《兩工位鉆孔攻絲組合機床液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《兩工位鉆孔攻絲組合機床液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 學(xué)號： 畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計題目：兩工位鉆孔、攻絲組合機床 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計 系 部 機械電子系 專 業(yè) 機電一體化 班 級 機電 102 班 姓 名 指導(dǎo)教師 2012 年 10 月 17 日 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 摘 要 本課題主要研究的是用PLC控制的兩工位鉆孔攻絲組合機床的運作。 兩工位鉆孔攻絲組合機床經(jīng)系統(tǒng)通電后能自動完成工件的鉆孔和攻絲加工，此機 床主要由床身、移動工作臺、夾具、鉆孔滑臺、鉆孔動力頭、攻絲滑臺、攻絲動力頭、 滑臺移動控制凸輪和液壓系統(tǒng)組成。工作臺的移動包括左移、右移及夾具的動作包括 加緊和放松，鉆孔滑臺的移動包括前移和后移，

2、均由液壓系統(tǒng)執(zhí)行，其中鉆孔滑臺和 攻絲滑臺的移動是通過控制凸輪來控制滑臺移動液壓系統(tǒng)的液壓閥實現(xiàn)的，電氣系統(tǒng) 不參與。只需啟動控制凸輪點擊即可，但要注意凸輪轉(zhuǎn)動的周期。該系統(tǒng)由 PLC 的控 制，工作臺和滑臺的移動將嚴(yán)格的按規(guī)定的時序同步進(jìn)行，使兩種運動密切配合，提 高實際生產(chǎn)的工作效率。 關(guān)鍵詞 組合機床 PLC 控制 程序編程 調(diào)試 Abstract The main research of this paper is to use PLC to control the two position drilling combined machine tool operation. Two p

3、osition drilling combined machine tool the system power can automatically complete the drilling and tapping machine, which is mainly composed of a bed body, movable bench, fixture, drilling, drilling, tapping power head slider slider, tapping power head, slider mobile control cams and hydraulic syst

4、em. Work bench mobile includes shift left, right and jig moves include a stepped up and relax, drilling the movement of the sliding platform includes forward and backward, implementation by the hydraulic system, wherein the drilling platform and tapping the movement of the sliding platform is contro

5、lled by a cam to control a slider mobile hydraulic system hydraulic valve, electrical system does not participate in. Just start the control cam click, but attention should be paid to the cam rotation cycle. The system consists of a PLC control, work station and the movement of the sliding platform

6、will be strictly in accordance with the provisions of the timing synchronization, the two movement closely, improve production efficiency. I 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 Key words combination machine tool control procedures PLC programming debugging 目 錄 摘 要.錯 誤！未定義書簽。 Abstract.I 前言.（1） 正 文 1 組合機床設(shè)計

7、簡介 1.1 組合機床加工方式.（2） 1.2 組合機床的發(fā)展.（2） 1.3 組合機床部件分類.（2） 1.4 組合機床的發(fā)展.（3） 1.5 在中小批量生產(chǎn)組合機床是如何應(yīng)用.（3） 2 可編程控制器的概述 2.1 可編程控制器的由來.（4） 2.2 可編程控制器的特點 .(5) 2.3 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域 .(6) 2.4 可編程控制器的發(fā)展趨勢 .(6) 2.5 PLC 的結(jié)構(gòu) .(7) 2.6 PLC 的基本技術(shù)特征.(9) 3 兩工位鉆孔攻絲組合機床的設(shè)計 3.1 兩工位鉆孔攻絲組合機床示意圖 .(10) 3.2 兩工位鉆孔攻絲組合機床的控制要求 .(11) 3.3 動力滑臺液

8、壓系統(tǒng)的工作原理 .(13) 3.4 液壓缸參數(shù)的計算.(14) 3.5 各液壓缸工作循環(huán)時的工作參數(shù)表.(16) 3.6 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算.(18) II 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 3.7 組合機床控制系統(tǒng)設(shè)計.(18) 3.8 硬件接線圖設(shè)計.(19) 3.9 軟件系統(tǒng)設(shè)計.(19) 4 系統(tǒng)的調(diào)試 4.1 FXGP/WIN 軟件應(yīng)用 .(21) 4.2 上機調(diào)試步驟 .(22) 5 小 結(jié) .(23) 致 謝 .(24) 參考文獻(xiàn) .(25) 0 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 前言 組合機床 transfer and

9、 unit machine 組合機床是以通用部件為基礎(chǔ) 配以 按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具 組成的半自動或自動專用機 床。 二十世紀(jì) 70 年代以來 隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀 具自動補償技術(shù)的發(fā)展 組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可 達(dá)0.05毫米1000毫米表面粗糙度可低達(dá)0.63微米鏜孔精度可達(dá)IT76級孔距精度可 達(dá) 0.02微米。專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某 些部件因重復(fù)使用逐步發(fā)展成為通用部件因而產(chǎn)生了組合機床。 最早的組合機床是1911年在美國制成的用于加工汽車零件。初期各機床制造 廠都有各自的通用部件

10、標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用 戶使用和維修1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商確 定了組合機床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件 結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)配以按工件特定外形和加工工藝設(shè) 計的專用部件和夾具組成的半自動或自動專用機床。它一般采用多軸、多刀、多 工序、多面或多工位同時加工的方式生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于 通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化可根據(jù)需要靈活配置能縮短設(shè)計和制造周期。因此 組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點 在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 并可 用以組成自動生產(chǎn)線。 組合機床一般用于加

11、工箱體類或非凡外形的零件。加工時工件一般不旋轉(zhuǎn)由 刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進(jìn)給運動來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸 孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用 車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)由刀具作進(jìn)給運動也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件 ( 如飛 輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因 重 復(fù)使用逐步發(fā)展成為通用部件因而產(chǎn)生了組合機床。 1 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 第一章 組合機床設(shè)計簡介 組合機床（transfer and unit machine）組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)

