【正文】 型系列中的 FX2N— 48M作為此設(shè) 計(jì)中的控制結(jié)構(gòu)主機(jī)。因此本 設(shè)計(jì) 采用三菱公司的 FX2N 型 PLC。 PLC 的選型 隨著 PLC 制造技術(shù)的不斷發(fā)展， PLC 產(chǎn)品的種類、型號(hào)越來 越多，它們的功能、價(jià)格、使用條件各不相同。通過對(duì)初步設(shè)計(jì)的機(jī)械系統(tǒng)示意草圖的分析，可以得出輸入輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)。ST） 描述程序設(shè)計(jì)語言 使用結(jié)構(gòu)化的描述語句來編寫程序，應(yīng)用于大中型 PLC 系統(tǒng)。FBD） 程序設(shè)計(jì)語言 采用功能模塊來表示模塊所具有的功能，作為一種圖形語言，廣泛應(yīng)用于過程工業(yè)中。 功能表圖編程由于具有圖形表達(dá)方式，能簡單和清楚地描述并發(fā)系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象，并能對(duì)系統(tǒng)中存在的死鎖 .不安全等問題進(jìn)行分析和建模，在模型的基礎(chǔ)上能直接編程，所以得到廣泛的應(yīng)用。在歐洲應(yīng)用廣泛。它的左邊描述事情發(fā)生的條件，事情發(fā)生的結(jié)果在右邊。為解決這一問題， IEC制定了 PLC標(biāo)準(zhǔn) IEC60031,在 IEC60031— 3 中定義了 5 種可編程控制器編程語言，包括： (1)梯形圖（ Ladder Diagram） 程序設(shè)計(jì)語 言 LD 語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的，是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。通過構(gòu)建控制層、設(shè)備層、信息層的控制網(wǎng)絡(luò)，使不同授權(quán)的人員如工藝技術(shù)人員、機(jī)電維修人員、車間管理者都可以在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)上得到所需要的信息和執(zhí)行權(quán)限內(nèi)必要的操作。如三菱電機(jī) (MELSEC)的 CCLINK 現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線系統(tǒng)，在由具有總線驅(qū)動(dòng)功能的 QnA 系列 PLC 驅(qū)動(dòng)的 CCLINK 最低層次的現(xiàn)場總線上連接直接面向控制現(xiàn)場的設(shè)施如數(shù)字儀表、 FX 系列 PLC、顯示終端、帶總線控制功能的變頻器等構(gòu)成設(shè)備層的網(wǎng)絡(luò) 。 PLC 的功能經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)越來越強(qiáng)大，除了標(biāo)準(zhǔn)的邏輯順序動(dòng)作控制功能外，還不斷開發(fā)出新的功能模塊 [[13]，如 :模擬量輸入 /輸出模塊、熱電阻熱電偶模塊、并行接口模塊、位置控制模塊 (脈沖串輸出 /電壓輸出 )、聲音輸出模塊、計(jì)算機(jī)鏈接模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、中斷模塊、智能通信模塊、總線驅(qū)動(dòng)模塊、以太網(wǎng)接口模塊等，這些都 是針對(duì)不同行業(yè)的特殊需求來專門開發(fā)研制的。原來的大量采用傳統(tǒng)繼電器邏輯控制的系統(tǒng)通過改造或更新， 成了 PLC 控制的自動(dòng)化系統(tǒng)、同時(shí)新的自動(dòng)化系統(tǒng)也越來越多的采用 PLC 控制系統(tǒng)。 PLC 作為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱 (機(jī)器人、 CAD/CAM, PLC/CNC)之一，以其高可靠性、靈活性、編程使用方便在工業(yè)控制領(lǐng)域迅猛發(fā)展，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)電一體化的重要的控制手段。 PLC 是以用戶需要為主，又盡量采用先進(jìn)技術(shù)，因此它具有可靠性高、結(jié)構(gòu) 緊湊、性能齊全、編程簡單、體積小、直接帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 PLC 及其選型 PLC 概述 可編程控制器 (Programmable Logic Controller，簡稱 PLC) 基本原理 PLC 是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器 ，是在傳統(tǒng)的繼電器順序邏輯控制的基礎(chǔ)上引入微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) 第 5 頁 而產(chǎn)生的， 但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于 PLC 內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制 。 