【正文】 現(xiàn)在大家各奔前程，大家珍重，祝各位工作順順利利。 至此論文完成之際，謹(jǐn)向我尊敬的導(dǎo)師 郭聯(lián)金 老師 致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意 ， 感謝您從本 設(shè)計(jì) 開(kāi)始一路指導(dǎo)至論文的完成 。 導(dǎo)師 淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人， 循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。相比傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，簡(jiǎn)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，同時(shí)，系統(tǒng)的可重構(gòu)性和可靠性大為提高。經(jīng)驗(yàn)證，該系統(tǒng)可完成如下功能控制：主軸 正 /反轉(zhuǎn)、主軸的沖動(dòng)和停止的控制，卡盤(pán)和尾座的松緊控制，自動(dòng)換刀，冷卻液開(kāi)關(guān)，定時(shí)潤(rùn)滑控制等。 但是由于學(xué)校條件有限，所以以上調(diào)試工作不能進(jìn)行，只能在理論上可行。 系統(tǒng)調(diào)試的主要步驟如下： a) 在系統(tǒng)送電前，檢查各模塊以及電元件接線、 I/O 連接是否正確。 首先，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、伺服電機(jī)進(jìn)行安裝。 27 圖 急停、進(jìn)給保持控制子程序 控制面板設(shè)計(jì) 圖 ，人們是通過(guò)它把信號(hào)輸入機(jī)床中，從而控制機(jī)床進(jìn)行加工操作。通過(guò)對(duì)上述應(yīng)用實(shí)例分析， 可以清楚地看出獨(dú)立型 PLC與 CNC裝置之間、 PLC 與機(jī)床側(cè)的開(kāi)關(guān)量之間的 I/O 連接關(guān)系；并通過(guò) PLC 程序設(shè)計(jì)，使 CNC 裝置、 PLC和數(shù)控機(jī)床三者緊密結(jié)合在了一起，形成一個(gè)有機(jī)整體，從而控制數(shù)控機(jī)床有條不紊地工作。當(dāng)出現(xiàn) X軸越限、 Z 軸越限、油泵過(guò)載、主軸過(guò)載或者伺服電機(jī)過(guò)熱時(shí)，發(fā)出急?？刂菩盘?hào) ，通知 CNC 進(jìn)行急停處理。 圖 控制程序 梯形圖 圖 主軸控制程序 26 急停、進(jìn)給保持控制子程序（ SBR_4） 圖 是急停處理和進(jìn)給保持處理子程序梯形圖。 輸入寄存器： — 正轉(zhuǎn)； — 反轉(zhuǎn)； — 停止； — 沖動(dòng)； — 報(bào)警。 24 圖 主軸控制電氣設(shè)計(jì) 圖中各器件的含義如表 表 各器件的含義 序 號(hào) 名 稱 含義 序 號(hào) 名 稱 含義 1 QF3 主軸帶過(guò)載保護(hù)電源空開(kāi) 8 KA9 刀具松夾繼電器 2 KM3 主軸正轉(zhuǎn)交流接觸器 9 SB11 主軸正轉(zhuǎn)按鈕 3 KM4 主軸反轉(zhuǎn)交流接觸器 10 SB12 主軸反轉(zhuǎn)按鈕 4 KA1 由急?？刂频闹虚g繼電器 11 SB13 主軸停止按鈕 5 KA4 主軸正轉(zhuǎn) 中間繼電器 12 SB14 主軸沖動(dòng)按鈕 6 KA5 主軸反轉(zhuǎn)中間繼電器 13 RC2 三相滅弧器 7 KA6 主軸制動(dòng)中間繼電器 14 RC RC8 單相滅弧器 25 在電氣安全互鎖設(shè)計(jì)方面，主軸正 /反轉(zhuǎn)在接觸器和繼電器分別進(jìn)行了安全互鎖；主軸正 /反轉(zhuǎn)對(duì)刀具松進(jìn)行了安全互鎖；急停對(duì)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行了安全互鎖。要求：按正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)； 按反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；按停止按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)停止，并控制制動(dòng)器制動(dòng) 2s；按下沖動(dòng)按鈕電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) ，然后停止；電動(dòng)機(jī)過(guò)載報(bào)警后正 /反轉(zhuǎn)按鈕沖動(dòng)按鈕無(wú)效。本例以三相異步電動(dòng)機(jī)的控制為例，集中討論 PLC 實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與停止、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)和沖動(dòng)及互鎖保護(hù)等控制功能的外部接線和編程方法。