【正文】 （1）輸入輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)的估算根據(jù)本氣動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)和預(yù)定的動(dòng)作可知，有6個(gè)行程開關(guān)信號(hào)的輸入、1個(gè)工件監(jiān)測(cè)信號(hào)的輸入以及啟動(dòng)、停止和復(fù)位的輸入以及6個(gè)電磁鐵的輸出。PLC的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸入點(diǎn)數(shù)10，PLC的實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需輸出點(diǎn)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(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是PLC本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段由于應(yīng)用程序還未編制，因此程序容量在設(shè)計(jì)階段還未知，需要在程序調(diào)試之后才知道。為了選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)代替。PLC存儲(chǔ)容量的估算方法：按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬量I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量應(yīng)能存儲(chǔ)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(jù)物理結(jié)構(gòu)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(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式便宜，所以氣動(dòng)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(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)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(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)，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(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致，PLC的供電電源設(shè)計(jì)選用220VAC電源。綜上所述，我們選擇三菱公司生產(chǎn)的系列的型的PLC作為氣動(dòng)鉆床的控制器。它包含16個(gè)輸入繼電器和16個(gè)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(shí)物圖 系統(tǒng)I/O地址分配由上可知，系統(tǒng)需要10個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)。型PLC輸入點(diǎn)是X0X17，輸出點(diǎn)式Y(jié)0Y17。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(hào)說(shuō)明X0SB0啟動(dòng)開關(guān)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(cè)開關(guān)X10SB1復(fù)位開關(guān)X11SB2停止開關(guān) 輸出地址分配表地址符號(hào)說(shuō)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(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)該程序采用STL指令的設(shè)計(jì)方法。STL指令是FX2N系列PLC為編制順序控制程序而專門設(shè)計(jì)的步進(jìn)梯形指令，步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作是組成SFC的3大要素。STL指令的操作元件是編號(hào)S0S499的狀態(tài)寄存器（S0S9用于初始步）。轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，代表下一步的狀態(tài)寄存器被置位，代表當(dāng)前步序的狀態(tài)寄存器自動(dòng)復(fù)位。 順序功能控制圖根據(jù)鉆床的設(shè)計(jì)要求，送料、夾緊以及切削分別用不同的氣缸來(lái)控制，3個(gè)氣缸的動(dòng)作有嚴(yán)格的順序關(guān)系，其動(dòng)作順序如下：?jiǎn)?dòng)按鈕送料缸進(jìn)送料缸初始退鉆削缸快進(jìn)送料缸全退同時(shí)夾緊缸進(jìn)延時(shí)停留鉆削缸快退鉆削缸工進(jìn)夾緊缸退鉆削缸快退 氣缸順序關(guān)系圖 根據(jù)本設(shè)計(jì)的控制與工藝要求，按照鉆床的動(dòng)作順序及每步所完成的任務(wù)，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(dāng)X0、X7為ON時(shí)，主軸電機(jī)和空壓機(jī)電機(jī)啟動(dòng)，同時(shí)S20為ON,Y0為ON,S0為OFF，YA1電磁閥動(dòng)作，氣缸A伸出，系統(tǒng)開始響應(yīng)送料動(dòng)作。