12、， 配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專 用機床。 1.1 組合機床加工方式 組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生 產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù) 需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的 優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)， 由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進(jìn)給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸 孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用

13、 車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如 飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 1.2 組合機床的發(fā)展史 二十世紀(jì) 70 年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和 刀具自動補償技術(shù)的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度 可達(dá) 0.05 毫米1000 毫米，表面粗糙度可低達(dá) 2.50.63 微米；鏜孔精度可達(dá) IT76 級，孔距精度可達(dá) O.03O.02 微米。 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重 復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。 最早的組合機床是 1911 年在美國制成的，用于加

14、工汽車零件。初期，各機 床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性， 便于用戶使用和維修，1953 年美國 福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件 標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 1.3 組合機床部件分類 2 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部 件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進(jìn)給運動的部件。主要有動力箱、 切削頭和動力滑臺。 支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進(jìn)給機構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有 側(cè)底座、

15、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作 臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等。 控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱 臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 1.4 組合機床的發(fā)展 為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把 結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類 機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床。 組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié) 構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)

16、字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工 藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 1.5 在中小批量生產(chǎn)中組合機床是如何應(yīng)用的 組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計的專用 部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。它一般采用多軸、多刀、多工序、 多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用 部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此， 組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可 用以組成自動生產(chǎn)線。 組合機床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)， 由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀

17、具與工件的相對進(jìn)給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸 孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用 車削頭夾持 工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、 汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 3 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重 復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。 最早的組合機床是 1911 年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機 床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性， 便于用戶使用和維修，1953

18、年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造 廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺 寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部 件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進(jìn)給運動的部件。主要有動力箱、 切削頭和動力滑臺。 為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把 結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類 機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床。 組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié) 構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字

19、控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工 藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 第二章 可編程控制器的概述 可編程序控制器是以微處理器為核心的工業(yè)自動控制通用裝置，其種類繁多， 不同廠家的產(chǎn)品各有特點，且有一定的區(qū)別，但作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，可編程序控 制器具有一定的共性。 2.1 可編程序控制器的由來 20 世紀(jì) 60 年代，人們曾試圖用小型計算機來實現(xiàn)工業(yè)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼接 觸器控制，但因價格昂貴、輸入輸出電路布匹配、編程復(fù)雜等原因，而沒能得到 推廣和應(yīng)用。60 年代末，美國通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)汽車型號不斷翻新的 需要，提出需要有這樣一種靠在設(shè)備，即它的繼電控制系統(tǒng)設(shè)計周期短，更改容

20、 易，接線簡單，成本低； 它能把計算機的許多功能和繼電控制系統(tǒng)結(jié)合起來，但編程又比計算機簡單 易學(xué)，操作方便；系統(tǒng)通用性強。 4 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 1969 年美國 DEC 公司研制出第一臺可編程控制器，用在 GM 公司生產(chǎn)線上獲 得成功。其后日本、德國等相繼引入，可編程控制器迅速發(fā)展起來。這一時期它 主要用于順序控制。雖然也采用了計算機的設(shè)計思想，但實際上只能進(jìn)行邏輯控 制，故稱為“可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Cntroller)” ，簡稱為 PLC。 2.2 可編程序控制器的特點 （1）抗干擾能力強，可靠性高 繼電接觸

21、器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機械觸頭，使 設(shè)備連線復(fù)雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動及觸頭在開閉時受電弧的損 害大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而 PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點 的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和繁雜的連線被軟件程序所取代，故壽命 長，可靠性大大提高。 微機雖然具有很強的功能，但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾，電源波 動，機械振動，溫度和濕度的變化，都可能使一般通用微機不能正常工作。而 PLC 在電子線路、機械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊均 采用了大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)與信號調(diào)理 電路；

22、 在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有精確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、 濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施。所 有這些使 PLC 具有較高的抗干擾能力，目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC，平均無故障 時間都大大超過了 IEC 規(guī)定的 10 萬小時，有的甚至達(dá)到了幾十萬小時。 （2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、應(yīng)用靈活 PLC 產(chǎn)品均成系列化生產(chǎn)，品種齊全，外圍模塊品種也多，可由各種組件靈 組合成各種大小和不同要求的控制系活統(tǒng)。在 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在 PLC 的端子上接入相應(yīng)的輸入、輸出信號線即可，不需要諸如繼電器之類的物理 電子器件和大量而又繁雜的硬

23、接線線路。當(dāng)控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)功 能時，可以用編程器在線或離線修改程序，修改接線的工作量是很小的。同一個 PLC 裝置用于不同的控制對象，只是輸入、輸出組件和應(yīng)用軟件不同而已。 （3）編程方便，易于使用 PLC 是面向用戶的設(shè)備，PLC 的設(shè)計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能 和習(xí)慣，PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖 5 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書與繼 電器原理圖相類似，直觀易懂，容易掌握，不需要專門的計算機知識和語言， 深受現(xiàn)場電氣技術(shù)人員的歡迎，近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言，也 稱功能圖，使編程更加簡

24、單方便。 （4）功能完善，擴展能力強 PLC 中含有數(shù)量巨大的用于開關(guān)量處理的繼電器類軟元件，可輕松地實現(xiàn)大 規(guī)模的開關(guān)量邏輯控制，這是一般的繼電器控制所不能實現(xiàn)的。PLC 內(nèi)部具有許 多控制功能，能方便地實現(xiàn) D/A、A/D 轉(zhuǎn)換及 PID 運算，實現(xiàn)過程控制、數(shù) 字控制等功能。PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，他不僅可以控制一臺單機，一條生產(chǎn)線， 還可以控制一個機群，許多條生產(chǎn)線。他不但可以進(jìn)行現(xiàn)場控制，還可以用于遠(yuǎn) 程控制。 （5）LC 控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便 PLC 中相當(dāng)于繼電接觸器系統(tǒng)中的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等“軟 元件”數(shù)量巨大，硬軟件齊全，且為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，并已商品

