加工中心刀具库选择PLC控制系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 加工中心（ 称 由机械设备与数控系统组成的适用于复杂零件的高效率自动化机床。它能实现三轴或三轴以上的联动控制，以保证刀具进行复杂表面的加工。 随着科学技术的发展世界先进制造技术的兴起和不断成熟，而对作为现代制造业非常重要的加工中心提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的应用，对加工中心的各种组成部分提出了更高的性能指标。由于加工中心备有刀具库，大大增加了刀具的储存容量。有利于提高主轴的刚度，独立的刀库，大大增加了刀具的储存数量，有利于扩大机床 的功能，并能较好的隔离各种影响加工精度的干扰因素。 关键词 ：刀库；存储；功能；自动控制 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前 言 可编程控制器（ 简称 是 20 世纪 70年代以来，在继承集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为现实工业生产子偶的呢规划的支柱产品。近年来，国内在 术与产品开发应用方面发展很快，除有许 多从国外引进的设备、自动化生产线外，国内的机床设备已越来越多采用制系统。采用控制系统取代传统的继电 接触器控制系统，体积小，价格上能与继电 接触器控制系统竞争，易于在现场变更程序，便于使用、维护、维修，能直接推动电磁阀接触器与之相当的执行机构，能向中央执行机构、中央数据处理系统直接传播数据等。 本设计采用 刀具库系统的自动控制，自动换刀装置在随机换刀时只识别刀具不识别刀套，因此可以把刀具编号，并且按顺序将刀具插入刀库中对应号和刀套上。由数控系统的 定刀号，使刀具号和刀库中的刀套地址对应的 记在 ，一经设定，机床在以后的使用中，不论刀具在哪个刀套上 化了控制系统的硬件和界限，减小了控制器的体积，提高了控制系统的灵活性，同时， 较完善的自诊断和自保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性。应用表明， 简洁、快捷在自动换刀装置中得到了广泛的应用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目录 课程设计任务书 摘要 前言 第一章 本介绍 . .绍 .组成 . 7 第二章 .工作原理 . . .优点 . 选型依据 列型号命名方法与输入输出技术指标 .列 特点 .三章 总体设计 思路及 方案的确定 . .四章 加工中心刀具库选择 制系统设计 .机械手与调取刀具的工作原理分析 .本系统的详细工作原理 16 I/O 配置 软件流程图 .梯形图 . 指令表 .接线图 .系统调试结果及分析 .计总结 .考文献 . . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第一章 本介绍 绍 可编程控制器： 文全称 文全称为可编程逻辑控制器。是指以计算机技 术为基础的新型工业控制装置。在 1987 年国际电工委员会（ 布的 准草案中对 了如下定义： “一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 ” 组成 1、 块 控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。 过地址总线、数据总线与 I/O 接口电路相连接。 起 “心脏 ”作用。当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中，然后 据系统所赋予的功能（系统程序存储器的解释编译程序），把用户程序翻译成 部所认可的用户编译程序。输入状态和输入信息从输入接口输进， 后由 数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输出映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部 驱动器。 2、 I/O 模块 输入 /输出（ I/O）单元是 外部设备连接的纽带。输入单元接受现场设备向 过处理后，变成 够识别的信号。输出单元将 信号经处理后来控制外部设备。 输入接口示意图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 输出接口 示意图： 3、编程器 编程器分为两种，一种是手持编程器，携带方便。但缺点是只能编辑指令表。另一种是通过 口与计算机 口相连。通过专用软件先在电脑上编辑梯形图或指令表程序，再编译成机器码传输到 。 4、系统电源 般合用 220V 交流电源或 24V 直流电源。内部的开关电源为各模块提供 12V、 24V 等直流电源。不同型号的 不同的供电方式，所以 源的输入电压既有 12V 和 24V 直流，又有 110V 和 220V 交流。 部使用的电源是整体的供给中心，它的优劣直接影响到 功能和可靠性，因此目前大部分 用开关式稳压电源。 5、存储器 具有记忆功能的半导体电路。 它分为系统程序存储器和用户存储器。系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由 只读存储器、 成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。 用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（ 成。用户使用的。断电内容消失。常用高效的锂电池作为后备电源，寿命一般为 35 年。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第二 章 工作原理 工作原理 采用 “顺序扫描，不断循环 ”的方式进行工作的。