【正文】 ammable controller (PLC) has small, wide range, flexible, adaptable and other characteristics, in the industrial fields all aspects of a wide range of applications, automobile industry in China just spring, but many of the machine tool equipment in China is the last century foreign eliminated equipment, difficult to apply to production of cars now need, in order to satisfy the process need, to its upgrading is scientific and reasonable and economic choice based on the deep hole drilling machine for example, explore how to auto production line of the transformation and upgrade the old machine, in the automotive field to play a bigger role, this paper is dedicated to the study of the use of Siemens pany series S7300 PLC, and the corresponding programming software STEP7, using logic programming method to programming, found and improve the original machine tool can39。 1 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 學生姓名： 學 號： 所在學院： 自動化與電氣工程學院 專 業(yè)： 自動化 設(shè)計 (論文 )題目： 基于 PLC的汽車變速器生產(chǎn)線 —— 深孔鉆床試驗臺設(shè)計 指導(dǎo)教師： 2021 年 1 月 5 日 2 摘要 隨著汽車行業(yè)在中國的蓬勃發(fā)展，汽車生產(chǎn)線更加高效化的研究越來越引人關(guān)注， 可編程控制器（ PLC）具有體積小，適用范圍廣，靈活性強，適應(yīng)力強等特點，在工業(yè)領(lǐng)域的各個方面都得到了廣泛的應(yīng)用，汽車生產(chǎn)行業(yè)在中國正直春天，但是我國的很多機床設(shè)備都是上個世紀的外國淘汰設(shè)備，很難再適用于如今的汽車生產(chǎn)需要，為了滿足工藝需要，對其進行升級改造是科學合理而又經(jīng)濟的選擇 本文以深孔鉆床為例子，探索如何改造升級汽車生產(chǎn)線上的老舊機床，使其在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，本文致力于研究使用西門子公司的 S7300 系列 PLC，以及相應(yīng)的編程軟件 STEP7，運用邏輯編程法來編程，發(fā)現(xiàn)并改善原有機床不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)需要的 缺陷 ，通過電氣改造的方法，包括重新繪制電氣圖，重新布局接線，保留外部機械部分的情況下對電氣系統(tǒng)經(jīng)行升級改造。 使其達到自動化程度更高，故障率更低，更方便檢的效果，從而真正提高汽車生產(chǎn)效率。t adapt to the modern production needs of the defect, through the electrical transformation methods, including redraw electrical diagrams, to layout wiring, keep external mechanical part of electrical system upgrading the line. Take it to a higher degree of automation, more low failure rate, more convenient for effect, and really improve the car production efficiency. Keywords: automobile production line, the deep hole drilling machine, PLC, electric transformation 4 目錄 第一章 緒論 ............................................. 6 設(shè)計背景： ........................................ 6 深孔鉆床簡介 ........................................... 6 、氣壓傳動： ............................................ 8 試驗臺設(shè)計的目的和內(nèi)容： .......................... 9 第二章 深孔鉆床實驗平臺裝置總體介紹 ..................... 10 工藝流程： ....................................... 10 各部分系統(tǒng)關(guān)系： ................................. 10 主要元器件： ..................................... 10 、 SIEMENS SIMATIC S7300 .............................. 10 、 REXROTH （ ）驅(qū)動器，濾波器 ........... 11 、 SIMATIC OP7.......................................... 13 、空氣開關(guān) ............................................. 14 、接觸器 ............................................... 14 、 PILZ 安全繼電器 ...................................... 14 、變壓器 ,接近開關(guān)，液位傳感器，壓力傳感器等各類傳感器 ,氣動三聯(lián)件 ...................................................... 15 、 SIEMENS STEP7 軟件簡介： ....................... 15 、 Protool 軟件簡介 ............................... 16 第三章 :電氣系統(tǒng)設(shè)計 ................................... 