25、化，故可按性 能、容量（輸入、輸出點數(shù)、內(nèi)存大?。┑冗x用組裝。又由于用軟件編程取代了 硬接線實現(xiàn)控制功能，使安裝接線工作量大大減小，設(shè)計人員只要有一臺 PLC 就 可進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計并可在實驗室進(jìn)行模擬調(diào)試。而繼電接觸器系統(tǒng)需在現(xiàn)場 調(diào)試，工作量大且繁難。 （6）維修方便，維修工作量小 PLC 具有完善的自診斷，履歷情報存儲及監(jiān)視功能。對于其內(nèi)部工作狀態(tài)、 通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O 點的狀態(tài)均有顯示。工作人員通過他可查出故障原因， 便于迅速處理，及時排除。 （7）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，易于實現(xiàn)機電一體化。 由于 PLC 具有上 述特點，使得 PLC 獲得極為廣泛的應(yīng)用。 2.3 可編

26、程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)字量邏輯控制 運動控制 閉環(huán)過程控制 數(shù)據(jù)處理 通信聯(lián)網(wǎng) 6 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書2.4 可編程序控制器的發(fā)展趨勢 向高性能，高速度、大容量發(fā)展 大力發(fā)展微型可編程序控制器 大力開發(fā)智能型 lO 模塊和分布式 IO 子系統(tǒng) 基于個人計算機的編程軟件取代手持式編程器 可編程序控制器編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化 可編程序控制器通信的易用化和“傻瓜化” 可編程序控制器的軟件化與 Pc 化 組態(tài)軟件引發(fā)的七位計算機編程革命 可編程序控制器與現(xiàn)場總線相結(jié)合 2.5 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 目前 PLC 生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也各不相同，但其基本組成部分如圖

27、2.1 所示?？梢钥闯鰜?，PLC 采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)，主要包括 CPU、RAM、ROM 和 I/O 接口電路等。其內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如果把 PLC 看做 一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)由“輸入變量PLC輸出變量”組成。外部各自開關(guān)信號、 模擬信號以及傳感器檢測的各種信號均可作為 PLC 的輸入變量；它們經(jīng) PLC 外部 輸入端子輸入到 PLC 內(nèi)部寄存器中，經(jīng) PLC 內(nèi)部邏輯運算或其它各種運算處理后 送到到輸出端子，它們是 PLC 的輸出變量；由這些輸出變量對外圍設(shè)備進(jìn)行各種 控制。因此也可以把 PLC 看做一個中間處理器或變換器，它將工業(yè)現(xiàn)場的歌種輸 入變量轉(zhuǎn)換為能控制工業(yè)現(xiàn)場設(shè)

28、備的各種輸出變量。 7 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 系統(tǒng)程序 應(yīng)用 程序 數(shù)據(jù) 存儲器 外 部 設(shè) 備 接 口 I / O 擴 展 單 元 輸 入 接 口 輸 出 接 口 電磁閥 電源 編程器 I / O 擴 展 單 元 . . . 電磁線圈 指示燈 輸出設(shè)備 C P U 上位算計機 圖形監(jiān)控系統(tǒng) 打印機 E P R O M 寫入器 盒式磁帶機 條碼判讀器 . . . 按鈕 觸點 限位開關(guān) 輸入設(shè)備 圖 2.1 PLC 的典型結(jié)構(gòu) （1） CPU CPU 是計算機中央處理器的英文縮寫。CPU 一般由控制電路、運算器和寄存 器組成。它作為整個 PLC 的核心，起著

29、總指揮和總調(diào)度的作用。它主要完成 以下功能： 將輸入信號送入 PLC 中存儲起來 按存放的先后順序取出用戶指令，進(jìn)行編譯 完成用戶指令規(guī)定的各種操作 將結(jié)果送到輸出端 響應(yīng)各種外圍設(shè)備（如編程器、打印機等）的請求 目前 PLC 中所用的 CPU 多為單片機，在高檔機中已采用 16 位甚至 32 位的 CPU。 （2） 存儲器 存儲器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯 變量和其他一些信息。PLC 內(nèi)部存儲器有兩類：一類是 RAM（即隨機存取存儲器） 可以隨時由 CPU 對它進(jìn)行讀出、寫入；一類是 ROM（即只讀存儲器） ，CPU 只能從 中讀取而不能寫入。RAM 主要用

30、來存放各種暫存的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及用戶程序。 ROM 主要用來存放監(jiān)控程序及系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)，這些程序及數(shù)據(jù)在出廠時已固化在 ROM 芯片中了。 在 PLC 中，為了讀寫修改方便，其 8 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書用戶程序通常是放在 RAM 中。為了防止用戶的程序在 PLC 斷電時丟失，采用鋰電 池保持，一般可以保持 5-10 年時間。 （3） I/O 模塊 輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡稱 I/O 模塊，它們是系統(tǒng)的眼、 耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和 CPU 模塊的橋梁。 輸入模塊用來接收和采集輸入信號。數(shù)字量（或開關(guān)量）輸入模塊用來接收 從按鈕

31、、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電 器等來的數(shù)字輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器，測速發(fā)電機和各種變 送提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號。數(shù)字量輸出模塊用來控制接觸器、電 磁閥、電磁鐵、批示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備。模擬量輸出模塊 用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。 CPU 模塊的工作電壓一般是 DC5V，而 PLC 的輸入/輸出信號電壓一般較高， 如 DC5V 和 AC220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU 模塊中的元 器 件，或影響 PLC 的正常工作。在 I/O 模塊中，用光電耦合器、小型繼電器等器件 來隔離外部輸入電路

