【正文】 對本項目的進(jìn)一步研究，需要在以下幾個方面取得突破，以得到更新的更好的設(shè)計思路：① 對系統(tǒng)的選型以及設(shè)計時需要更為深入的考慮加工環(huán)境的實(shí)際影響，并必須進(jìn)行相應(yīng)的工業(yè)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證控制系統(tǒng)的可靠性和環(huán)境適應(yīng)能力；② 對PLC控制技術(shù)進(jìn)行更為深入的研究，設(shè)計出最優(yōu)的控制系統(tǒng)，解決各個加工參數(shù)的合理分配，最好能讓系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的輸入信號盡快地做出正確判斷并執(zhí)行相應(yīng)程序；③ 人機(jī)界面可以進(jìn)行一定程度的改進(jìn)，用更為成熟的人機(jī)界面技術(shù)建立更完美更人性化的系統(tǒng)，在減少操作人員誤操作情況發(fā)生機(jī)會的情況下，以減少操作人員的培訓(xùn)時間和提高操作人員的效率。本文所設(shè)計的水鉆磨拋一體機(jī)控制系統(tǒng)具有高精度的自動定位檢測系統(tǒng)，使加工產(chǎn)品合格率提高到百分之九十以上并且可以根據(jù)用戶的使用需求而進(jìn)行不同規(guī)格的水鉆加工，具有廣闊的發(fā)展前景。 隨著人們生活水平的不斷提高，并且由于水鉆這種材料具有與鉆石相當(dāng)?shù)墓鉂啥?，在飾品中是人們“價廉物美”的選擇，因此水鉆飾品的社會需求量也不斷變大?，F(xiàn)總結(jié)本文所做的設(shè)計，可以得出如下結(jié)論：① 本文論述了PLC技術(shù)應(yīng)用磨削機(jī)控制系統(tǒng)的可行性，并選出了PLC主機(jī)型號及其重要的外圍設(shè)備；② 本文在硬件選型完成之后給出了部分控制程序的梯形圖，包括主程序梯形圖和安裝定位子程序等。本文對基于PLC的全自動水鉆磨拋一體機(jī)的磨削機(jī)控制器控制系統(tǒng)及其應(yīng)用做了較深入的研究。 粗磨狀態(tài)顯示人機(jī)界面 細(xì)磨狀態(tài)顯示人機(jī)界面 拋光狀態(tài)顯示人機(jī)界面34重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7結(jié)論7結(jié)論 PLC技術(shù)是目前在工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的控制系統(tǒng)之一。 拋光參數(shù)設(shè)置人機(jī)界面，磨削機(jī)控制系統(tǒng)的狀態(tài)顯示包括三個：粗磨狀態(tài)顯示、細(xì)磨狀態(tài)顯示以及拋光狀態(tài)顯示，從這些界面中用戶可以讀出當(dāng)前加工狀態(tài)，包括當(dāng)前已加工時間和當(dāng)前是第幾次加工等。 粗磨參數(shù)設(shè)置人機(jī)界面② 細(xì)磨參數(shù)設(shè)置：根據(jù)粗磨人機(jī)界面設(shè)置原則，在這個界面中用戶需輸入細(xì)磨相關(guān)參數(shù)。① 粗磨參數(shù)設(shè)置：這個過程中需要用戶針對當(dāng)前的加工要求而輸入相關(guān)參數(shù)，包括工件面數(shù)、轉(zhuǎn)面速度、粗磨次數(shù)以及粗磨時間等參數(shù)。 常用參數(shù)設(shè)置界面示意圖用戶進(jìn)入系統(tǒng)故障檢測界面后，可以根據(jù)界面顯示的狀態(tài)對當(dāng)前情況進(jìn)行相應(yīng)的檢測。磨削機(jī)控制系統(tǒng)的人機(jī)界面上需要提供機(jī)床啟停功能以及參數(shù)設(shè)置以及相應(yīng)的加工狀態(tài)顯示等功能。機(jī)床的人機(jī)界面設(shè)計時需要考慮以下四點(diǎn)：① 人機(jī)界面在提供必須功能和有用信息的情況下需簡單、易懂，可以提供一些常用的默認(rèn)參數(shù)值以及將某些使用頻率較高的功能鍵設(shè)置成快捷方式；② 盡量讓控制對象的重要功能和參數(shù)設(shè)置直接體現(xiàn)在主界面上，并且按照人機(jī)交流頻率和它們之間的重要性要求排布它們在界面上的顯示位置。29重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6磨削機(jī)控制器人機(jī)界面設(shè)計6 磨削機(jī)控制器人機(jī)界面設(shè)計一個完美的機(jī)床的控制系統(tǒng)，必須要有實(shí)現(xiàn)設(shè)備與操作人員之間的信息傳遞功能的人機(jī)界面[15]。 