對(duì)此我們來說需要一種靈活的控制系統(tǒng)，在監(jiān)控設(shè)備的各個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)和控制設(shè)備輔助動(dòng)作輸出的同時(shí)，使得我們能夠有效的控制機(jī)械的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，能夠準(zhǔn)確定位，能夠在需要加工的地方進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使用慢速，在不進(jìn)行加工的地方使用快速運(yùn)動(dòng)。鉸完后再鏜，如果在普通機(jī)床就需要手動(dòng)轉(zhuǎn)換工作臺(tái)或?qū)⒐ぜ∠罗D(zhuǎn)換方位再裝 上。而把兩刀安置在機(jī)床底座上，讓滑臺(tái)進(jìn)行進(jìn)給，就可以解決這一問題。 該設(shè)備加工工藝的特點(diǎn)是鏜 .鉸工序在同一機(jī)床上進(jìn)行，而且有一定的先后順序，時(shí)間上也要有所控制。采用頂部的液壓控制和底平面電磁吸合的夾具定位，人工上下料，工件自動(dòng)定位，零件隨著滑臺(tái)向兩側(cè)進(jìn)給，加工的孔深及大小由實(shí)際產(chǎn)品決定，加工時(shí)間要求控制根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品上孔的多少及各自對(duì)應(yīng)的深度決定的。 由于在加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，故可以設(shè)計(jì)中空的刀具，在刀座處通入冷卻液，為了達(dá)到控制切削液的通斷 ,可以利用電動(dòng)按鈕控制每條線路上的電 磁閥 結(jié)構(gòu)示意圖見圖 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 第 4 頁 第二章 控制系統(tǒng)的構(gòu)建 機(jī)械系統(tǒng)的控制要求 本 設(shè)計(jì) 的研究對(duì)象是某批零件加工需要進(jìn)行鏜鉸孔的專用加工機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)。反饋制動(dòng)雖是比較經(jīng)濟(jì)的方法，但它只能在高于同步轉(zhuǎn)速下使用 。 主運(yùn)動(dòng)采用三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，主軸單相運(yùn)轉(zhuǎn)，還要求停車制 第 3 頁 動(dòng)。防止工作臺(tái)碰到刀架，在 接近刀架位置的底座安裝上位限開關(guān)。 由于每一種規(guī)格的零件的鏜或絞的深度不同然后滑臺(tái)方向改變，還有可能每次所使用刀具的長短不一樣，開始工進(jìn)的位置也就有所不同。又因工件的鏜鉸孔操作在機(jī)床的兩端實(shí)現(xiàn)，那么則需要采用三位四通電磁換向閥使載有工件的滑臺(tái)到達(dá)某位置時(shí)能夠換向，換工件及工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)滑臺(tái)要停止運(yùn)動(dòng)。夾具的松開和夾緊，采用三位四通電磁換向閥控制液壓缸通液的方式來控制。 因而本設(shè)計(jì)只需要一個(gè)主軸電機(jī)控制兩個(gè)刀頭的旋轉(zhuǎn)，一套液壓系統(tǒng)控制工件運(yùn)動(dòng)，一套簡單輔助液壓系統(tǒng)控制工件的夾具，為了能在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)既鉸孔又鏜孔，則需要工作臺(tái)能旋轉(zhuǎn)，而且是有一定的角度調(diào)整功能，這也就需要一臺(tái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。而此 設(shè)計(jì) 把兩種開孔技術(shù)用在同一個(gè)機(jī)床上 ,使它成為組合機(jī)床，由于 設(shè)計(jì) 中要求工進(jìn)使用液壓系統(tǒng)控制，若采用工件固定刀頭移動(dòng)的方式加工，則需要兩個(gè)液壓系統(tǒng)對(duì)兩個(gè)刀頭進(jìn)行工進(jìn)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)精確定位，需要兩個(gè)位控模塊，兩個(gè)鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)也必須分別由兩個(gè)主軸電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，這樣，不僅成本高，而且由于鉆頭和主軸電機(jī)的質(zhì)量太大，會(huì)引起振動(dòng)，就會(huì)不容易驅(qū)動(dòng)，定位精度也不好控制，滑臺(tái)上如果只有工作臺(tái)和隨動(dòng)夾具的話，就可以靈活控制滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，精度要求也能很好的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)節(jié)約了成本。 （ 4）尤其是既要鏜孔又要鉸孔的機(jī)械零部件，而且采用 PLC 體積小，使得控制系統(tǒng)占用的空間小而功能更強(qiáng)大，為生產(chǎn)提供了很大的幫助。