32、和負(fù)載。I/O 模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的 作用。 （4） 電源 PLC 電源一般指將外部交流電經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換成滿足 PLC 中 CPU、 存儲器、I/O 接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源或電源模塊。為避免電源干 擾，接口電路的電源回路彼此相互獨立。 （5） 編程工具 編程工具用來生成用戶程序，并對它進(jìn)行編輯、檢查和修改。手持式編程器 不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程 器。它的體積小，價格便宜，一般用來給小型 PLC 編程，或者用來現(xiàn)場調(diào)試和維 修。 使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順 序功能圖程序，

33、并可以實現(xiàn)不同的編程語言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到 PLC，也可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。 可以用編程軟件設(shè)置 PLC 內(nèi)部的各種參數(shù)。通過通信，可以顯示梯形圖中觸 9 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書點和線圈的通斷情況，以及運行時 PLC 內(nèi)部的各種參數(shù)，對于查找故障非常有用。 （6） I/O 擴展接口 若主機單元（帶有 CPU）的 I/O 點數(shù)不夠用，可以進(jìn)行 I/O 擴展，即通過 I/O 擴展接口電纜與 I/O 擴展單元（不帶 CPU）相接，以擴充 I/O 點數(shù)。 A/D、D/A 單元一般也通過接口與主機單元相接。 2.6 PLC 的基本技術(shù)特性 （1） 輸入/

34、輸出點數(shù)（即 I/O 點數(shù)） 這是 PLC 最重要的一項技術(shù)指標(biāo)。 所謂 I/O 點數(shù)，即是 PLC 外部的輸入、輸出端子數(shù)。這些端子可以通過螺釘或電 纜端口與外部設(shè)備相連，它直接決定了 PLC 能控制的輸入與輸出量的多少，即控 制 系規(guī)模的大小。 （2） 程序容量 一般以 PLC 所能存放用戶程序的多少來衡量。在 PLC 中程序時 按“步”存放的（一條指令少則 1 步多則十幾步） ，一“步”占用了一個地址單 元，一個地址單元占兩個字節(jié)。如日本三菱公司 F1 系列 PLC 的程序容量為 1000 步， 可以推知其程序容量為 2k 字節(jié)；FX2N 系列 PLC 的程序容量為 8000 步，16k

35、 字節(jié)。 （3） 掃描速度 PLC 工作時時按照掃描周期進(jìn)行循環(huán)掃描的，所用掃描周 期的長短決定了 PLC 的運行速度的快慢。因掃描周期的長短取決于多種因素，故 一般用執(zhí)行 1000 步指令所需時間作為衡量 PLC 速度快慢的一項招標(biāo)，稱為掃描 速度，單位為“ms/k” 。掃描速度有時也用執(zhí)行一步指令所需的時間來表示，單 位為“s/步” 。 （4）指令條數(shù) 這是衡量 PLC 軟件功能強弱的主要指標(biāo)。PLC 具有的指令種 類越多，說明其軟件功能越強。 （5）內(nèi)部繼電器和寄存器 PLC 內(nèi)部有許多繼電器和寄存器，用以存放變量 狀態(tài)、中間結(jié)果、數(shù)據(jù)等，還有許多具有特殊功能的輔助繼電器和寄存器，如定

36、時器、計數(shù)器、系統(tǒng)寄存器、索引寄存器等。用戶通過使用它們，可簡化整個系 統(tǒng)的設(shè)計。因此內(nèi)部繼電器、寄存器的配置情況是衡量 PLC 硬件功能的一個指標(biāo)。 10 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （6）編程語言及編程手段 編程語言一般分為梯形圖、助記符語句表、狀 態(tài)轉(zhuǎn)移圖、控制流程圖等幾類，不同廠家的 PLC 編程語言類型有所不同，語句也 各異。編程手段主要指用何種編程裝置，編程裝置一般分為手持式編程器和帶有 相關(guān)軟件的計算機兩種。 （7）高級（功能）模塊 PLC 除了主控模塊外，還可以配接各種高級模塊。 主控模塊實現(xiàn)基本控制功能，高級模塊則可以實現(xiàn)某種特殊功能。高級模塊

37、的種 類及其功能的強弱常用來衡量 PLC 產(chǎn)品的技術(shù)水平高低。目前各廠家開發(fā)的高級 模塊種類繁多，主要有以下一些：A/D、D/A、高速計數(shù)、高速脈沖輸出、PID 控 制、模糊控制、運動控制、網(wǎng)絡(luò)通信以及各種物理量轉(zhuǎn)換模塊等這些高級模塊使 PLC 不但能進(jìn)行開關(guān)量順序控制，而且能進(jìn)行模擬量控制以及精確的速度和定位 控制，特別是網(wǎng)絡(luò)通信模塊的迅速發(fā)展，使得 PLC 可以充分的利用計算機和互聯(lián) 網(wǎng)的資源，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。 第三章 兩工位攻絲鉆孔組合機床的設(shè)計 3.1 兩工位攻絲鉆孔組合機床示意圖如下 3.2 兩工位攻絲鉆孔組合機床的控制要求 （1）工位鉆孔兩攻絲組合機床主要加工工藝及控制要求如下： 系

38、統(tǒng)通電自 11 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書動啟動液壓泵電機M1，若機床各部分在原位工作臺在鉆孔工位SQ1動作，鉆孔滑 臺在原 位SQ2動作，攻絲滑臺在原位SQ3動作，并且液壓泵系統(tǒng)壓力正常壓力繼 電器 PV 動作，原位指示燈HL1亮。 將工件放在工作臺上按下啟動按鈕SB，夾緊電磁閥YV1得電，液壓系統(tǒng)控制 夾具將工件夾緊，與此同時控制凸輪電機M2得電運轉(zhuǎn)，當(dāng)夾緊限位SQ4動作后表 明工件已經(jīng)被夾緊。 啟動鉆孔動力頭電機M3，且由于凸輪電機M2運轉(zhuǎn)控制凸輪控制相應(yīng)的液壓閥 使鉆孔滑臺前移進(jìn)行鉆孔加工。當(dāng)鉆孔滑臺達(dá)到終點時SQ5動作，鉆孔滑臺自動 后退到原位時停M3