初始化子程序部分梯形圖②安裝定位、粗磨、細(xì)磨以及拋光子程序：這四個子程序分別由四個機(jī)頭完成，其中安裝定位過程完成后，插銷到位開關(guān)自動發(fā)出信號，從而系統(tǒng)自動進(jìn)入磨拋狀態(tài)。梯形圖中，INIT為系統(tǒng)初始化子程序，AUTO1為水鉆安裝定位子程序，AUTO2為水鉆粗磨子程序，AUTO3為水鉆細(xì)磨子程序，AUTO4為水鉆拋光子程序。一個是“CALL”指令，它實(shí)現(xiàn)了主程序調(diào)用子程序中的功能；另一個是功能指令中的比較指令“=”，通過這個比較指令，實(shí)現(xiàn)了對某些動作的判斷作用。 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計流程圖根據(jù)前面章節(jié)所分析的，整個全自動水鉆加工過程的控制系統(tǒng)需要經(jīng)過5個階段，首先在水鉆安裝定位之前需要進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后自動進(jìn)入安裝定位階段，緊接著依次進(jìn)入粗磨、細(xì)磨以及拋光階段。由于水鉆工藝過程需要經(jīng)過安裝定位、粗磨、細(xì)磨和拋光四個工位，并且水鉆每到一個工位系統(tǒng)就需要進(jìn)行一次初始化，從而作者將整個系統(tǒng)設(shè)計成包含5個子程序（即系統(tǒng)初始化子程序、坯料安裝定位子程序、水鉆粗磨子程序、細(xì)磨子程序和拋光子程序）的系統(tǒng)。 winproladder編程軟件的元件注解界面本課題的PLC控制系統(tǒng)程序采用主程序和子程序的組成方式，這樣能將整個程序模塊化[8]。 全自動水鉆磨削機(jī)控制器PLC硬件接線圖，輸出端口Y0到Y(jié)7共計8個端口需要實(shí)現(xiàn)脈沖輸出，這八個端口控制的是磨削機(jī)設(shè)備中的步進(jìn)電機(jī)器件。 winproladder編程界面 設(shè)計者通過對全自動水鉆磨拋一體機(jī)的磨削機(jī)控制器的各個硬件組成部分進(jìn)行詳細(xì)分析后，確定出該系統(tǒng)需要13個輸入點(diǎn)以及23個輸出點(diǎn)以及23個相關(guān)參數(shù)。③ 人機(jī)界面本系統(tǒng)人機(jī)界面選用永宏公司的觸摸屏PV080TNT22重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5磨削機(jī)控制器系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)5磨削機(jī)控制器系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)本課題采用的是永宏公司提供的軟件winproladder作為編程軟件，該軟件是完全依照Windows環(huán)境的操作習(xí)慣而設(shè)計的，操作方便。其主要技術(shù)參數(shù)：輸入電壓為單相交流220VAC177。5%，引線數(shù)量4，耐壓等級1200VAC 1S 5A。在對整個系統(tǒng)以及水鉆加工工藝過程進(jìn)行分析后，選定的這些元器件型號以及技術(shù)參數(shù)說明如下：① 步進(jìn)電機(jī)：本課題選用的是上海步科自動化公司的Kinco系列的混合型兩相步進(jìn)電機(jī)2S110Q047F0，其主要技術(shù)參數(shù)為：176。本系統(tǒng)選用永宏公司的I/O板FBS60EA，I/O板能夠增大PLC驅(qū)動能力并且能夠?qū)LC與感性負(fù)載（晶閘管輸出）光電隔離開，符合系統(tǒng)要求。5%；輸出電源為24VDC177。其相關(guān)主要參數(shù)為：輸入電壓100到240VAC177。該型號的PLC輸入輸出特性：36點(diǎn)24VDC數(shù)字量輸入(2點(diǎn)120KHz＋14點(diǎn)20KHz)，24點(diǎn)(R/T/S)數(shù)字量輸出(“T”機(jī)型具2 點(diǎn)120KHz＋6點(diǎn) 20KHz輸出)，一個 RS232或 USB 通訊端口(最大可擴(kuò)展到 5個)，內(nèi)含 RTC，活動端子臺。磨削機(jī)控制系統(tǒng)PLC輸入/輸出點(diǎn) 輸入信號說明名稱主機(jī)輸入主軸旋轉(zhuǎn)減速信號開關(guān)工頭1輸入原點(diǎn)接近開關(guān)裝夾鋁排信號開關(guān)插銷到位信號開關(guān)工頭2輸入原點(diǎn)接近開關(guān)裝夾鋁排信號開關(guān)插銷到位信號開關(guān)工頭3輸入原點(diǎn)接近開關(guān)裝夾鋁排信號開關(guān)插銷到位信號開關(guān)工頭4輸入原點(diǎn)接近開關(guān)裝夾鋁排信號開關(guān)插銷到位信號開關(guān)輸出信號主機(jī)輸出主軸減速氣缸主軸定位氣缸主軸轉(zhuǎn)動(工位轉(zhuǎn)動)工頭1輸出夾緊氣缸上下氣缸前后氣缸脈沖輸出脈沖方向輸出工頭2輸出夾緊氣缸上下氣缸前后氣缸脈沖輸出脈沖方向輸出工頭3輸出夾緊氣缸上下氣缸前后氣缸脈沖輸出脈沖方向輸出工頭4輸出夾緊氣缸上下氣缸前后氣缸脈沖輸出脈沖方向輸出 型號本課題所需的PLC需要13個輸入點(diǎn)以及23個輸出點(diǎn)且需要脈沖輸出，由于該系統(tǒng)為開關(guān)量控制系統(tǒng)，故不考慮PLC的相應(yīng)時間。