16 、電氣設(shè)計的一般原則 .............................. 16 機床電氣設(shè)計的經(jīng)驗設(shè)計方法和邏輯設(shè)計方法 .......... 18 經(jīng)驗設(shè)計法 ............................................ 18 邏輯分析設(shè)計法簡介 .................................... 18 元器件選型 : ...................................... 19 、電氣圖： ....................................... 20 、電機控制電路： ....................................... 20 、 380vdc— 24vdc 變壓電路： ............................. 21 、安全繼電器回路： ..................................... 22 、伺服驅(qū)動控制電路： ................................... 23 、輸入輸出表 ......................................... 24 第四章： PLC 程序設(shè)計（部分，詳見附錄） ................ 26 5 參考文獻： ............................................. 31 第五章：致謝 ........................................... 32 第六章：附錄 ........................................... 32 6 第一章 緒論 設(shè)計背景： 輸出軸作為汽車變速箱中的重要組成部分，對其進行深孔加工的精度要求很高，其中最重要的問題是切削排屑和冷卻潤滑，而傳統(tǒng)的加工工藝很難滿足甚至達不到 精度，效率和材料上的要求。傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)使用大量的繼電器，如中間繼電器和時間繼電器，因此控制系統(tǒng)存在接線復(fù)雜，故障率高，不便于及時發(fā)現(xiàn)和解決故障等問題， 為了改善這些缺點，對其進行 PLC 改造 是切實可行的方法 [1] 。因此本課題研究對普通繼電器控制的深孔鉆床進行 plc 改造 [2] 。由 PLC 內(nèi)部的 CPU 完成各個元件狀態(tài)的邏輯運算， PLC 外部只需要在輸入端接開關(guān)，按鈕等指令信號，輸出端接接觸器、電磁閥、指示燈等負載，再由接觸器控制電動機的運轉(zhuǎn)， 不必考慮接觸器之間的邏輯關(guān)系。使用 PLC 模塊化的模式來取代傳統(tǒng)的液壓和氣動系統(tǒng)，不僅使機床的控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定還簡化了機床的機械結(jié)構(gòu)，極大地提高了加工精度和生產(chǎn)效率。 有別于傳統(tǒng)的孔加工方式，依靠特定的鉆削技術(shù)（如槍鉆、 BTA鉆、噴吸鉆等），對長徑比大于 10 的深孔孔系和精密淺孔進行鉆削加工的的專用機床統(tǒng)稱為深 孔鉆床。 2 特點： 它們代表著先進、高效的孔加工技術(shù)，通過一次走刀就可以獲得精密 7 的加工效果，加工出來的孔位置準確，尺寸精度好；直線度、同軸度高，并且有很高的表面光潔度和重復(fù)性。其不但可用來加工大長徑比的深孔（最大可達 300倍），也可用來加工精密淺孔，其最小的鉆削孔徑可達 。隨著科學技術(shù)的進步，新型高強度、高硬度和高價值難加工深孔零件的不斷出現(xiàn)，加工工件在加工深度、加工精度以及加工效率上要求的不斷提高，使得深孔加工成為機械加工的關(guān)鍵工序和加工難點。越來越難以滿足甚至根本達不到現(xiàn)在的深孔加工在精度、效率、材料上的要求。隨著我國機械制造業(yè)的迅速發(fā)展，使得原本局限于軍事工業(yè)、航空航天等特定領(lǐng)域的深孔加工技術(shù)及裝備在 我國各行業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用。 4 加工精度： 深孔鉆床是一種高精度、高效率、高自動化的深孔加工專用機床，依靠先進的孔加工技術(shù)（槍鉆、 BTA 鉆、噴吸鉆等），通過一次連續(xù)的鉆削即可達到一般需鉆、擴、鉸工序才能達到的加工精度和表面粗糙度。 5 鉆削中應(yīng)注意的問題： 深孔加工是處于封閉或半封閉的狀態(tài)下，故不能直接觀察到刀具的切削情況。 切削熱不易傳散。 切屑不易排出。因此，切屑的長短和形狀要加以控制，并要進行強制性排屑。因受孔徑尺寸限制，孔的長徑比較大，鉆桿細而長，剛性差，易產(chǎn)生震動，鉆孔易走偏，因而支撐 導(dǎo)向極為重要。 、 氣壓傳動 ： 氣壓傳動作為一種易于推廣普及的實現(xiàn)工業(yè)自動化的應(yīng)用技術(shù)，其氣源容易獲得，環(huán)境污染小，工作速度快，動作頻率高，工程實現(xiàn)容易 [3]。傳遞動力的系統(tǒng)是將壓縮氣體經(jīng)由管道和控制閥輸送給氣動執(zhí)行元件，把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能而作功；傳遞信息的系統(tǒng)是利用氣動邏輯元件或射流元件以實現(xiàn)邏輯運算等功能，亦稱氣動控制系統(tǒng) 。氣壓傳動由氣源、氣動執(zhí)行元件、氣動控制閥和氣動輔件組成。氣動執(zhí)行元件把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，用來驅(qū)動工作部件，包括氣缸和 氣動馬達 。氣動輔件包括：凈化空氣用的分水濾氣器，改善空氣潤滑性能的油霧器，消除噪聲的消聲器，管子聯(lián)接件等。 氣壓傳動具有以下獨特的優(yōu)點： （ 1）以空氣作為工作介質(zhì)，取之不盡，處理方便，用過以后直接排入大氣，不會污染環(huán)境，且可少設(shè)置或不必設(shè)置回氣管道。 （ 3）氣動控制動作迅速，反應(yīng)快；維護簡單，工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)和更換等問題。無論是在易燃、易爆、多塵埃、輻射、強磁、 9 振動、沖擊等惡劣的環(huán)境中，氣壓傳動系統(tǒng)工作安全可靠。 氣壓傳動的缺點 : （ 1）由于空氣的可壓縮性大，氣壓傳動系統(tǒng)的速度穩(wěn)定性差，給系統(tǒng)的速度和位置控制精度帶來很大的影響。 試驗臺設(shè)計的目的和內(nèi)容： 原有機床是純繼電器控制的，存在很多缺陷，如當空氣壓力不足，冷卻液液位過低報警燈都亮，有助于分辨故障 所在。 內(nèi)容如下： 熟悉西門子 S7300 系列 PLC,和相應(yīng)的編程軟件 STEP7 PLC 控制系統(tǒng)的電氣設(shè)計，包括：原理圖，元器件清單，電柜布置圖，接線圖與互連圖。 10 第二章 深孔鉆床實驗平臺裝置 總體介紹 工藝 流程： 各部分系統(tǒng)關(guān)系： 主要元器件： 、 SIEMENS SIMATIC S7300 SIMATIC S7300