39、同時停止。 等到鉆孔滑臺回到原位后，工作臺右移電磁閥YV2得電，液壓系統(tǒng)使工作臺 右移，當(dāng)工作臺到攻絲工位時限位開關(guān)SQ6動作工作臺停止。啟動攻絲動力頭電 機M4正轉(zhuǎn)，攻絲滑臺開始前移進(jìn)行攻絲加工當(dāng)攻絲滑臺到終點時終點限位SQ7 動 作，制動電磁閥DL得電，攻絲動力頭制動0.3S后攻絲動力頭電機M4反轉(zhuǎn)，同時攻 絲滑臺由控制凸輪控制使其自動后退。 當(dāng)攻絲滑臺后退到原位時攻絲動力頭電機M4停，凸輪正好運轉(zhuǎn)一個周期凸輪 電機M2停，延時3S后左移電磁閥YV3得電，工件臺左移到鉆孔工位時停。放松 電磁閥YV4得電，放松工件放松限位SQ8動作后，停止放松。原位指示燈亮取下工 件加工過程完成。 注意：在

40、加工過程中，應(yīng)啟動冷卻泵電機 M5,供給冷卻液。兩個滑臺的移動， 是通過控制凸輪來控制滑臺移動液壓系統(tǒng)的液壓閥實現(xiàn)的，電氣系統(tǒng)不參與。 （只 需啟動控制凸輪電機 M2 即可。 (3) 電磁鐵行程閥動作順序圖 電磁鐵 行程閥液壓缸工 作循環(huán) 信號來 源 YV1 YV2 YV3 YV4 A B 夾緊缸夾 緊 啟動按 鈕 SB + - - - - - 鉆孔快進(jìn) 凸輪 M2 運轉(zhuǎn) - - - - - - 鉆孔工進(jìn) 行程閥 A 動作 - - - - + - 鉆孔快退 凸輪電 機運轉(zhuǎn) - - - - - - 工作滑臺 鉆孔滑 - + - - - - 12 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說

41、 明 書右移 臺原位 SQ2 工作滑臺 停止 攻絲工 位 SQ6 - - - - - - 攻絲啟動 并快進(jìn) 凸輪電 機運轉(zhuǎn) - - - - - - 攻絲工進(jìn) 行程閥 B 動作 - - - - - + 攻絲快退 凸輪運 轉(zhuǎn) - - - - - - 工作滑臺 左移 攻絲原 位 SQ3 動作 - + - - - - 工作滑臺 停止 鉆孔工 位 SQ1 - - - - - - 放松工件 放松限 位 SQ8 + - - - - - （4）動作循環(huán)圖（見附錄） （5）液壓系統(tǒng)原理圖（見附錄） 3.3 動力滑臺液壓系統(tǒng)的工作原理 1 夾緊 按下啟動開關(guān) SB1，YV1 得電，電磁換向閥至右位。主油路：進(jìn)油箱

42、過濾器 單向閥三位四通電磁閥右位（YV1 得電）夾緊缸無桿腔。出油路：夾緊缸有 桿腔三位四通電磁閥右位（YV1 得電）油箱 2 鉆孔 啟動開關(guān) SB1，凸輪 M2 運轉(zhuǎn)，鉆孔 M3 啟動。主油路：快進(jìn) 油箱過濾器二 位四通換向閥左位鉆缸無桿腔。出油路：鉆缸有桿腔二位四通換向閥左位 油箱 13 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書3 鉆孔工進(jìn) 主油路： 油箱過濾器二位四通換向閥右位節(jié)流閥鉆缸無桿腔。出油路： 鉆缸有桿腔二位四通換向閥右位油箱 4 鉆孔后退 當(dāng)鉆缸工進(jìn)將工件鉆好后，恰好凸輪進(jìn)入近行程，使二位四通換向閥換左位，使 其后退。主油路： 油箱過濾器二位四通換向閥左位行

43、程閥 A 右位鉆缸 有桿腔。出油路：鉆缸無桿腔二位四通換向閥左位油箱 5 工作滑臺右移 當(dāng)鉆缸退回原位時，使 SQ2 動作，YV3 得電，同時使 M3 失電工作滑臺右移 主油路：進(jìn)油箱過濾器單向閥三位四通電磁閥右位（YV3 得電）缸的左 邊有桿腔。出油路：缸的右邊有桿腔三位四通電磁閥右位（YV3 得電）油箱 6 攻絲快進(jìn) 當(dāng)工作滑臺到達(dá)攻絲工位時使限位開關(guān) SQ6 動作，工作臺停止，攻絲電機 M4 啟 動 主油路：進(jìn)油箱過濾器二位四通換向閥左位缸的無桿腔。出油路：缸的有 桿腔二位四通換向閥左位油箱 7 攻絲工進(jìn) 主油路：進(jìn)油箱過濾器二位四通換向閥左位節(jié)流閥缸的無桿腔。出油路： 缸的有桿腔二位四

44、通換向閥左位油箱 8 攻絲后退 分析：攻絲缸碰到限位開關(guān) SQ7 停止，電磁鐵 DL 制動 0.3s 后 M4 反轉(zhuǎn)使其后退 主油路：進(jìn)油箱過濾器二位四通換向閥右位行程閥 B 右位缸的無桿腔。 出油路：缸的有桿腔二位四通換向閥右位油箱 9 工作滑臺左移 分析：當(dāng)攻絲缸回到原位，限位開關(guān) SQ3 動作，凸輪運轉(zhuǎn)一個周期停止，時間繼 電器動作 3s 后使 YV2 得電，工作滑臺左移 主油路：進(jìn)油箱過濾器單向閥三位四通電磁閥左位（YV2 得電）缸的右 邊有桿腔。出油路：缸的左邊有桿腔三位四通電磁閥左位（YV2 得電）油箱 10 松開工件 分析：工作滑臺移動到原位，限位開關(guān) SQ1 動作，YV4 得電