即在 行时， 据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号 (或地址号 )作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至 程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 一个扫描周期 有 输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 输入采样阶段：首先以扫描的方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。 程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中 所有的内容随着程序的执行而改变。 输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。 优点 1、灵活性：不同类型的硬件设备采用相同的可编程序控制器，编写不同应用软件就可以了，并且可以用一台可编程控制器控制几台操作方式完全不同的设备。 2、便于改进与修正：可编程序控制器为改进和修订原设计提供了极其方便的手段，以前也许要花费几周的时间才能完成的工作使用可编程序控制器只要几分钟就可以了。 3、节点利用率高：在可编程序控制器中，一个输入中的开关量或程序中的一个 “线圈 ”可提供用户所需用的连锁节点，即节点在程序中可不受限制的使用。 4、成本低：可编程序控制器提供的继电器节点、计数器、计时器、顺控器的数量比采用继电器、计数器、计时器、顺控器等实际元器件要便宜的多 5、模拟调试：可编程序控制能对所空功能在实验室内进行模拟调试，缩短现场的调试，而古典电器线路是无法在实验室进行调试的，只能花费现场大量时间。 6、能对现场进行微观调试：在可编程序控制器系统中，操作人员能通过显示器观测到买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 所控每一个节点的运行情 况，随时监测事故发生点。 7、快速动作：传统继电器节点的响应时间一般要几百毫秒，而可编程序控制器里的节点反应很快，内部是微秒级的。 8、可靠性：可编程序控制器由集成电路元件构成，因此可靠性大大高于机械和电器继电器。 9、系统购置的简单化：可编程序控制器是一个完整的系统，购置了一台可编程序控制器，就相当于购买了系统所需要的所有继电器、计数器、计时器等器件。 10、 图纸简化：传统控制电路要靠画蓝图，而蓝图不能随哦设计的不同阶段不断更新的，采用可编程序控制器很容易做到随时打印出更新后的电路图。 11、易于系统的变 化：可编程序控制器可以重新编程序，所以可以满足所控生产流程频繁变化的要求。 型、选型依据 根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行 I/O 点数和 I/O 点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有余量而不浪费资源的机型（小、中、大形机器）。并且结合市场情况，考察 产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定性价比较好的 型。 1、输入点和输出点数 输入点和输出点一般按一定比例设置 ,但不同厂家的 设置会不同 ,如 司 生产 I/O 比为 3:2,而三菱的 列 I/O 比为 1:1。用户可根据实际控制系统所需输入输出信号数量和信号类型来决定 型号或相应的输入输出模块。 2、存储容量 存储容量一般指存放用户程序的存储器的容量，通常用 “字 ”或 “步 ”来表示。 “步 ”就是存放程序的地址单位，每一步占用两个字，一条基本指令一般为一步，而复杂的功能指令往往有若干步，如 存储容量为 2048 字，三菱的 储容量为 8K 步。 3、编程语言 不同厂家生产的 用的编程语言不同 ，而且互不兼容。一般梯形图和指令表是 的编程语言。目前 ， 程基本上都在计算机上完成，梯形图以其直观、编程容易而成为主要编程语言，编制完成的梯形图程序可直接输入 行调试，用户无需写出指令表。但若用手持编程器编程时，要输入指令表语句。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 三菱系列常用可选型号 表 1 型号 I/O 点数 用户程序步数 功能指令 通信功能 000 步 0 无 4K 步 5 较强 6附 8K 步 98 强 列型号命名方法与输入输出技术指标 列 号名称的含义如下： 子系列名称，例如 1S、 1N、 2N 等 输入、输出的总点数 单元类型： M 为基本单元， E 为输入、输出混合扩展单元与扩展模块，为输入专用扩展模块，为输出专用模块。 输出形式：为继电器输出，为晶体管输出，为双向晶闸管输出。 电源和输入、输出类型等特性。为 流电源 ; A 为 流电源。 列 输入技术指标见下表 ： 表 2 输入电压 4V(1 10%) 元件号 余输入点 输入信号电压 4V(1 10%) 输入信号电流 4V,7C 24V,5输入电流 /N 输入电流 /1 610 10 符合 比较 1010 动作 逆转 顺转 显示屏 显示刀号 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 形图 | | 1 | | 2 2 | | 3 8 | | 4 4 | | 5 0 | | 6 5 36 | | |/| 1 5 44 | | |/| 2 5 52 | | |/| 3 5 60 | | |/| 4 5 68 | | |/| 5 5 76 | | |/| 6 4 | | 0 0 | | 0 10 | | （ | | 0 2 | | 2 10 22 | | 10 10 0 | | |/| |/| （ 0 | | |/| |/| （ 0 3 | | |/| |/| |/| （ 49 | | （ | | | | 53 | | （ | | 56 | | （ 60 | | | | （ 63 | | 5 165 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 令表 0 2 13 8 9 4 5 0 1 36 7 8 3 4 5 