當(dāng)氣缸A伸到限位開關(guān)X2時(shí)X2為ON，S21為ON，Y1為ON且S20為OFF，Y0為OFF，送料動(dòng)作停止同時(shí)YA2電磁閥動(dòng)作，送料缸返回。當(dāng)氣缸A返回到限位開關(guān)X1時(shí)X1為ON，S22和Y2為ON，S21和Y1為OFF，送料缸返回停止且YA3動(dòng)作，夾緊缸B進(jìn)。當(dāng)氣缸B伸到限位開關(guān)X4時(shí)X4為ON同時(shí)S23和Y4為ON，S22和Y2為OFF，此時(shí)夾緊缸動(dòng)作停止且YA5動(dòng)作，鉆削缸C快進(jìn)。當(dāng)氣缸C觸到限位開關(guān)X6時(shí)X6為ON，S24為ON，T0為ON且S23和Y4為OFF，此時(shí)鉆削缸C停止運(yùn)動(dòng)且T0定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間后T0為ON，S25和Y5為ON，S24和T0為OFF，此時(shí)YA6電磁閥動(dòng)作，鉆削缸C快退。當(dāng)鉆削缸C退到限位開關(guān)X5時(shí)，X5為ON，S26和Y3為ON，S25和Y5為OFF，此時(shí)鉆削缸C停止運(yùn)動(dòng)同時(shí)電磁閥YA4動(dòng)作，夾緊缸退。當(dāng)夾緊缸B退到限位開關(guān)X3時(shí)，X3為ON，S26和Y3為OFF，S0為ON，此時(shí)夾緊缸B返回停止且整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到初始狀態(tài)。 PLC控制系統(tǒng)梯形圖(1) PLC的初始步當(dāng)PLC上電后，執(zhí)行M8002初始化和清零，程序進(jìn)入S0步達(dá)到初始狀態(tài)，等待電機(jī)啟動(dòng)命令的輸入。(2) 電機(jī)的啟動(dòng) 電機(jī)啟動(dòng)同時(shí)S20得電S0斷電。(3) 送料缸送料 S20得電后Y0同時(shí)得電且做送料缸送料動(dòng)作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)觸到X2時(shí)S21得電同時(shí)S20和Y0關(guān)閉。(4) 送料缸退 S21得電使得Y1得電且做送料缸返回動(dòng)作，當(dāng)送料缸返回退至X1時(shí)X1為ON且S22為ON,同時(shí)S20和Y0為OFF。(5) 夾緊缸進(jìn) S22為ON使得Y2為ON夾緊缸進(jìn)，當(dāng)夾緊缸運(yùn)動(dòng)到X4時(shí)X4得電使得S23為1同時(shí)S22和Y2斷開。(6) 鉆削缸進(jìn) S23為1使得Y4為1做鉆削缸進(jìn)動(dòng)作，當(dāng)氣缸運(yùn)動(dòng)到X6時(shí)X6打開使得S24為1同時(shí)S23和Y4停止。(7) 延時(shí)停留 S24為1使得T0為1定時(shí)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(dòng)作，當(dāng)返回到限位開關(guān)X5時(shí)X5打開S26接通同時(shí)S25和Y5關(guān)閉。（9）夾緊缸退 S26接通使得Y3接通，系統(tǒng)做夾緊缸返回動(dòng)作，當(dāng)氣缸運(yùn)動(dòng)到限位開關(guān)X3時(shí)X3打開使得S0接通，系統(tǒng)達(dá)到初始狀態(tài)同時(shí)S26和Y3關(guān)閉。（10）動(dòng)作復(fù)位 X10為復(fù)位開關(guān)，當(dāng)X10接通時(shí)輔助繼電器M100輸出同時(shí)M100打開，使得YYY5為ON，當(dāng)送料缸、夾緊缸、鉆削缸都返回分別觸到限位開關(guān)XXX5時(shí)XXX5打開，M100復(fù)位，系統(tǒng)動(dòng)作停止。(11) 動(dòng)作停止 X11為停止開關(guān)，打X11打開時(shí)Y0、YYYYY5全部復(fù)位，輸出動(dòng)作全部停止運(yùn)動(dòng)。(12) 總順序功能控制圖根據(jù)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(jù)上面的梯形圖寫出控制系統(tǒng)的指令表程序?yàn)椋? PLC控制程序的調(diào)試調(diào)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(jìn)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(zhuǎn)換，如不能轉(zhuǎn)換，可在FX的菜單中，選擇“選項(xiàng)”“程序檢查”，分別通過(guò)“語(yǔ)法錯(cuò)誤檢查”、“雙線圈檢查”和“電路錯(cuò)誤檢查”來(lái)查明原因。 程序的檢查 傳送程序首先用數(shù)據(jù)線把PLC與PC機(jī)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(huì)彈出一個(gè)PLC程序?qū)懭氲拇翱冢蛇x擇“所有范圍”并按確定，也可選擇“范圍設(shè)置”，在起始步和終止步設(shè)定步數(shù)，并按確定。