【正文】 我愿在未來的學(xué)習(xí)和研究過程中，以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關(guān)心、 幫助和支持過我的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)、同事和朋友。欣慰之余，我要向關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的所有領(lǐng)導(dǎo)、同事和朋友們表示真摯的謝意！感謝他們對我的關(guān)心、關(guān)注和支持！同窗之誼和手足之情，我將終生難忘！師生之情，血濃于水的感情將陪伴我度過一生，這將是我進(jìn)步的階梯。我愿借此機(jī)會向?qū)煴硎局孕牡母兄x！同時(shí)也向這四年來幫助過、關(guān)心過我的老師、同學(xué)表示由衷感謝。這些都將使我終生受益?；貞浳以诤衔睦韺W(xué)院學(xué)習(xí)的四年中，最令我難忘的恩師是導(dǎo)師黃建春老師。 由于本人的研究設(shè)計(jì)能力有限，以及研究設(shè)計(jì)時(shí)間的倉促，本論文中肯定存在很多不足之處，希望各位老師和同學(xué)多多指點(diǎn)，以便本人在以后的學(xué)習(xí)和工作中加以補(bǔ)充和完善。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，在自我學(xué)習(xí)、向人學(xué)習(xí)的前提下，我深入地了解電氣控制系統(tǒng)各方面的知識，熟練地掌握了 PLC 控制技術(shù)各方面的理論知識及其應(yīng)用，逐漸提高了對電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的實(shí)際工作能力，懂得了運(yùn)用所學(xué)的理論知識與實(shí)際情況相結(jié)合。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及各種技術(shù)的應(yīng)用，四工位組合機(jī)床自動化流水線及其機(jī)械手控制系統(tǒng)將向智能化方向發(fā)展。由于時(shí)間有限，在本次設(shè)計(jì)中沒有采用 。并且在通過光電開關(guān)控制傳送帶 1 的運(yùn)動與停止。通過采用各種有實(shí)際意義的措施，來不斷地完善以先進(jìn)的、應(yīng)用勢頭最強(qiáng)的 PLC 作為控制器的控制系統(tǒng)。 圖 圖 主 CPU 備 CPU RPU 主 I/O 備 I/O 主 CPU 備 CPU I/O 單元 基于 PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39 結(jié) 論 本論文設(shè)計(jì)的四工位組合機(jī)床自動控制系統(tǒng)主要采用可編程序控制器 (PLC)對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時(shí)結(jié)合了光電感應(yīng)、壓電感應(yīng)等傳感技術(shù)的應(yīng)用。使用系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)就能夠比較有效地解決上述問題?；?PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 38 PLC 的接地線與機(jī)器的接地端相連，接地線的截面積應(yīng)不小于 2 平方 mm，接地電阻小于 100 歐；如果要用擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)接在一起。如圖 所示。對于可靠性要求很高的場合或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境，可以安裝一臺帶屏蔽層的變?yōu)?1： 1 的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地 之間的干擾。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將 PLC 安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。當(dāng)使用環(huán)境不可避免振動時(shí)，必須采用減振措施，如采用減振膠等。 2. 濕度 為了保證 PLC 的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于 85%（無凝露）。 系統(tǒng)中某些相對獨(dú)立的或比較簡單的部分，可以不進(jìn)可編程序控制器，直接用繼電器線路控制，這樣同時(shí)也減少了所需的 PLC 輸入輸出點(diǎn) PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) PLC 是專門為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的控制裝置，通常不需要采取什么措 施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用，但是，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，都不能保證 PLC 的正常運(yùn)行，因此使用時(shí)應(yīng)注意以下問題。在需要指示燈顯示 PLC 驅(qū)動的負(fù)載狀態(tài)時(shí)，可以將指示燈與負(fù)載并聯(lián)，并聯(lián)時(shí)指示燈與負(fù)載的額定電壓應(yīng)相同，總電流不應(yīng)超過 PLC 允許的值。與外部元件的觸點(diǎn)配合，可以用一個(gè)輸出點(diǎn)控制兩個(gè)或多個(gè)的負(fù)載。某些手動按鈕需要串聯(lián)一些安全連鎖觸點(diǎn)，如果外部連鎖電路過于復(fù)雜，應(yīng)考慮仍將有關(guān)信號送入 PLC，用梯形圖實(shí)現(xiàn)連鎖。 