6 1 2 3 4 9 0 1 2 7 8 9 0 5 6 7 8 3 4 5 0 92 3 4 10 101 02 03 04 05 06 2 113 14 15 10 122 23 10 130 31 32 33 34 36 37 38 39 40 42 43 44 45 46 47 49 50 51 52 53 54 55 56 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 157 50 160 61 62 63 64 65 线图 表 5 0 符合 1 刀 2 动 3 /逆 4 5 6 10 11 12 : : : 13 14 15 : 5V 列主机的输出继电器的公共端： 电机控制： 表 6 动） /逆） 刀具盘 1 0 顺 1 1 逆 0 0 停止 0 1 停止 24V 5V 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 统调试结果及分析 1、调试步骤： 错误 !未找到引用源。 打开 实验台电源，编程器与 接。 错误 !未找到引用源。 根据所设计的梯形图编制输入程序，并检查是否正确。 错误 !未找到引用源。 按表 5 接线图接线，实验台与 接，检查连线是否正确。 错误 !未找到引用源。 按下刀具选择按钮，观察运行结 果。 2、调试结果 （ 1）加工中心刀具库选择控制演示板结构如下图所示。图中 六个刀具到位信号开关， 六个刀具请求信号按钮。 “符合”“换刀”指示灯。演示板下面有一个步进电机极其控制电路。“启动”“顺 /逆”是 电机的两个控制信号。 加工中心刀具库选择控制演示板结构图 （ 2） 此时观察到控制演示板中的刀具盘在不停地转动，按请求刀号 ，试验箱中也能有输入信号，在试验箱中观察到有 出信号，但刀具盘不能停止，经过多次检查设计方案和进行调试，仍然 达不到预期的效果。 3、结果分析 经过与指导老师的探讨，我们初步确认为出现上述结果的原因是：演示板中的当前刀具号的传感器不能感知信号，所以不能出现符合刀位的情况，以至于刀具盘不能停止。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 设计总结 此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我 做的是加工中心刀具库选择 制系统设计。由于平时大家 都是学理论，没有实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。 于是图书馆和 了我们很好的助手。 分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。 在查阅资料的过程中，我们要 判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。 每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法，比较后选出最好的方案，在这过程也提高了我们的表过能力。 通过这次设计实践，我学会了 基本编程方法，对 工作原理和使用方法 也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己设计出来的程序用到的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能够解决一个个在调试中出现的问题，我们对 理解得到加强，看到了实践与理论的差距。让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。 在这次课程设计中，虽然 遇到了很多问题，但最后在老师的精心指导下和小组成员的共同探讨下完成了设计任务。在此我对我们的指导老师 修云 、鄢圣华的悉心指导 表示感谢！ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 参考文献 1 电子技术 秦增煌主编 北京高等教育出版社 ； 2 机电一体化概论 赵再军主编 浙江大学出版社 ； 3 础及应用 廖常初主编 机械工业出版社 ； 4 电器控制与 丁学恭主编 浙江大学出版社 ； 5 用开发技术与工程实践 求是科编著 人民邮电出版社 ； 6 可编程控制器原理 及应用 钟肇新编著 华南理工大学出版社 ； 7 可编程控制器系统开发实例导航 汪晓平等编著 人民邮电出版社 ； 8 可编程控制器原理及应用实验指导书 湖北理工学院机械与动力工程系编著； 9 部分资料通过 询所得 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 序号（学号）： 201030110233 湖北理工学院 课程设计说明书 课程名称 可编程控制器课程设计 教学院 机电工程学院 专 业 机械制造与自动化 班 级 10 机电二班 姓 名 许子超 指导教师 鄢圣华 修云 2012 年 12 月 12 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 2012 2013 学年第 1 学期 课程设计任务书 设计名称： 制系统 设计 班级： 10 机电专 2 地点： 、课程设计目的 本设计的目的是通过课程设计的实践，使学生巩固和深化对 论知识的理解；培养学生运用所学 识和技能，配合相关技术资料的查询，独立分析和解决生产实际中有关工业控制实际问题的能力；进一步提高学生对 制系统分析、设计的能力。 二、课程设计内容 （含技术指标） （三）课题三 加工中心刀具库选择 制系统设计 A、控制要求 ： 1系统工作受开关控制 ： 启动 开关 系统工作； 启 动开关 系统停止工作。 2系统应具备下列几项控制功能 : 1） 按下刀具选择按钮，控制开始， 录当前刀号 A，等待请求。 2） 按请求信号， 录请求刀号 B。 3） 刀具盘按照离请求刀具号最近的方向转动，到位符合后，显示符合指示。 4） 机械手刀开始换刀，显示换刀指示闪烁。 5S 后结束。 5） 记录并显示当前刀具号等待请求。 6） 换刀过程中，其它请求信号均视为