【正文】 （1）輸入輸出(I/O)點數(shù)的估算根據本氣動系統(tǒng)的特點和預定的動作可知，有6個行程開關信號的輸入、1個工件監(jiān)測信號的輸入以及啟動、停止和復位的輸入以及6個電磁鐵的輸出。PLC的實際輸入點數(shù)應等于或大于所需輸入點數(shù)10，PLC的實際輸出點數(shù)應等于或大于所需輸出點數(shù)6，在條件許可的情況下盡可能留出10％20％的裕量。（2）存儲器容量的估算存儲器容量是PLC本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段由于應用程序還未編制，因此程序容量在設計階段還未知，需要在程序調試之后才知道。為了選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替。PLC存儲容量的估算方法：按數(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，加上模擬量I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內存容量應能存儲2000步，這樣才能在以后的改造中有足夠的空間[14]。（3）類型的選擇根據物理結構的不同，PLC分為整體式、模塊式、疊裝式。由于不需要PLC之間通訊，鉆床系統(tǒng)規(guī)模較小且整體式的每一個I/O點的平均價格比模塊式便宜，所以氣動鉆床控制系統(tǒng)使用整體式可編程控制器，完全可以滿足控制要求。（4）輸入輸出模塊的選擇考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求，可考慮選擇DC24V的輸入模塊。通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點，本課題中的輸出模塊我們選擇繼電器輸出型。（5）電源的選擇考慮到電源與國內電網電壓一致，PLC的供電電源設計選用220VAC電源。綜上所述，我們選擇三菱公司生產的系列的型的PLC作為氣動鉆床的控制器。它包含16個輸入繼電器和16個輸出繼電器。足夠滿足控制系統(tǒng)的要求，而且留有一定余量。 型PLC實物圖 系統(tǒng)I/O地址分配由上可知，系統(tǒng)需要10個輸入點和6個輸出點。型PLC輸入點是X0X17，輸出點式Y0Y17。則PLC控制系統(tǒng)的I/O地址分配情況如下： 輸入地址分配表地址符號說明X0SB0啟動開關X1B1氣缸A退回位置X2B2氣缸A伸出位置X3B3氣缸B退回位置X4B4氣缸B伸出位置X5B5氣缸C退回位置X6B6氣缸C伸出位置X7C工件監(jiān)測開關X10SB1復位開關X11SB2停止開關 輸出地址分配表地址符號說明Y0YA1控制缸A伸出Y1YA2控制缸A縮回Y2YA3控制缸B伸出Y3YA4控制缸B縮回Y4YA5控制缸C伸出Y5YA6控制缸C縮回 PLC硬件接線圖 與之對應的PLC系統(tǒng)的硬件接線圖如下： PLC硬件接線圖 PLC的軟件系統(tǒng)設計該程序采用STL指令的設計方法。STL指令是FX2N系列PLC為編制順序控制程序而專門設計的步進梯形指令，步、轉換和動作是組成SFC的3大要素。STL指令的操作元件是編號S0S499的狀態(tài)寄存器（S0S9用于初始步）。轉換條件滿足時，代表下一步的狀態(tài)寄存器被置位，代表當前步序的狀態(tài)寄存器自動復位。 順序功能控制圖根據鉆床的設計要求，送料、夾緊以及切削分別用不同的氣缸來控制，3個氣缸的動作有嚴格的順序關系，其動作順序如下：啟動按鈕送料缸進送料缸初始退鉆削缸快進送料缸全退同時夾緊缸進延時停留鉆削缸快退鉆削缸工進夾緊缸退鉆削缸快退 氣缸順序關系圖 根據本設計的控制與工藝要求，按照鉆床的動作順序及每步所完成的任務，可得順序功能控制圖如下： 順序功能控制圖PLC上電后，初始脈沖繼電器M800初始狀態(tài)繼電器S0為ON。