【導(dǎo)讀】所有引用別人的觀點(diǎn)或文字，無(wú)論曾否發(fā)表，無(wú)論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出處或加以注釋。凡轉(zhuǎn)引文獻(xiàn)資料，應(yīng)如實(shí)說(shuō)明。對(duì)已有學(xué)術(shù)成果的介紹、評(píng)論、引用和注釋?zhuān)瑧?yīng)力求客觀、公允、準(zhǔn)確。偽造、篡改文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)等，均屬學(xué)術(shù)不端行為致謝一項(xiàng)科研成果或技術(shù)創(chuàng)新,往往不是獨(dú)自一人可以完成的,還需。要各方面的人力,財(cái)力,物力的支持和幫助.因此,在許多論文的末尾都列有"致謝1)著錄參考文獻(xiàn)可以反映論。文作者的科學(xué)態(tài)度和論文具有真實(shí)、廣泛的科學(xué)依據(jù)，也反映出該論文的起點(diǎn)和深度。2)著錄參考文獻(xiàn)能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開(kāi)來(lái)。核心期刊審核時(shí)間一般為4個(gè)月，須經(jīng)過(guò)初審、復(fù)審、終審三道程序。國(guó)家級(jí)期刊主管單位是國(guó)家部門(mén)或直屬部門(mén)。床中的PLC作了詳細(xì)的介紹，把PLC在數(shù)控機(jī)床上的控制做了設(shè)計(jì)。路設(shè)計(jì)，主控制電路設(shè)計(jì)，Z3040搖臂鉆床原理圖，用PLC編寫(xiě)程序?qū)C(jī)床進(jìn)行控制。

　　

【正文】 23 11 立柱夾緊指示 HL3 12 主電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)指示 HL4 PLC 控制系統(tǒng)分析 先將自動(dòng)開(kāi)關(guān) QF2～ QF5 接通，在將電源總開(kāi)關(guān) QF1 扳倒“接通”位置，引入三相電源。 PLC 上電，電源指示燈點(diǎn)亮表示機(jī)床已處于帶電狀態(tài)。按下 SB1， 接通，低電壓繼電器 KV（ ）得電并自鎖 ,其常開(kāi)觸點(diǎn) KV()閉合接通了控制電路電源為機(jī)床工作做準(zhǔn)備。 主軸電動(dòng)機(jī)控制 啟動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕 SB2， 接通， 動(dòng)作并自鎖使 KM1 得電并自鎖， KM1主觸點(diǎn)閉合主軸電動(dòng)機(jī) M1 轉(zhuǎn)動(dòng)，指示 燈 HL4 亮。停車(chē)時(shí)，按下停止按鈕 SB7， 斷開(kāi) 復(fù)位， KM1 斷電釋放，主軸電動(dòng)機(jī) M1 停轉(zhuǎn)，指示燈 HL4 滅。 搖臂升降控制 當(dāng)需要搖臂上升時(shí)按下 SB3， 閉合， 接通，同時(shí)，接通斷電延時(shí)定時(shí)器T37，其長(zhǎng)閉觸點(diǎn) T37 瞬時(shí)斷開(kāi)，斷開(kāi)了液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 反轉(zhuǎn)控制的電路。由于主軸箱、立柱、搖臂松開(kāi)邏輯行 是閉合的，因而 接通閉合，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3正轉(zhuǎn)，松開(kāi)搖臂。搖臂松開(kāi)到位后， 長(zhǎng)閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 停轉(zhuǎn)，搖臂上升邏輯行 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合， 接通閉 合，搖臂上升電動(dòng)機(jī) M2 正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)搖臂上升。當(dāng)搖臂上升到一定高度時(shí)松開(kāi) SB3， 復(fù)位斷開(kāi)， 斷開(kāi)，斷電延時(shí)定時(shí)器 T37 斷電，其長(zhǎng)閉觸點(diǎn) T37 延時(shí) 3 秒鐘閉合 接通閉合，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 反轉(zhuǎn)，夾緊搖臂。搖臂夾緊后 ST2（ ）、 ST3（ ）恢復(fù)初始狀態(tài)且 斷開(kāi)， 失電，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3 停轉(zhuǎn)，完成了搖臂松開(kāi)－上升－夾緊的動(dòng)作過(guò)程。搖臂下降的控制過(guò)程與搖臂上升的控制過(guò)程相似。 立柱與主軸箱松開(kāi)、夾緊控制 立柱與主軸箱的松開(kāi)、夾緊控制可單獨(dú)進(jìn)行，也可同時(shí)進(jìn)行，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SA 與按鈕 SB5 或 SB6 控制。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有三個(gè)位置，板到中間位置時(shí)立柱和主軸箱的松開(kāi)與夾緊同時(shí)進(jìn)行；板到左邊位置時(shí)，立柱被夾緊與放松；板到右邊位置時(shí)主軸箱單獨(dú)夾緊與放松。 