此外，為了確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行，防止發(fā)生事故，還需要采用一些自動(dòng)信號(hào)連鎖保護(hù)控制。 換刀控制子程序如圖。 20 圖 冷卻和潤(rùn)滑控制子程序 換刀控制子程序 (SBR_2) 21 圖 是自動(dòng)換刀控制子程序梯形圖。潤(rùn)滑泵的啟動(dòng) /停止由定時(shí)器 T37（ 10s）、 T38（ 30min）控制，在無(wú)急停報(bào)警的情況下，每 30min 潤(rùn)滑一次，每次 10s。冷卻液的開(kāi) /關(guān)由手動(dòng)旋鈕 SA2（ ）和 M功能指令 M0 M09 共同控制。按下連續(xù)按鈕 ，尾座退回， 有效并自鎖，同時(shí)解除 ，尾座連續(xù)退回。按下連續(xù)左按鈕 ，尾座伸出， 有效并自鎖，同時(shí)解除 ，尾座連續(xù)伸出。液壓卡盤(pán)的夾緊和松開(kāi)是由一個(gè)腳踏開(kāi)關(guān) SQ7 控制的，第一次踩踏時(shí)夾緊，第二次踩踏時(shí)松開(kāi)，因此先將這個(gè)開(kāi)關(guān)的閉合信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào) ，然后用 脈沖去置位 、復(fù)位 ，或者復(fù)位 、置位 。在 PLC 主程序中 首先把 CNC 送到 IB3 口的 MST代碼（ BCD 碼）與 63（ 3FH）相連，屏蔽掉 、 ，并在 M選通、 S 選通、 T 選通信號(hào)的作用下，分別將 M 代碼轉(zhuǎn)存到 MB1， S 代碼轉(zhuǎn)存到MB2， T 代碼轉(zhuǎn)存到 MB3；然后，無(wú)條件（ ）調(diào)到主軸控制程序、液壓卡盤(pán)和液壓 尾座控制子程序、冷卻和潤(rùn)滑控制子程序、換刀控制子程序、急停和進(jìn)給保持控制子程序。本套 PLC設(shè)計(jì)包含一個(gè)主程序 ，五個(gè)功能子程序，以下是 PLC 程序設(shè)計(jì)思路。 本套設(shè)計(jì)包括了如下數(shù)控機(jī)床的常規(guī)功能： 1) 數(shù)控機(jī)床控制主軸的啟動(dòng) 、正 /反轉(zhuǎn)、主軸的制動(dòng)和沖動(dòng)等功能； 2) 機(jī)床操作面板的控制功能； 3) 液壓卡盤(pán)的夾緊和松開(kāi)、液壓尾座的伸出和退回等控制功能； 4) 冷卻液和自動(dòng)潤(rùn)滑的啟動(dòng)、停 止的 控制功能； 5) 換刀裝置的控制功能； 6) 遇到緊急情況如： X、 Z軸越限 ，油泵過(guò)載，主軸過(guò)載或者伺服電機(jī)過(guò)熱等處理急停功能。對(duì)于外部輸入輸出，在 PLC上都有相應(yīng)的顯示，只要觀察 PLC上的對(duì)應(yīng) LED 指示燈，即可知道輸入輸出的狀態(tài)。 S7— 200 軟件 STEP7— MICRO/ 可在普通的 PC 機(jī)上進(jìn)行安裝，該軟件提供了各種邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算指令，對(duì)于習(xí)慣使用電路圖的 13 工程技術(shù)人員用梯形圖編程非常方便； d．便于調(diào)試維護(hù)。西門(mén)子 SIMATICS7— 200 系列 PLC具有如下特點(diǎn)： a．小型機(jī)身，占用空間小； b．可靠性高。SIMATICCPC226作為系統(tǒng)運(yùn)算、采集、控制部分本身集成開(kāi)關(guān)量 24入 /16出。 ④ 多處理機(jī)系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是將多任務(wù)進(jìn)行分配，即由若干CPU來(lái)完成，例如，電機(jī)控制就由獨(dú)立的 CPU 來(lái)完成，而別的 CPU 則作程控及過(guò)程參數(shù)控制工作，系統(tǒng)中只有一臺(tái)主機(jī)和若干臺(tái)從機(jī)。 ③ 專用電腦控制系統(tǒng) 隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展及廣泛運(yùn)用，已有專用電腦用于注塑機(jī)控制，并由簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)控制過(guò)渡到局部閉環(huán)控制，再發(fā)展到今天的全閉環(huán)控制。 ② 單片機(jī)控制系統(tǒng) 單片機(jī)是比單板機(jī)集成度高的微處理器，在一塊芯片上集成了 CPU、 RAM、 ROM、 I/O、振蕩器和時(shí)鐘線路，幾乎 包含了一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)所需的全部功能，具有處理能力強(qiáng)而靈活、兼容性好、單一正 5伏電源、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，已用來(lái)構(gòu)成各種實(shí)際需要的控制系統(tǒng)。 