對于頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管（直流負(fù)載）或者晶閘管（交流負(fù)載）輸出型的PLC，對于動作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的PLC。對于模擬量控制系統(tǒng)，特別是閉環(huán)控制系統(tǒng)，就需要考慮PLC的響應(yīng)時間。即：系統(tǒng)相應(yīng)時間=輸入濾波時間+輸出濾波時間+掃描時間。存儲容量與系統(tǒng)規(guī)模、編程水平、控制要求以及實(shí)現(xiàn)方法等許多因素有關(guān)，I/O點(diǎn)數(shù)在很大程度上可以反映PLC系統(tǒng)對存儲器的要求，因此可以通過I/O點(diǎn)數(shù)來粗略估計所需的PLC的存儲器容量[1]。3）一般PLC的允許輸出電流會隨著環(huán)境溫度的升高而有所下降。另外，在選型時需要注意以下幾點(diǎn)：1）一些高密度輸出點(diǎn)的模塊對同時接通的輸入點(diǎn)數(shù)具有限制，而且接通的輸入點(diǎn)數(shù)不允許超過總輸入點(diǎn)數(shù)的60%。隔離式PLC平均每點(diǎn)的價格比較昂貴。 ① 對I/O點(diǎn)數(shù)的選擇I/O點(diǎn)數(shù)的選擇除了需要滿足當(dāng)前控制系統(tǒng)的要求外，還要考慮以后生產(chǎn)工藝的改變以及可靠性的要求，為系統(tǒng)的升級改造留有余地，一般情況下，需按照實(shí)際所需的總點(diǎn)數(shù)的15%到20%留出備用量，然后確定系統(tǒng)所需的PLC的點(diǎn)數(shù)[1,4]。 磨削機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖，主軸由調(diào)速電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換工位，上下氣缸以及前后氣缸控制鋁排，PLC輸出的脈沖以及脈沖方向控制四個步進(jìn)電機(jī)[5,6]，步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了水鉆加工過程中的轉(zhuǎn)面功能，系統(tǒng)中的氣缸都是采用電磁閥驅(qū)動的。4)網(wǎng)絡(luò)通訊等高端功能，可與多種工業(yè)控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。2)數(shù)據(jù)存儲：自動記錄數(shù)據(jù)、警報的產(chǎn)生和記錄、報表的產(chǎn)生和打印等。④人機(jī)界面該模塊也是控制系統(tǒng)的必不可少的組成部分，它是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交流和信息交換的媒介。②實(shí)施監(jiān)視該部分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對整個加工過程，完成對毛坯的定位檢測功能。通過將PLC系統(tǒng)和其它常用的工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行比較后，本課題采用PLC作為磨削機(jī)控制器的主控制系統(tǒng)。另外PLC的CPU處理能力日益增強(qiáng)、I/O點(diǎn)數(shù)不斷增加和響應(yīng)時間不斷減小，這些都為PLC的應(yīng)用拓展了廣泛的空間。PLC控制器原來只作離散量控制，其功能只是將操作接到離散量輸出器，以實(shí)現(xiàn)簡單邏輯上的控制。這對于全自動水鉆磨削機(jī)控制系統(tǒng)而言，應(yīng)用PLC作為主控制器系統(tǒng)可以大量節(jié)省外圍驅(qū)動電路，使得整個控制系統(tǒng)變得緊湊。
③PLC具有良好的接口性能，PLC除了和能單片機(jī)等系統(tǒng)一樣通過A/D、D/A轉(zhuǎn)換器處理模擬輸入、輸出信號之外，還可以通過開關(guān)量輸出電平信號直接驅(qū)動電磁閥、電磁繼電器和電磁開關(guān)等[9]。
②PLC采用了較單片機(jī)更容易的編程語言即采用了流程圖語言、梯形