當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于中間位置時(shí) 閉合，若使立柱與主軸箱同時(shí)松開(kāi)，則按下 SB5， 閉合， 和斷電延時(shí)定時(shí)器 T38 同時(shí)接通， T38 觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合， 、 同時(shí)得電吸合為主軸箱與立柱同時(shí)松開(kāi)做準(zhǔn)備。 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合， 和通電延時(shí)定時(shí)器 T39 同時(shí)接通， 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合主軸箱與立柱夾緊準(zhǔn)備， T39 常開(kāi)觸點(diǎn)經(jīng) 3秒鐘延時(shí) 閉合 接通閉合，液壓泵電動(dòng)機(jī) M3通電正轉(zhuǎn)推動(dòng)活塞使立柱和主軸箱松黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 開(kāi)。同時(shí)活塞桿使 TS4 復(fù)位 閉合，指示燈 HL2；亮。 當(dāng)立柱與主軸箱松開(kāi)后，可手動(dòng)使立柱回轉(zhuǎn)或主軸箱做徑向移動(dòng)。當(dāng)調(diào)整到位后可按下 SB6 夾緊按鈕，主軸箱與立柱夾緊工作情況與松開(kāi)時(shí)相似。這里不再贅述。另外兩種情況，只有將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SA 板到相應(yīng)位置，再按 SB5 與 SB6 即可實(shí)現(xiàn)。 PLC 梯形圖程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)預(yù)開(kāi)程序 本段梯形圖程序是為主電動(dòng)機(jī)及其他電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)做準(zhǔn)備。當(dāng)合上 FQ3（ ）按下 SB1()低 電壓繼電器 KV（ ）得電并自鎖 ,其常開(kāi)觸點(diǎn) KV()閉合接通了控制電路電源為機(jī)床工作做準(zhǔn)備。梯形圖程序如圖 4－ 2 所示。 I 0 . 0 I 0 . 2I 0 . 1Q 0 . 0Q 0 . 0 圖 4－ 2 系統(tǒng)預(yù)開(kāi)程序 主軸電動(dòng)機(jī)控制程序 主軸電動(dòng)機(jī)只做單方向旋轉(zhuǎn)，需要過(guò)載保護(hù)，過(guò)載保護(hù)由熱繼電器 FR1()完成。梯形圖程序如圖 4－ 3 所示。 I 0 . 3 I 0 . 5 I 0 . 6Q 0 . 1Q 0 . 1I 0 . 4 圖 4－ 3主軸電動(dòng)機(jī)控制程序 搖臂升降控制程序 搖臂的升（或降）嚴(yán)格按照搖臂松開(kāi)－升（或降）－夾緊的順序進(jìn)行。為此，要求夾緊與放松作用的液壓泵電動(dòng)機(jī)與搖臂升降電動(dòng)機(jī)按一定順序啟動(dòng)工作，由搖臂松開(kāi)行程開(kāi)關(guān)與搖臂夾緊行程開(kāi)關(guān)發(fā)出控制信號(hào)進(jìn)行控制。當(dāng)要求搖臂上升（或下降）時(shí)，按下 SB3(或 SB4)首先啟動(dòng)主軸箱、立柱、搖臂松開(kāi)電路當(dāng)松開(kāi)到位時(shí) ST2()常開(kāi)觸點(diǎn)閉合 ,使液壓泵電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)） ,搖臂上升（或下降）。液壓泵電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)需必要的互鎖。梯形圖如圖 4－ 4 所示。 主軸箱、立柱、搖臂松開(kāi)、夾緊控制程序 Z3040 搖臂鉆床，搖臂的松開(kāi)、夾緊與搖臂的升降要求能自動(dòng)控制，本設(shè)計(jì)采用黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 定時(shí)器與行程開(kāi)關(guān)配合完成，有必要的聯(lián)鎖保護(hù)。梯形圖程序如圖 4－ 5 所示。 I 0 . 7 I 1 . 1M 0 . 0I 1 . 0 I 1 . 2I 1 . 3M 0 . 0I 0 . 7 Q 0 . 3 Q 0 . 2I 1 . 0 Q 0 . 2 Q 0 . 3 圖 4－ 4 搖臂升降控制程序 M 0 . 0 I 1 . 3 I 1 . 5 Q 0 . 5 Q 0 . 4M 0 . 1 I 1 . 7 T 3 9M 0 . 1M 0 . 2I 1 . 4I 1 . 5Q 0 . 4I 1 . 6T 3 7Q 0 . 5I NP T 1 0 0 m s M 0 . 0 T 3 7+ 3 0I NP TT O N1 0 0 m s T 3 9M 0 . 2M 0 . 1T O F+ 3 0 圖 4－ 5 主軸箱、立柱、搖臂松開(kāi)、夾緊控制程序 主軸箱、立柱松開(kāi)、夾緊控制程序 主軸箱、立柱松開(kāi)與夾緊控制要求可單獨(dú)操作，也可以同時(shí)操作，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) SA黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 和 SB SB6 配合定時(shí)器進(jìn)行控制。梯形圖程序如圖 4－ 6 所示。 冷卻泵控制 冷卻泵電動(dòng)機(jī)采用組合開(kāi)關(guān) QS 直接控制其啟停。 I 2 . 1I 2 . 3Q 0 . 6I 2 . 2Q 0 . 7I 2 . 2T 3 8T 3 8I 1 . 6I 1 . 7M 0 . 0T 3 8I NP TT O F1 0 0 m s + 3 0M 0 . 