系統(tǒng)的復(fù)雜性也大大降低，具有更高的性價(jià)比。在各自的伺服單元的控制下主軸和工作臺(tái)都可隨時(shí)調(diào)整，優(yōu)化的伺服運(yùn)動(dòng)加減速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，采用能耗制動(dòng)，停止定位準(zhǔn)確，有效的改善了普通機(jī)床電機(jī)控制啟停時(shí)的機(jī)械振動(dòng)、沖擊和定位不準(zhǔn)確現(xiàn)象，優(yōu)越的加減速性能，縮短了空行程的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，使機(jī)床的切削時(shí)間最大化，提高加工效率和加工精度 。 （ 3） 了解設(shè)計(jì)的基本工作原理，對(duì)設(shè)備的維修和程序的優(yōu)化有很大的幫助。 （二） 此設(shè)計(jì)要達(dá)到的目的： （ 1） 根據(jù)實(shí)際控制要求選擇合適的 PLC 型號(hào)及對(duì)應(yīng)的電氣元件。 關(guān)鍵 詞： PLC 鏜床 流程圖 目錄 第一章 緒論 ????????? ?????? ?? 1 研究目 的 ??????????? ??? ? 1 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ???????????? 1 第二章 控制系統(tǒng)的構(gòu)建 ???????????? 4 機(jī)械系統(tǒng)的控制要求 ????????? ? 4 PLC 及其選型 ?????? ?????? ? 4 PLC 的概述 ??????? ???? 4 PLC 的常用語言 ?????? ?? ? 6 I/O 分析 ????????? ?? ? 6 PLC 的選型 ???????? ? ?? 7 第三章 編制 PLC 流程分析 ???????? ?? ? 8 PLC 的 I/O 地址的分配 ?????? ???? 8 I/O 點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展 ????????? ?? 8 PLC 與外部器件的連接 ???? ?? ?? 10 PLC 與外部接線圖 ?????? ?? ??? 11 工藝流程圖及分析 ?????????? ? 11 第四章 梯形圖 ???????????????? 14 第五章 調(diào)試 ????????????????? 16 第 六 章 小結(jié) ????????? ?????? ? ? 17 致謝 ???????????? ?????? ??? 18 [參考文獻(xiàn) ]?????????????????? 19 第 1 頁 第一章 緒論 研究目的 (一 )通過對(duì)專用鏜孔機(jī)床的編程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大批量零件的鏜孔和鉸孔操作，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。 PLC 技術(shù)日益成熟，它以性能好 、 速度快 、 可靠性高 、 環(huán)境適應(yīng)能力和抗干擾能力強(qiáng)，以及編程靈活 、 方便接線 、 簡單等特點(diǎn) 、 在工業(yè)控制領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。鏜床的改進(jìn) 摘 要 隨著我國工業(yè)控制水平的不斷提高，可編程控制器技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。使用這一技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定可靠控制，提升產(chǎn)品的競爭力，成為此技術(shù)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力量。 專業(yè)鏜孔機(jī)床用于大批量生產(chǎn)零件的鏜孔和鉸孔加工， 本人 根據(jù)其特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一套運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，既滿足工藝要求又降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)使控制系統(tǒng)的復(fù)雜性降低，降低了維修難度。此設(shè)計(jì)采用經(jīng)濟(jì)性的控制系統(tǒng)，縮短設(shè)備的開發(fā)周期及控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和維修難度 。 （ 2） 編寫專用機(jī)床的 PLC 流程，并配置好相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 。 （三） 通過設(shè)計(jì)可使機(jī)床具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 機(jī)械的運(yùn)動(dòng)控制簡單，工藝參數(shù)調(diào)整柔性好。 （ 2）在運(yùn)動(dòng)控制方式上比傳統(tǒng)的普通機(jī)床更靈活、平穩(wěn)，而且利用液壓系統(tǒng)來控制滑臺(tái)的快進(jìn)和工進(jìn) ,既省電，又減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。 (3) 改進(jìn) 后的機(jī)床的主軸加工可以采用兩地控制，且具有必要的電氣連鎖和保護(hù)，在一臺(tái)機(jī)床上可以進(jìn)行多種操作選擇，如鏜孔，鉸孔，先鉸再鏜等等。 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì) 前，我發(fā)現(xiàn)普通鏜床和普通鉸床普遍采用的是工件固定刀頭 第 2 頁 移動(dòng)對(duì)零部件進(jìn)行加工。故本 設(shè)計(jì) 將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成主軸鉆機(jī)固定在底座上，載物臺(tái)動(dòng)態(tài)固定在 滑臺(tái)上 ,由液壓系統(tǒng)控制系統(tǒng)的快進(jìn)及工進(jìn)的加工方式。 因?yàn)橹鬏S電機(jī)和液壓泵不宜頻繁啟停 ,所以將電機(jī)和液壓泵設(shè)計(jì)成手動(dòng)啟停的方式。 設(shè)計(jì)中需要液壓系統(tǒng)控制工進(jìn)及快進(jìn)，首先則使用容積節(jié)流調(diào)速液壓回路控制液體的流量以達(dá) 到控制液壓缸移動(dòng)速度，進(jìn)而控制滑臺(tái)速度。 為了控制工作臺(tái)的一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則需要得到一定的信號(hào)才能準(zhǔn)確定位，這就需要特殊繼電器發(fā)送脈沖，和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上面的要求，就需要在相應(yīng)的位置安放行程開關(guān)。 為達(dá)到卸裝工件的方便，需要定一個(gè)參考點(diǎn)，因而在滑臺(tái)的正中間定一個(gè)參考點(diǎn) RP。由于異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)容易造成反轉(zhuǎn)用于準(zhǔn)確停車有一定的困難，而且電能損耗較大 。因此能耗制動(dòng)更適用此設(shè)計(jì)的主軸制動(dòng)停止。此機(jī)床加工工藝內(nèi)容是對(duì)一零部件進(jìn)行鏜孔或鉸孔或既鏜孔也絞孔。使用硬質(zhì)合金刀頭進(jìn)行孔 加工，加工中的排屑和冷卻用刀頭中心高壓冷卻孔來實(shí)現(xiàn)。如果是使用一個(gè)刀架配一個(gè)換刀系統(tǒng)，也有一定的合理性，但是那樣使整個(gè)設(shè)備的體積變大，增加了產(chǎn)品加工時(shí)間，更重要的是這樣加大了生產(chǎn)的成本。如使用普通組合的機(jī)床，在進(jìn)行鏜鉸孔操作時(shí)不能做到及時(shí)使刀具與工件分離，就會(huì)導(dǎo)致加工精度不夠 。這不僅延長了加工時(shí)間，更可能使產(chǎn)品因?yàn)榫炔粔蚨鴪?bào)廢，這對(duì)講求高產(chǎn)出率高效率的大批量生產(chǎn)是非常不經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。 PLC 及其位控模塊就是為了滿足這種進(jìn)給過程中的位置和速度不斷變化需求而產(chǎn)生的。 工業(yè)過程中使用的可編程控制器的種類很多，它們雖然各有特點(diǎn)，但作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)控制設(shè)備，它們在結(jié)構(gòu)組成、編程方法和工作原理等許多方面是基本相同的。能夠適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠地工作，具有強(qiáng)抗干擾能力，平均無故障工作時(shí)間為 5 萬到 10 萬小時(shí)。PLC 控制系統(tǒng)由于其高可靠性、價(jià)格的低廉和控制功能的強(qiáng)大成了設(shè)計(jì)現(xiàn)代自動(dòng)控制系統(tǒng)的潮流。 現(xiàn)在比較主流的 PLC 主要有歐姆龍、三菱、富士、西門子、施耐德、 AB,GEFANUC、夏普、中達(dá)“司米克斯等廠商。 現(xiàn)在 PLC 的發(fā)展正向著高速度大容量網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，中大型的PLC 都具有支持總線網(wǎng)絡(luò)的功能，通過選用不同檔次的 PLC 來構(gòu)建不同層次的控制網(wǎng)絡(luò)。向上一層為由各個(gè) QnA 系列 PLC 之間相連接構(gòu)建的如 MELSECNET/10, Profibus 之類 第 6 頁 的控制層網(wǎng)絡(luò)。 PLC 常用語言 由于可編程控制器各個(gè)生產(chǎn)廠家的硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)互不相通，各廠家的編程語言和指令系統(tǒng)也各不相同。廣泛應(yīng)用于北美，在中國也慢慢被接受使用。 (2)指令集（ Lnstruction List） 程序設(shè)計(jì)語言 也稱為語句表程序設(shè)計(jì)語言，是一種基于文本的語言，用布爾助記 符表達(dá)式來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。 (3)功能表