當X0、X7為ON時，主軸電機和空壓機電機啟動，同時S20為ON,Y0為ON,S0為OFF，YA1電磁閥動作，氣缸A伸出，系統(tǒng)開始響應送料動作。當氣缸A伸到限位開關X2時X2為ON，S21為ON，Y1為ON且S20為OFF，Y0為OFF，送料動作停止同時YA2電磁閥動作，送料缸返回。當氣缸A返回到限位開關X1時X1為ON，S22和Y2為ON，S21和Y1為OFF，送料缸返回停止且YA3動作，夾緊缸B進。當氣缸B伸到限位開關X4時X4為ON同時S23和Y4為ON，S22和Y2為OFF，此時夾緊缸動作停止且YA5動作，鉆削缸C快進。當氣缸C觸到限位開關X6時X6為ON，S24為ON，T0為ON且S23和Y4為OFF，此時鉆削缸C停止運動且T0定時器開始計時。當達到設定時間后T0為ON，S25和Y5為ON，S24和T0為OFF，此時YA6電磁閥動作，鉆削缸C快退。當鉆削缸C退到限位開關X5時，X5為ON，S26和Y3為ON，S25和Y5為OFF，此時鉆削缸C停止運動同時電磁閥YA4動作，夾緊缸退。當夾緊缸B退到限位開關X3時，X3為ON，S26和Y3為OFF，S0為ON，此時夾緊缸B返回停止且整個系統(tǒng)達到初始狀態(tài)。 PLC控制系統(tǒng)梯形圖(1) PLC的初始步當PLC上電后，執(zhí)行M8002初始化和清零，程序進入S0步達到初始狀態(tài)，等待電機啟動命令的輸入。(2) 電機的啟動 電機啟動同時S20得電S0斷電。(3) 送料缸送料 S20得電后Y0同時得電且做送料缸送料動作，當運動觸到X2時S21得電同時S20和Y0關閉。(4) 送料缸退 S21得電使得Y1得電且做送料缸返回動作，當送料缸返回退至X1時X1為ON且S22為ON,同時S20和Y0為OFF。(5) 夾緊缸進 S22為ON使得Y2為ON夾緊缸進，當夾緊缸運動到X4時X4得電使得S23為1同時S22和Y2斷開。(6) 鉆削缸進 S23為1使得Y4為1做鉆削缸進動作，當氣缸運動到X6時X6打開使得S24為1同時S23和Y4停止。(7) 延時停留 S24為1使得T0為1定時3秒，3秒后T0接通使得S25為1且S24和T0為0。（8）鉆削缸退 S25為1使得Y5為1做鉆削缸返回動作，當返回到限位開關X5時X5打開S26接通同時S25和Y5關閉。（9）夾緊缸退 S26接通使得Y3接通，系統(tǒng)做夾緊缸返回動作，當氣缸運動到限位開關X3時X3打開使得S0接通，系統(tǒng)達到初始狀態(tài)同時S26和Y3關閉。（10）動作復位 X10為復位開關，當X10接通時輔助繼電器M100輸出同時M100打開，使得YYY5為ON，當送料缸、夾緊缸、鉆削缸都返回分別觸到限位開關XXX5時XXX5打開，M100復位，系統(tǒng)動作停止。(11) 動作停止 X11為停止開關，打X11打開時Y0、YYYYY5全部復位，輸出動作全部停止運動。(12) 總順序功能控制圖根據順序功能控制圖繪制出梯形圖如下： PLC控制系統(tǒng)指令表程序根據上面的梯形圖寫出控制系統(tǒng)的指令表程序為： PLC控制程序的調試調試中使用的是三菱公司的SWOPCFXGP/WINC軟件（如下圖所示）。 SWOPCFXGP/WINC軟件界面我們按照下列步驟依次進行。 使用SWOPCFXGP/WINC軟件編寫程序。打開電腦上的軟件，在菜單中選擇“文件”“新文件”，然后選擇FX2N,并按確定，到此工程文件建立完畢。 程序的編寫在新建文件界面編寫好所有程序并轉換，如不能轉換，可在FX的菜單中，選擇“選項”“程序檢查”，分別通過“語法錯誤檢查”、“雙線圈檢查”和“電路錯誤檢查”來查明原因。 程序的檢查 傳送程序首先用數(shù)據線把PLC與PC機連接上，并給PLC通電。