1 圖 4－ 6主軸箱、立柱松開(kāi)、夾緊控制程序 信號(hào)指示梯形圖程序 電源指示燈 HL1（ ）當(dāng)機(jī)床上電時(shí)指示，采用 S－ 300PLC 特殊內(nèi)部繼電器 實(shí)現(xiàn)；立柱、主軸箱松開(kāi)、夾緊指示燈 HL2（ ）、 HL3()由限位開(kāi)關(guān) ST4()控制；主軸電動(dòng)機(jī)旋 轉(zhuǎn)指示燈 HL4（ ）由 KM1（ ）控制。梯形圖程序如圖 4－7 所示。Q 1 .1Q 1 .2Q 1 .3I 2 .0I 2 .0Q 0 .1Q 1 .0S M 0 .0I 0 .3 圖 4－ 7信號(hào)指示梯形圖程序 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 完整的 PLC 控制梯形圖 在上述梯形圖的基礎(chǔ)上，將各部分梯形圖綜合在一起，進(jìn)行整理和修改，最后設(shè)計(jì)出完整的梯形圖 如圖 4－ 8 所 示 INPT 100 ms I 0 . 0I 0 . 2I 0 . 1Q 0 . 0Q 0 . 0I 0 . 3 I 0 . 5 I 0 . 6Q 0 . 1Q 0 . 1I 0 . 7 I 1 . 1M 0 . 0I 1 . 0 I 1 . 2M 0 . 0 I 1 . 3 I 1 . 5 Q 0 . 5 Q 0 . 4M 0 . 1 I 1 . 7 T 39I 1 . 3 I 1 . 0 Q 0 . 3 Q 0 . 2I 0 . 7Q 0 . 2Q 0 . 3M 0 . 2I 1 . 4I 1 . 5Q 0 . 4Q 0 . 5I 1 . 6I 1 . 6M 0 . 0M 0 . 1I 1 . 7T 37M 0 . 0T 38T 37+ 30欠電壓保護(hù)I 0 . 4主軸電動(dòng)機(jī)控制搖臂上升搖臂下降主軸箱立柱搖臂松開(kāi)主軸箱立柱搖臂夾緊M 0 . 1INPTTOF100 ms + 30M 0 . 0TOF黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 INPTTON100 ms I 2 . 1I 2 . 3Q 0 . 6I 2 . 2Q 0 . 7I 2 . 2T 39+ 30M 0 . 1M 0 . 2主軸箱松開(kāi)夾緊立柱松開(kāi)夾緊Q 1 . 1Q 1 . 2Q 1 . 3立柱松開(kāi)指示立柱夾緊指示主軸電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)指示電源指示 I 2 . 0I 2 . 0Q 0 . 1Q 1 . 0SM 0 . 0I 0 . 3T 38T 38 圖 48 Z3040 搖臂鉆床 PLC 控制梯形圖 本章小結(jié) 本章首先對(duì) PLC 的基本特點(diǎn)和工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，而后根據(jù)本設(shè)計(jì)內(nèi)容選定了適合于本設(shè)計(jì)的 PLC 類(lèi)型。在確定選用西門(mén)子 S7300 PLC 后對(duì) PLC 控制系統(tǒng) ， 梯形圖程序，系統(tǒng)預(yù)開(kāi)程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 第五章 技術(shù)展望 未來(lái)數(shù)控機(jī)床的類(lèi)型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機(jī)床品種越來(lái)越多；激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機(jī)床上，從而擴(kuò)大多工序集中的工藝范圍；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個(gè)柔性制造單元，更加便于納入高度自動(dòng)化的柔性制造系統(tǒng)中。 課題尚需進(jìn)一步研究的工作 1. 硬件電路設(shè)計(jì)方， PLC的選型上，仍停留在對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的選擇。對(duì)于西門(mén)子系列 PLC文本顯示器 的設(shè)計(jì)方面，由于時(shí)間關(guān)系本課題未能涉及。對(duì)于控制系統(tǒng)的建模有待深入研究和未進(jìn)行系統(tǒng)的仿真。 PLC擁有強(qiáng)大的通訊功能，這使得控制更為靈活，所以今后期待進(jìn)一步開(kāi)展這方面的研究 : 。軟件功能還有必要在實(shí)際應(yīng)用中得到檢驗(yàn)和完善。 PLC數(shù)控鉆床控制系統(tǒng)的發(fā)展前景 目前，世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、工業(yè)化水平等不盡相同，因此對(duì)數(shù)控技術(shù)、產(chǎn)品的需求也不一樣。但送的來(lái)說(shuō)，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)中、高檔數(shù)控產(chǎn)品需求多，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)低、中檔需求較多并需要少量的高檔產(chǎn)品。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的低、中、高檔數(shù)控產(chǎn)品之比分別為 20:70:10，而發(fā)展中國(guó)家約為 80:17:3，兩者之間的勞動(dòng)產(chǎn)品率相差懸殊。因此，發(fā)展中高檔產(chǎn)品仍大勢(shì)所趨 [7]。 (1)高可靠性、穩(wěn)定性 從“數(shù)控系統(tǒng)千人調(diào)查”分析報(bào)告可以看出，無(wú)論經(jīng)濟(jì)型、普及型還是高檔型數(shù)控系統(tǒng)，在“影響選擇數(shù)控系統(tǒng)因素”的排序中，排在第一位的都是可靠性穩(wěn)定性。