12 ① Z80— CPU 控制系統(tǒng) 以 TP— 801單板機(jī)為典型代表，結(jié)構(gòu)緊湊，板上安裝有中央處理單元、鍵盤(pán)、顯示器、 CTC、 PIO、 RAM、 ROM，而且還可以擴(kuò)展I/O、 D/A、 A/D等接口。進(jìn)行微機(jī)控制的第一步，是將主軸的制動(dòng)和沖動(dòng)時(shí)間、冷卻液和潤(rùn)滑開(kāi)啟時(shí)間譯為計(jì)算機(jī)的語(yǔ)言，輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)同預(yù)先設(shè)定值對(duì)比，進(jìn)行決策控制。近年來(lái)，隨著 PLC控制技術(shù)的發(fā)展以及各種智能外圍模塊的使用， PLC 可以對(duì)數(shù)控機(jī)床的控制過(guò)程進(jìn)行精確、實(shí)時(shí)的控制。但由于繼電器控制存在著線路復(fù)雜、可靠性低、維修麻煩等缺陷，現(xiàn)在已趨于淘汰。其中，由數(shù)碼 — 電壓轉(zhuǎn)換器來(lái)連接邏輯開(kāi) 關(guān)控制線路與模擬控制閥，將撥盤(pán)數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬電壓，并經(jīng)比例放大器來(lái)控制比例閥。精密數(shù)控機(jī)床依賴于電氣與液壓兩部分控制，除了要求合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)外，還必須配備高性能的液壓控制技術(shù)及相應(yīng)的電氣控制技術(shù)，以便對(duì)數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速控制、冷卻液和潤(rùn)滑控制、液壓卡盤(pán)和液壓尾座控制、刀具互換控制。其中 PLC 的作用是接受 CNC的 M、 S、 T指令，對(duì)其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作；同時(shí)接受操作面板和機(jī)床側(cè)的 I/O信號(hào)，送給 CNC 裝置，經(jīng) 11 其處理后，輸出指令控制 CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動(dòng)作。 PLC 作為 CNC 的基本功能而統(tǒng)一設(shè)計(jì)和制造，因此結(jié)構(gòu)十分 緊湊； PLC控制程序編程完成后，傳送到CNC裝置中，即可用于數(shù)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床功能信號(hào)的控制。一種是 PLC 獨(dú)立于 CNC 裝置， 有完備的硬件和軟件功能，能夠獨(dú)立完成規(guī)定控制任務(wù)，以滿足數(shù)控機(jī)床或其他順序控制領(lǐng)域要求的“通用型” PLC；另一個(gè)是專為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床順序控制面設(shè)計(jì)、制造的“內(nèi)裝型” PLC，它從屬于 CNC 裝置，與 CNC 共用計(jì)算機(jī)內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然做這樣的定義必須遵循必要的規(guī)則，以使 PLC 程序符合系統(tǒng)的要求。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系就是前面所說(shuō)的地址分配，就是將每一個(gè) PLC中地址和外圍電路每一路信號(hào)相對(duì)應(yīng)。 無(wú)論是輸入還是輸出， PLC 都必須要通過(guò)外圍電路才能夠控制機(jī)床的輔助設(shè)施的動(dòng)作。在數(shù)控機(jī)床中用于檢測(cè)機(jī)床狀態(tài)的設(shè)備或元件主要有，溫度傳感器、震動(dòng)傳感器、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等等。也就是說(shuō)每一個(gè)外部設(shè)備（使用 PLC控制的）都是由 PLC 的一路控制信號(hào)來(lái)控制的，也 9 就是說(shuō)每一個(gè)外部設(shè)備（使用 PLC控制的）都在 PLC 中和一個(gè) PLC 輸出地址相對(duì)應(yīng)。輸出信號(hào)從 PLC的輸出模塊輸出，有些信號(hào)經(jīng)過(guò)中間繼電器控制接觸器然后控制具體的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍輔助機(jī)構(gòu)的控制。