2. 輸入觸點(diǎn)的合并 如果某些外部輸入信號總是以某中 “與或非 ”組合的整體形式出現(xiàn)在梯形圖中，可以將它們對應(yīng)的觸點(diǎn)在可編程序外部串、并聯(lián)后作為一個(gè)整體輸入可編程序控制器，只占可編程續(xù)控制器的一個(gè)輸入點(diǎn)。另外，一個(gè)移行系統(tǒng)中的幾個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于其動力不大，則可用一個(gè)空氣開關(guān)進(jìn)行集中控制，這樣既不影響維護(hù)，又達(dá)到降低成本的目的。 4．結(jié)合執(zhí)行機(jī)構(gòu)，省略必要器件 在一般的流水線中，存在相電滾筒與小電機(jī)這樣 100W 以下的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它主要用于過渡接口及移行，由于其負(fù)載小，工作時(shí)間短，按常規(guī)控制需加熱保護(hù)器以免過流燒毀。這樣，除必要的單獨(dú)顯示基于 PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 35 如報(bào)警外，節(jié)省了大量輸出點(diǎn)。為此，顯示部分設(shè)置幾組顏色指示燈，直接接至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輔助控制器上而不占用 PLC 的輸出接口。當(dāng)流水線自為一體，控制部分分為兩部分時(shí)，可能會給現(xiàn)場施工操作以及編程等帶來一些影響，但選擇好斷口，搞清控制對應(yīng)關(guān)系，這些影響就可以解決。 4 段返修線 13 處設(shè)有自動阻擋器及自動返修等共占用 PLC 輸入136 點(diǎn)，輸出 98 點(diǎn)。兩臺升降機(jī)將樓上、下線體聯(lián)成閉環(huán)系統(tǒng)，檢測的臺車線自成組成閉環(huán)以節(jié)拍運(yùn)行，兩臺推桿機(jī)構(gòu)將空調(diào)連同工裝板推進(jìn)，出臺車先。以下先從實(shí)際中的事例討論了提高性能價(jià)格比的措施，再著重?cái)⑹隽藴p少輸入輸出點(diǎn)的方法。同時(shí)，大家也競相研究 PLC 在控制系統(tǒng)中的一些問題，來進(jìn) 一步提高 PLC 控制系統(tǒng)的性能價(jià)格比、可靠性等。 基于 PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34 第 5章 PLC系統(tǒng)在應(yīng)用中的一些問題 近幾年，隨著各類技術(shù)的不斷發(fā)展，在電氣控制系統(tǒng)中運(yùn)用可編程序控制器進(jìn)行控制是工業(yè)發(fā)展的一大特點(diǎn)。而其行程則由實(shí)驗(yàn)器材旋轉(zhuǎn)盤上傳感器來控制，選定旋轉(zhuǎn)盤上的兩個(gè)傳感器點(diǎn)作為限位開關(guān)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到選定的兩個(gè)位點(diǎn)時(shí)，傳感器感應(yīng)到信號，旋轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動。如果按下緊急停機(jī)按鈕，則指示燈 2 同時(shí)熄滅。 2個(gè)指示燈分別代表兩臺電機(jī)，當(dāng)按下啟動按鈕時(shí)，指示燈 1 先亮；同時(shí)指示燈 2 亮，而后當(dāng)傳送帶 1 上的光電開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，傳送帶 1 停止，那么指示燈 1 停止，同時(shí)指示燈 2基于 PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 33 也停止。為了很好的描述工作的層次性，在操作時(shí)清楚的明白上一個(gè)動作與下一個(gè)動作，可適當(dāng)加長定時(shí)時(shí)間。 PLC控制系統(tǒng)程序的調(diào)試 根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)與工藝要求編制好程序后，在實(shí)驗(yàn)室對本系統(tǒng)的程序作了以下的調(diào)試 ： 1. 滑臺與加工動力頭部分：滑臺的各個(gè)動作是有順序性的，因此，在調(diào)試 過程中，就把滑臺各動作的行程開關(guān)改成了定時(shí)器，各個(gè)動作的輸出改用指示燈來顯示，并且對指示燈進(jìn)行循環(huán)控制。 基于 PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32 （ 5）下料推桿程序的編制 下料推桿是在零件加工完后推走零件的，它運(yùn)動的范圍是由其行程開關(guān)控制的，在下料推桿工作的同時(shí)，四個(gè)加工動力頭均停止，其程序編制如下。 （ 4）工作滑臺以及加工動力頭程序的編制 工作滑臺是載著加工動力頭前進(jìn)與后退的，它運(yùn)動的行程由行程開關(guān)控制，它是在零件固定后開始運(yùn)行的，它分為兩部分，一部分是 I、 III 工作滑臺及其加工動力頭，另一部分是 II、 IV工作滑臺及其加工動力頭，其中 II、 IV 工位在 I、 III 工位 10 秒后才動作。 （ 2）上料推桿程序的編制 由系統(tǒng)的加工工藝要求知道，上料推桿在光電開關(guān)檢測到零件到位，傳送帶 2 停止時(shí)開始前進(jìn)，其行程由行程開關(guān)的終點(diǎn)限位開關(guān)控制。 （ 1） 傳送帶 2 的控制程序的編制 當(dāng)初始條件滿足時(shí)，傳送帶 2 開始運(yùn)動，而當(dāng)傳送帶 1 上的光電開關(guān)有信號時(shí)，傳送帶 2 停止，其程序如下所示。 