最后所有程序就寫入PLC中了。 調(diào)試程序在FX的菜單中，選擇“監(jiān)控/測(cè)試”，“開始監(jiān)控”，就可通過(guò)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來(lái)調(diào)試程序。最后，通過(guò)不斷地修改與傳送，把正確的程序?qū)懭氲絇LC中，設(shè)備就可以按你的設(shè)計(jì)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)了。結(jié) 論本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)基于PLC的全自動(dòng)氣動(dòng)鉆床，該鉆床能對(duì)工件快速定位，夾緊及鉆削加工。根據(jù)鉆削加工的要求，我確定了自動(dòng)鉆床的實(shí)施方案，并完成了氣動(dòng)系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)多方面查找資料并結(jié)合鉆床設(shè)計(jì)要求，先后完成了以下工作：1) 翻閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，確定了自動(dòng)鉆床的整體設(shè)計(jì)方案；2) 確定了自動(dòng)鉆床的加工路線、執(zhí)行系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)；3) 通過(guò)對(duì)工況的分析，計(jì)算出了切削力，設(shè)計(jì)了鉆床主軸；4) 結(jié)合要求，完成了主軸花建、主軸電機(jī)和V帶的選擇和設(shè)計(jì)；5) 完成了各氣動(dòng)元件的選型及氣動(dòng)原理圖的設(shè)計(jì)；6) 通過(guò)計(jì)算出氣壓系統(tǒng)的耗氣量，選擇了空氣壓縮機(jī)的型號(hào)及工作壓力；7) 簡(jiǎn)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(jù)動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)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(guān)圖紙，并進(jìn)行說(shuō)明書和圖紙的最后整理。參考文獻(xiàn)[1] ：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，:9,5368.[2] 方昆凡，：東北大學(xué)出版社，:1314.[3] 史全富，汪麟. ：上?？萍汲霭嫔?，:3245.[4] 李旦. ：機(jī)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(jī)械出版社，:8091.[8] ：化學(xué)工業(yè)出版社，:5563.[9] ：機(jī)械出版社，:2242.[10]陸鑫盛，[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，:121154.[11]王積偉，章宏甲，黃誼．液壓傳動(dòng)第二版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，:3382.[12][M].重慶：重慶大學(xué)出版社，:3742.[13]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，:58129.[14]賀哲榮，：西安電子科技大學(xué)出版社，:89140.[15]：高等教育出版社，:6692.[16]：化學(xué)工業(yè)出版社，:23125.致 謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成之際，我非常感謝學(xué)校給我們的這次機(jī)會(huì)，讓我們把四年所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐很好的結(jié)合起來(lái)，提高了我們的動(dòng)手能力，拓寬了我們有關(guān)專業(yè)方面的知識(shí)。首先我特別感謝我的指導(dǎo)老師葛動(dòng)元老師，在葛老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下才完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文的工作，葛老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神和深厚的理論水平都使我本人受益匪淺，葛老師無(wú)論在論文的構(gòu)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(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)和說(shuō)明書寫提出了許多建設(shè)性的意見，在此向葛老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。同時(shí)我還要感謝機(jī)械系全體老師四年來(lái)對(duì)我的教誨和幫助，你們不僅使我的知識(shí)、能力得到了提高，更重要的是教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，如何提高自己的能力，如何去適應(yīng)社會(huì)。最后愿母校明天更輝煌，愿全體老師身體健康、心想事成！學(xué)生簽名：日 期：