn)由幾個少數(shù)公司壟斷市場的局面，打破了由不同各國生產(chǎn)多種產(chǎn)品的局面，從而將會出現(xiàn)國際通用的編程語言；最后從網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)展情況來說，PLC和其他工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是PLC的今后發(fā)展方向。比如說在當今的DCS計算機集散控制系統(tǒng)中，已經(jīng)有大量的PLC應(yīng)用。隨著日后網(wǎng)絡(luò)的進一步發(fā)展，而作為數(shù)控機床中重要組成部分之一—刀庫，已經(jīng)儼然超過了其作為切削加工機床的角色，在其特有的技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展出符合高精度、高效能、高可靠度和多復合的任務(wù)等等一系列產(chǎn)品。在今后刀庫的產(chǎn)品將慢慢向高效能、輕量化、低成本的方向發(fā)展。而數(shù)控機床和PLC控制系統(tǒng)的結(jié)合，將使刀庫的發(fā)展前景變的更加美好。參考文獻[1] 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