由此可見(jiàn)，產(chǎn)品的質(zhì)量性能在用戶選購(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的過(guò)程中占有重要的位置。我國(guó)的產(chǎn)品要想占據(jù)國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)，應(yīng)把可靠性、穩(wěn)定性作為數(shù)控產(chǎn)品研究的頭等大事。 產(chǎn)品 因素 可靠性穩(wěn)定性 品牌 價(jià)格 服務(wù) 經(jīng)濟(jì)型 33 16 30 21 普 及型 37 19 23 21 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 高檔型 31 28 18 23 不同檔次數(shù)控系統(tǒng)購(gòu)買(mǎi)因素 (2)高速度、高精度化 速度和精度是數(shù)控產(chǎn)品的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到產(chǎn)品零件加工的銷(xiāo)量和質(zhì)量。速度影響產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，精度直接影響到工作性能、壽命、能耗和噪聲等。因此數(shù)控產(chǎn)品的高速、高精化是市場(chǎng)需求和技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。 智能化 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的智能化包括兩個(gè)方面含義： （ 1）現(xiàn)代數(shù)控產(chǎn)品部應(yīng)僅僅是某些專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員才能操作使用，它應(yīng)發(fā)展成為個(gè)個(gè)可操作，人人會(huì)使用。 （ 2）現(xiàn)代數(shù)控產(chǎn)品應(yīng)能夠通過(guò)對(duì)影響加工精度和效率的 因素進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、比較、補(bǔ)償，準(zhǔn)確快速地做出決策，使產(chǎn)品的加工處于最佳狀態(tài)。 (3)復(fù)合化 如果能夠在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)或盡可能完成一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品從毛坯至成品的全部加工，實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的復(fù)合化。這樣就可以保證工件的加工精度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少在不同數(shù)控機(jī)床間進(jìn)行工序的轉(zhuǎn)換而引起的待工時(shí)間及多次上下料等時(shí)間，提高加工效率，節(jié)約了產(chǎn)品生產(chǎn)的周期，贏得了市場(chǎng) [9]。 (4)數(shù)控編程自動(dòng)化 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， CAD、 CAM、 CAPP 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程的自動(dòng)化。操作者只需根據(jù)需要繪制零件加工樣圖，計(jì)算機(jī)就 能夠根據(jù)樣圖進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)編程加工 [10]。 網(wǎng)絡(luò)化 實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操作。通過(guò)數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)，可在任何一天機(jī)床上對(duì)其他機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定和操作。不同機(jī)床的畫(huà)面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床屏幕上，實(shí)現(xiàn)資源共享，科學(xué)管理。減少人力物力，降低了成本，提高了效率。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 結(jié) 論 本課題采用 PLC 自動(dòng)控制技術(shù)取代了傳統(tǒng)繼電器 — 接觸器電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì) Z3040 搖臂鉆床的自動(dòng)控制，從而提高了機(jī)床的工作效率、工作穩(wěn)定性和可靠性，而且還大大降低了工 人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了產(chǎn)品的加工質(zhì)量， 降低了設(shè)備故障率，提高了生產(chǎn)率。另外，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì) PLC 和電控方面的知識(shí)又有了更加深刻的理解和掌握，為今后走向工作崗位從事相關(guān)工作奠定了很好的基礎(chǔ)。 在硬件設(shè)計(jì)和程序編寫(xiě)時(shí)遇到很多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)努力得到了一定程度的解決，但是還有很大的不足和需