STL 是步進(jìn)開始指令， RET 是步進(jìn)結(jié)束指令，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。其中 S0~S9 共 10 個(gè)叫初始狀態(tài)，是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的起始狀態(tài)。狀態(tài)器軟元件是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本元件。狀態(tài)與狀態(tài)之間由轉(zhuǎn)換分隔。 步進(jìn)順控指令的運(yùn)用 1. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖也稱功能圖也稱功能圖。 基于 PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27 N Y N Y N Y N Y N Y 開始 傳送 帶 2 運(yùn)動 光電開關(guān)有信號？ 上料推桿進(jìn) 傳送帶 2 停止 夾具、進(jìn)料 夾緊傳感有信號 ？ 行程開關(guān)有信號？ 上料推桿退、進(jìn)料退 行程開關(guān)有信號？ 滑臺前進(jìn) 行程開關(guān)有信號？ A 基于 PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 圖 PLC 控制流程圖 N Y N Y N Y A 滑臺停止 I、 III 共位加工 定時(shí) 10s II、 IV 工位加工 工作滑臺退 行程開關(guān)有信號？ 下料推桿進(jìn) 夾具松開 行程開關(guān)有信號？ 零件掉入傳送帶 2 下料推桿退 行程開關(guān)有信號？ 下料 推桿原位停止 完成 基于 PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 M8002 X17 M8041 M110（半自動 ） M110（全自動） X12 X14 X13 各工位原位 M101 X5 X7 X3 T0 X1 X16 X10 S23 S24 S25 S33 S34 S35 上料器退、放料 I 向前加工 I 工位退 延時(shí) II 前加工 S44 IV 前加工 S53 III 向前加工 S63 冷 卻 III 工位退 II工位退 S45 IV 位退 S26 S27 S28 X11（SQ10） M8044 S2 S21 S22 S31 初始狀態(tài) 上料器進(jìn) 夾具夾緊 進(jìn)料 X14 X15 下料進(jìn) 夾具松開 下料退 S54 S20 傳送帶 2 停止 傳送帶 2 啟動 基于 PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30 PLC控制系統(tǒng)程序的編制 由上述的 PLC 控制系統(tǒng)流程圖可寫出系統(tǒng)梯形圖，系統(tǒng)梯形圖見附錄 C。 系統(tǒng)的 PLC 控制流程圖如 圖 所示。整個(gè)系統(tǒng)回復(fù)到系統(tǒng)啟動前的狀態(tài)。加工完后，工作滑臺后退，當(dāng)滑臺到達(dá)原始位置時(shí)，滑臺停止，夾具松開，下料推桿前進(jìn)將零件從夾具處往傳送帶 2 上推，其行程由行程開關(guān)控制，當(dāng)上料推桿到達(dá)終點(diǎn)位時(shí)，上料推桿前進(jìn)運(yùn)動停止，開始后退，同時(shí)零件掉入到傳送帶 2 上。而后，工作滑臺開始運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到終點(diǎn)時(shí)，滑臺運(yùn)動停止， I、 III 工位開始加工，同時(shí)定時(shí) 10 秒， 10 秒后， II、 IV 工位開始加工。 PLC控制系統(tǒng)流程圖 根據(jù)系統(tǒng)工藝對控制的要求，可詳細(xì)寫出控制系統(tǒng)的流程圖， 通過第 2 章、第 3 章的描述，系統(tǒng)的工作過程大致如下： 當(dāng)電源開通后，啟動系統(tǒng)，傳送帶開始運(yùn)動，其中傳送帶 1 運(yùn)來未加工的零件，傳送帶 2 則運(yùn)走加工完的零件，其中在傳送帶 1 的位于上料推桿的地方裝有一個(gè) 散射型光電開關(guān)，當(dāng)傳送帶 1 上的零件傳到上料推桿處，光電開關(guān)感應(yīng)到零件，從而切斷傳送帶 1 的電源，傳送帶 1 停止運(yùn)動。 PLC 的 I/O 電氣接線圖如附錄 B 所示。 表 輸入輸出信號地址分配表 輸 入 信號名稱 外部 元件 地址號 功能說明 光電開關(guān) YJ4 X17 檢測零件的有、無 系統(tǒng)啟動按鈕 SB2 X22 啟動整個(gè)系統(tǒng) 系統(tǒng)總停按鈕 SB1 X21 停止整個(gè)系統(tǒng) 系統(tǒng)預(yù)停按鈕 SB3 X23 預(yù)停整個(gè)系統(tǒng) 滑臺 I 原位信號 SQ1 X0 在起點(diǎn)位限制 滑臺 I 滑臺 I 終點(diǎn)信號 SQ2 X1 在終點(diǎn)位限制 滑臺 I 滑臺 II 原點(diǎn)信號 SQ3 X2 在起點(diǎn)位限制 滑臺 II 滑臺 II 終點(diǎn)信號 SQ4 X3 在起點(diǎn)位 限制 滑臺 II 滑臺 III 原點(diǎn)信號 SQ5 X4 在起點(diǎn)位限制 滑臺 III 滑臺 III 終點(diǎn)信號 SQ6 X5 在起點(diǎn)位限制 滑臺 III 滑臺 IV 原點(diǎn)信號 SQ7 X6 在起點(diǎn)位限制 滑臺 IV 滑臺 IV 終點(diǎn)信號 SQ8 X7 在起點(diǎn)位限制 滑臺 IV 基于 PLC 的多工位機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 上料器原位信號 SQ9 X10 在原位限制上料器運(yùn)動 上料器終點(diǎn)信號 SQ10 X11 在終點(diǎn)限制上料