45、 YV1 斷電，工件松開 14 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書主油路：進(jìn)油箱過濾器單向閥三位四通電磁閥左位（YV1 得電）夾緊缸 無桿腔。出油路：夾緊缸有桿腔三位四通電磁閥左位（YV1 得電）油箱 3.4 液壓缸參數(shù)的計算 1 夾緊缸的計算 已知：最高加緊力為 2Mpa,G=4000N ,運動速度 V=1m/min，靜摩擦系數(shù)為 0.2，動 摩擦系數(shù)為 0.1. 有 mpNDP Aamm21216108.50495.03選 ： 由表 37-6 可取 D=63mm 由表 37-4 可取 d/D=0.5 可得 d=29mm 由表 37-7 可取 d=28mm 綜上所述

46、D=63mm d=28mm 驗證：P= MPaFwAm27.042 且：( )1dD 快進(jìn)： Fw=4000 N40. a125.0w4m21MPFAPM快 進(jìn) q =VA = 3.1L/min快 進(jìn) 1 P =qP=1.34 KWi 02 快退： Fw=4000 N41. a168.0)(w4m22 MPdDFAPM快 退 q =VA =2.5L/min快 退 2 P =qP=0.7 KWi 02 2 鉆孔 攻絲滑臺計算 已知 F=33832N V =1m/min 有平衡方程 min/1V工 進(jìn) in/5快 退快 進(jìn) V工 進(jìn) 由表 37-2 初選 MPap4 15 河 南 化 工 職 業(yè)

47、學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書取 由表 37-4 取 d/D=0.595.0m 由公式的 D= =106mm mDFw4 且 D=106 又有 d/D=0.5 可知 d=53mm 由表 37-7 可取 D=100 d=56mm 驗證: P= MPaAmw5.41 快進(jìn)： Fw= q =VA = 39L/minN40 a53.0wm21MPDF快 進(jìn) 快 進(jìn) 1 P =qP=32.5 KWi 2 工進(jìn)： FW38a405m1APW工 進(jìn) min/39q1LAV工 進(jìn)工 進(jìn)w75.0qpi K 快退： Fw= q =VA =29L/minN4 a09.)(wm22 MPdDFM快 退 快 退

48、2 P =qP=0.9 KWi10 3 工作臺的計算 已知：G=20000N V=100mm/min 選： P=4MPa 靜摩擦系數(shù)為 0.295.0m 且 F =4000wPdD42N402. 213. 由表 37-7 選的 D=60mm d=45mm 快進(jìn) 快退： F =G0.1=2000N P= q=VA=0.012L/minw MPaAFmw7.1 3.5 各缸工作循環(huán)時的工作參數(shù)表 （1）夾緊缸 夾緊缸 工作 負(fù)載 進(jìn)油壓力 出油壓力 所需流量 輸入功率 16 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （2）攻絲和鉆孔缸 （3）工作臺 循環(huán) （N） (MPa) (M

49、pa) (L/min) (Kw) 快進(jìn) 400 0.135 0 3.1 0.013 快退 400 0.168 0 25 0.009 攻絲和鉆孔缸 工作 循環(huán) 負(fù)載 （N） 進(jìn)油壓力 (MPa) 出油壓力 (MPa) 所需流量 (L/min) 輸入功率 (Kw) 快進(jìn) 400 0.5 0 39 0.325 工進(jìn) 33832 4.5 0 9.8 0.735 快退 400 0.019 0 29 0.009 工作臺 工作循 環(huán) 負(fù)載 （N ） 進(jìn)油壓力 (MPa) 出油壓力 (MPa) 所需流量 (L/min) 輸入功率 (Kw) 17 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 液壓

50、元件明細(xì)表 序號 元件名稱 方案一 通過的流量 （L/min） 1 濾油器 XU-C32100 40 2 液壓泵 YB -50150 3 三位四通電磁閥 WE6E50/OBG26 20 4 單向閥 A-F10D-D/BP 17 5 二位四通換向閥 25DF3B-E10B-C 23.5 6 單向節(jié)流閥 LA-F10D-C-2 17 7 行程閥 2FRM5-17/5 17 液壓泵最大工作壓力： P =P (MPa) 且ba5.0MP取 P =4.5+0.5=5MPa 確定液壓泵的流量： Q =KL( ) =1.239L/min=46.8L/minpMax 根據(jù)上面的壓力和流量查產(chǎn)品樣本選用 YB-

51、50 型的定量葉片泵。泵的額定壓力 為 6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速為 960r/min. 油箱容積的選擇： V=(485)L=290L 3.6 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算： 在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占用時間最長，所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進(jìn) 階段造成的，故按工進(jìn)工況驗算溫升。 工進(jìn)時液壓泵的輸入功率： P = = =0.94Kw1q6078.9154 工進(jìn)時液壓泵的輸出功率: P =FV=338321m/min=0.56KwL 快進(jìn) 2000 1.7 0 0.012 0.0003 快退 2000 1.7 0 0.012 0.0003 18 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書