然后就在FX的菜單中，選擇“PLC”“傳送”“寫出”，會彈出一個PLC程序寫入的窗口，可選擇“所有范圍”并按確定，也可選擇“范圍設置”，在起始步和終止步設定步數(shù)，并按確定。最后所有程序就寫入PLC中了。 調試程序在FX的菜單中，選擇“監(jiān)控/測試”，“開始監(jiān)控”，就可通過監(jiān)控現(xiàn)場設備來調試程序。最后，通過不斷地修改與傳送，把正確的程序寫入到PLC中，設備就可以按你的設計，正常運轉了。結 論本文設計了一臺基于PLC的全自動氣動鉆床，該鉆床能對工件快速定位，夾緊及鉆削加工。根據鉆削加工的要求，我確定了自動鉆床的實施方案，并完成了氣動系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的設計。通過多方面查找資料并結合鉆床設計要求，先后完成了以下工作：1) 翻閱相關文獻和資料，確定了自動鉆床的整體設計方案；2) 確定了自動鉆床的加工路線、執(zhí)行系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)；3) 通過對工況的分析，計算出了切削力，設計了鉆床主軸；4) 結合要求，完成了主軸花建、主軸電機和V帶的選擇和設計；5) 完成了各氣動元件的選型及氣動原理圖的設計；6) 通過計算出氣壓系統(tǒng)的耗氣量，選擇了空氣壓縮機的型號及工作壓力；7) 簡單介紹了PLC 的選型，確定了PLC控制系統(tǒng)的I/O地址分配以及PLC的硬件接線圖；8) 根據動作要求，設計出了PLC軟件系統(tǒng)，包括順序功能控制圖、PLC控制系統(tǒng)梯形圖和指令表程序；9) 完成要求的相關圖紙，并進行說明書和圖紙的最后整理。參考文獻[1] ：中國勞動社會保障出版社，:9,5368.[2] 方昆凡，：東北大學出版社，:1314.[3] 史全富，汪麟. ：上海科技出版社，:3245.[4] 李旦. ：機械出版社，:6568.[5] 濮良貴，：高等教育出版社，:73116.[6] 吳宗澤，：高等教育出版社，:1619.[7] 王文斌，：機械出版社，:8091.[8] ：化學工業(yè)出版社，:5563.[9] ：機械出版社，:2242.[10]陸鑫盛，[M].上海：上海科學技術文獻出版社，:121154.[11]王積偉，章宏甲，黃誼．液壓傳動第二版[M].北京：機械工業(yè)出版社，:3382.[12][M].重慶：重慶大學出版社，:3742.[13]．北京：機械工業(yè)出版社，:58129.[14]賀哲榮，：西安電子科技大學出版社，:89140.[15]：高等教育出版社，:6692.[16]：化學工業(yè)出版社，:23125.致 謝在畢業(yè)設計即將完成之際，我非常感謝學校給我們的這次機會，讓我們把四年所學的理論知識和實踐很好的結合起來，提高了我們的動手能力，拓寬了我們有關專業(yè)方面的知識。首先我特別感謝我的指導老師葛動元老師，在葛老師的熱情關懷和悉心指導下才完成了畢業(yè)設計和論文的工作，葛老師認真負責的工作態(tài)度，嚴謹治學的精神和深厚的理論水平都使我本人受益匪淺，葛老師無論在論文的構思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法和成文定稿方面，都給予了我很大的幫助，對我的畢業(yè)設計任務和說明書寫提出了許多建設性的意見，在此向葛老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時我還要感謝機械系全體老師四年來對我的教誨和幫助，你們不僅使我的知識、能力得到了提高，更重要的是教會了我如何學習，如何提高自己的能力，如何去適應社會。最后愿母校明天更輝煌，愿全體老師身體健康、心想事成！學生簽名：日 期：