52、系統(tǒng)總的發(fā)熱功率= P - P =（0.94-0.56）Kw=0.38Kw1L 已知油箱容積為 V=290L=29010 23m 油箱金絲散熱面積 A=0.065 =0.065 =2.8mV2902 t=KACw5.8.2103. 且驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。 3.7 組合機床控制系統(tǒng)設(shè)計 （1）I/O 分配 I/O 的分配有助于我們更好的理解題意，使編程過程不再復(fù)雜難懂。I/O 分 配如表 3.1 所示: 表 3.1 I/O 分配表 輸入元件 輸入點編號 輸出元件 輸出點編號 壓力檢測 PV X011 原點指示 HL1 Y012 鉆孔工位 SQ1 X002 液壓泵電機 M1(KM1)

53、Y001 鉆孔滑臺原位 SQ2 X003 凸輪電機 M2(KM2) Y002 攻絲滑臺原位 SQ3 X004 夾緊電磁閥 YV1 Y006 夾緊限位 SQ4 X005 鉆孔動力頭電機 M3(KM3) Y003 系統(tǒng)通電 X000 冷卻泵電機 M5(KM6) Y014 攻絲工位 SQ6 X006 工作臺右移電磁閥 YV2 Y010 攻絲滑臺終點 SQ7 X007 攻絲動力頭電機 M4正轉(zhuǎn)(KM4) Y004 放松限位 SQ8 X010 制動 DL Y013 系統(tǒng)啟動按鈕 SB X001 攻絲動力頭電機 M4反轉(zhuǎn)(KM5) Y005 工作臺左移電磁閥 YV3 Y007 放松電磁閥 YV4 Y011

54、 3.8 硬件接線圖設(shè)計 由組合機床加工工藝要求可知，其工藝過程為一順序控制過程，所以可運用 狀態(tài)編程的思想，采用步進(jìn)順控指令對其進(jìn)行控制。 雖然該控制為自動循環(huán)順序控制，考慮到具體情況，需設(shè)置手動控制環(huán)節(jié)。 為減少輸入點，簡化程序，將按鈕或轉(zhuǎn)換開關(guān)接在驅(qū)動回路，可實現(xiàn)上述各工步 的手動操作。系統(tǒng)配置及 I/O 接線見附錄 19 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書3.9 軟件系統(tǒng)設(shè)計 （1） 機床加工工步順序表 在整個加工過程中，機床按照一定的順序進(jìn)行加工，機床的加工工步順序如 表 3.2 所示: （2） 狀態(tài)圖設(shè)計 狀態(tài)圖是一種易于構(gòu)思，易于理解的圖形程序設(shè)計工具，它

55、既有流程圖的直 觀，又有利于復(fù)雜控制邏輯關(guān)系的分解與綜合，它有著以下幾個特點： 1 可以將復(fù)雜的控制任務(wù)或工作過程分解成若干個程序； 2 各工序的任務(wù)明確而具體； 3 各工序間的聯(lián)系清楚，工序間的轉(zhuǎn)換條件直觀； 4 容易理解，可讀性很強，能清晰的反映整個控制過程，能帶給編程人員 清晰的編程思路。 該設(shè)計的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖見附錄 （3） 梯形圖設(shè)計 梯形圖的設(shè)計整體反映了編者的思想，使我們更清楚的理解程序的作用及用 途，它是由狀態(tài)圖進(jìn)一步轉(zhuǎn)化而來，結(jié)合 PLC 控制將會使程序淺顯易懂，該設(shè)計 的梯形圖見附錄 表 3.2 機床加工工步順序表（下頁） 工步 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

56、20 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 通 電 啟 動 液 壓 泵 各 部 分 在 原 位 啟動機 床凸輪 電機并 進(jìn)行夾 緊 鉆 孔 加 工 鉆孔 滑臺 退原 位工 作臺 右移 到 攻 絲 位 攻 絲 加 工 攻絲 滑臺 到終 端制 動延 時 0.3s 攻 絲 工 作 頭 反 轉(zhuǎn) 后 退 攻 絲 滑 臺 到 原 位 延 時 3 s 工 作 臺 左 移 到 鉆 孔 工 位 放 松 放 松 完 成 原 位 指 示 燈 亮 液壓壓力檢測 PV 1 鉆孔工位 SQ1 1 1 1 鉆孔滑臺終點 SQ2 1 1 1 1 1 1 1 1 攻絲滑臺終點 SQ5 1 攻絲滑臺原位 S

57、Q3 1 1 1 1 啟動按鈕 SB 1 夾緊限位 SQ4 1 1 1 1 1 1 攻絲工位 SQ6 1 1 1 1 攻絲滑臺終點 SQ7 1 輸 入 及 檢 測 元 件 放松限位 SQ8 1 1 液壓泵電機 M1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 凸輪電機 M2 1 1 1 1 1 1 1 夾緊電磁閥 YV1 1 1 1 1 1 1 1 鉆孔動力頭 M3 1 冷卻泵電機 M5 1 1 1 1 1 工作臺右移電磁閥 YV2 1 攻絲動力頭電機 M4 正轉(zhuǎn) 1 攻絲動力頭制動 DL 1 攻絲動力頭電機 M4 反轉(zhuǎn) 1 工作臺左移電磁閥 YV3 1 放松電磁閥 YV4 1 驅(qū) 動 元 件 原

58、位指示 HL1 1 1 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 21 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書4.1 FXGP/WIN 軟件應(yīng)用 目前，在國內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、 汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價格比的不斷提高，其 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。從應(yīng)用類型看，PLC 的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面： （1） 開關(guān)量邏輯控制 利用 PLC 最基本的邏輯運算、定時、計數(shù)等功能實現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳 統(tǒng)的繼電器控制，用于單機控制、多機群控制、生產(chǎn)自動線控制等，例如：機床、 注塑機、印刷機械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這

59、是 PLC 最基本 的應(yīng)用，也是 PLC 最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 （2） 運動控制 大多數(shù) PLC 都有拖動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。這一 功能廣泛用于各種機械設(shè)備，如對各種機床、裝配機械、機器人等進(jìn)行運動控制。 （3） 過程控制 大、中型 PLC 都具有多路模擬量 I/O 模塊和 PID 控制功能，有的小型 PLC 也 具有模擬量輸入輸出。所以 PLC 可實現(xiàn)模擬量控制，而且具有 PID 控制功能的 PLC 可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處 理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。 （4） 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的 PLC 都具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳送、

60、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行 數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置， 如計算機數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。 （5） 通信聯(lián)網(wǎng) PLC 的通信包括 PLC 與 PLC、PLC 與上位計算機、PLC 與其它智能設(shè)備之間 的通信，PLC 系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連 構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式 控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。 4.2 上機調(diào)試步驟 PLC 程序的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試兩個調(diào)試過程，在此之前首先 對 22 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)

61、設(shè) 計 說 明 書 PLC 外部接線作仔細(xì)檢查，這一個環(huán)節(jié)很重要。外部接線一定要準(zhǔn)確無誤。也可 以用事先編寫好的試驗程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來查找接線故障。不過， 為了安全考慮，最好將主電路斷開。當(dāng)確認(rèn)接線無誤后再連接主電路，將模擬調(diào) 試好的程序送入用戶存儲器進(jìn)行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致 地完成整體的控制功能為止。 （1） 程序的模擬調(diào)試 將設(shè)計好的程序?qū)懭?PLC 后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。 用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模 擬，各輸出量的通斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接 PLC 實際的負(fù)

62、載(如接觸器、電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r候用開關(guān)或 按鈕來模擬實際的反饋信號，如限位開關(guān)觸點的接通和斷開。對于順序控制程序， 調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換 條件實現(xiàn)時，是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變 為不活動步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬剑约案鞑奖或?qū)動的負(fù)載是否發(fā)生相 應(yīng)的變化。 調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序 列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。 發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和 PLC 中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量 與輸出量之間

63、的關(guān)系完全符合要求。 如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在 調(diào)試時將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實際設(shè)定值。 在設(shè)計和模擬調(diào)試程序的同時，可以設(shè)計、制作控制臺或控制柜，PLC 之外 的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進(jìn)行。 （2） 程序的現(xiàn)場調(diào)試 完成上述的工作后，將 PLC 安裝在控制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機總調(diào)試，在調(diào)試過程中 將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及 PLC 的 外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調(diào) 試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序 就可能達(dá)到調(diào)整的

64、目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時間的考驗，系統(tǒng)就可以投 入實際的運行了。 23 河 南 化 工 職 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 小 結(jié) 忙碌而有意義的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲,這也預(yù)示著我們的學(xué)生生活的也將 要結(jié)束了在這幾年的大學(xué)生生活中,我懂得忙碌了許多,也知道了許多.在本次的 畢業(yè)設(shè)計中我們設(shè)計的是兩工位鉆孔攻絲、攻絲組合機床液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計。 液壓傳動是利用密封系統(tǒng)中的受壓流體來傳遞運動和動力的一種傳動方式。 它機械與電子控制裝置之間的紐帶，它與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、 自動控制技術(shù)的密切結(jié)合，是自動化技術(shù)不可缺少的重要手段，本課題通過對兩 工位鉆孔、攻絲組合機床液壓

65、控制系統(tǒng)的設(shè)計，使我們對以上技術(shù)有一個綜合性 的認(rèn)識，并能應(yīng)用于實際控制中，提高我們的綜合素質(zhì)。 當(dāng)機器設(shè)備大部分采用自動控制，從而使得液壓傳動及控制技術(shù)與計算機技 術(shù)一起為工業(yè)中發(fā)展極快的兩個分支。液壓技術(shù)是現(xiàn)代機械工程的基出技術(shù)構(gòu)成 和現(xiàn)代控制工程的基本要素，其應(yīng)用幾乎遍及國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域，應(yīng)用液壓技術(shù) 的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志，正確合理的設(shè)計與使用液壓 系統(tǒng)，對于提高各類液壓機械及裝置的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能具有重要意義。 在為期六星期的畢業(yè)設(shè)計中，使我對液壓與氣壓傳動 這門課程有了更深一 步的了解，學(xué)會了如何設(shè)計液壓系統(tǒng)。 首先確定對液壓系統(tǒng)的要求。在開始設(shè)計液壓系

66、統(tǒng)之前，首先要求對機器的 工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析： 1.確定哪些運動需要用液壓傳動來完成。2.確定各 運動的工作順序或自動工作循環(huán)。3.確定液壓系統(tǒng)的主要性能。 其次擬定液壓系統(tǒng)原理圖。通常可以根據(jù)各個運動的要求首先選擇和擬定各 基本回路，然后將各個回路組成系統(tǒng)。選擇基本回路的依據(jù)使機器的工作情況對 液壓系統(tǒng)提出的運動、動力和性能要求。這一步工作中常常會出現(xiàn)多種方案，為 此可參考同類產(chǎn)品液壓系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析和比較，從而明確調(diào)試方式，液流流 向的控制方式，以及順序動作控制方式等基本回路。液壓基本回路選好之后，再 配置輔助性回路或油路（如控制油路、潤滑油路、過濾器、壓力表及其測壓點布 置等） ，即可組成液壓系統(tǒng)原理圖。 再液壓元件的計算和選擇。它包括以下內(nèi)容：1.執(zhí)行元件主要參數(shù)的計算， 一般從計算工作載荷開始，再根據(jù)工作載荷和執(zhí)行元件的運動速度計算液壓缸的 面積，所需要油路的壓力和流量。2.液壓泵主要參數(shù)的計算，計算液壓泵的工作 壓力和流量，選擇液壓泵的規(guī)格，確定驅(qū)動電動機的功率。 最后對系統(tǒng)進(jìn)行必要的驗算。按照上述的步驟，在初步確定了各個液壓元件 之后，為了判斷液壓系統(tǒng)工作性能的好壞