毕业论文（设计）：PLC控制在组合机床的应用.doc

优秀毕业设计：PLC控制在组合机床的应用目 录第一章 绪论 1第一节 组合机床的简介 1第二节 设计任务 1第二章 机床加工的工艺分析 3第一节 整体结构的分析及加工工艺 3第二节 动作台的动作分析 4第三章 电气线路设计 8第一节 主回路线路分析 8第二节 控制电路 10第三节 操作面板图11第四章 PLC的选型与连接设计 12第一节 PLC的发展和特点 14第二节 PLC的结构和工作原理15第三节 输入输出信号 17第四节 PLC型号的选择 18第五节 接线设计 19第五章 程序设计调试 20第一节 程序设计20第二节 程序调试 23设计小结24 参考文献25第一章 绪论第一节 组合机床的简介本课题主要介绍的是组合机床的自动控制，下面先介绍下组合机床。组合机床是由万能机床和专用机床发展来的。由通用部件配以部分专用部件组成。组合机床是用按系列化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。组合机床可完成的工艺有铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔、撞孔、铰孔、攻丝、倒角、钻深孔、切槽等月。随着综合自动化技术的发展，组合机床可以完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可完成车外圆、车锥面、车弧面、车削内外螺纹、液压孔、拉削内外圆柱面、磨削、抛光，甚至还可以进行冲压、焊接、热处理、装配、自动检测。由此可见发展组合机床制造业的重要性。组合机床的分类按加工方式或加工对象可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、花键加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床和刻线机等。每类中又按其结构或加工对象分为若干组，每组中又分为若干型。 按工件大小和机床重量可分为仪表机床、中小型机床、大型机床、重型机床和超重型机床；按加工精度可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床；按自动化程度可分为手动操作机床、半自动机床和自动机床；按机床的自动控制方式，可分为仿形机床、程序控制机床、数字控制机床、适应控制机床、加工中心和柔性制造系统；按机床的适用范围，又可分为通用、专门化和专用机床。 机床的基本组成 各类机床通常由下列基本部分组成：支承部件，用于安装和支承其他部件和工件，承受其重量和切削力，如床身和立柱等；变速机构，用于改变主运动的速度；进给机构，用于改变进给量；主轴箱用以安装机床主轴；刀架、刀库；控制和操纵系统；润滑系统；冷却系统。 机床附属装置包括机床上下料装置、机械手、工业机器人等机床附加装置，以及卡盘、吸盘弹簧夹头、虎钳、回转工作台和分度头等机床附件。 评价机床技术性能的指标最终可归结为加工精度和生产效率。加工精度包括被加工工件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量和机床的精度保持性。生产效率涉及切削加工时间和辅助时间，以及机床的自动化程度和工作可靠性。这些指标一方面取决于机床的静态特性，如静态几何精度和刚度；而另一方面与机床的动态特性，如运动精度、动刚度、热变形和噪声等关系更大。 机床未来的发展趋势是：进一步应用电子计算机技术、新型伺服驱动元件、光栅和光导纤维等新技术，简化机械结构，提高和扩大自动化工作的功能，使机床适应于纳入柔性制造系统工作；提高功率主运动和进给运动的速度，相应提高结构的动、静刚度以适应采用新型刀具的需要，提高切削效率；提高加工精度并发展超精密加工机床，以适应电子机械、航天等新兴工业的需要；发展特种加工机床，以适应难加工金属材料和其他新型工业材料的加工。第二节 设计任务结构：由机床床身、夹具、回转工作台、液压滑台、动力头、冷却装置、液压钻、电控柜等组成电气控制，液压驱动。控制要求：有手动、半自动、全自动三种工作状态。合上电源开关，启动液压电机，开启电机，电机启动由接触器直接起动。3种工作状态采用旋钮开关对其进行控制。1、 手动：对各移动部件都能单独点动调整。每一步的工作都由单独开关的控制来实现，达到每步的单独调整，对于可单步工作的工步均要有对应的按钮控制。2、 半自动：按“夹紧”钮，夹具定位夹紧，工作台抬起、回转、落下、返回，装卸工位夹具松开，2工位滑台向前、实现快进、工进、终点延时、快退至原位停。35工位滑台向前快进、工进、终点延时、快退至原位停。6工位滑台向前快进、工进、终点延时、横进、横退、滑台快退至原位停。所有动力头加工完成，卸下工件，一个循环结束。按“夹紧”钮，下一循环开始每个工作过程都能单独完成，在完成整个加工过程后，加工自动停止，等待下次夹紧命令，在此循环中，零件的加工是完整的，也就是说单个工件都要经过5个工位的加工。3、 全自动：第一次按下“启动”钮，夹具定位夹紧，工作台抬起、，各动力头加工完成退回原位，继续下一循环按“暂停”钮可在一个循环结束后停机。 28 第二章 机床加工的工艺分析第一节 整体结构的分析及加工工艺本组合机床加工的零件为刹车上缸盖，系统各工位的刀具旋转运动由电动机拖动实现，动力头的直线进给运动由液压滑台驱动完成。另有冷却泵和润滑泵等。电气控制，液压驱动。这里对工艺过程做以下简单介绍。该工件主要加工工艺为钻孔，扩孔，锪端面止口，倒角，切槽，铣，镗等。图2.1.1为回转台工作示意图 图2.1.1装卸工位，实现工件的夹紧，松开；回转台抬起、回转、落下夹紧、返回，完成工件的传送；需要说明的是工件按装卸工位-6工位顺序完成整个加工工序，该回转台可同时加工5个零件，提高了定位精度和加工效率。工艺应遵循的一定的原则生产线首先应保持产品的加工质量，稳定地达到产品图样上规定的各项技术要求并且加工成本较低，对于组和机床，其加工精度高，能够很好的保持产品质量。生产线应有一定的柔性，减轻工人的工作强度，给他们一个安全舒适的工作环境这些通过对整个加工工艺以及组合机床的的优越性，使得组合机床在现在工业加工成为了自动控制的优先选择。第二节 动作台的动作分析在整体结构有了初步认识之后，现在对每个动作台的加工过程进行解剖和分析。单个工作台的工作过程，组成了整个机床的加工过程，下面将对组合机床做出局部分析。1 回转台工作过程回转台的动作控制是整个工艺过程重要组成部分，也是整个工艺过程的关键，回转台的工作过程是整个组合机床加工工艺的起点也是终点，所有的工序都从这里开始，到这里结束。回转台的动作分析夹紧抬起回转落下返回/松开2.2.1为回转台动作示意图图2.2.1YV为动作台行程，SQ为行程开关回转台电磁阀动作顺序表电磁阀工步转换指令YV19YV20YV22YV21抬起SQ2+回转SQ3（+）+落下SQ4+返回SQ1（+）+原位停止（+）工作转台动作分析按下SB1按钮夹具夹紧（YV23）工作台抬起（YV19）（碰到行程开关SQ2）回转（YV20）（行程开关SQ3）工作台落下（YV22）（行程开关SQ4）返回/松开（YV21）（SQ1）原位停止2325工位工作过程向前快进工进终点延时快退原位停止图2.2.3为25工位动作示意图图2.2.3电磁阀顺序接通表 电磁阀工步转换指令YV3YV4原位SB3快进+工进SQ2+终点延时KT2+快退SQ1+停止25工位动作分析向前快进（YV3）工进（YV3）（行程开关SQ2）终点延时（KT2）快退（YV4）（行程开关SQ1）原位停止46工位工作过程向前工进横进横退快退原位停止图2.2.4为6工位动作示意图图2.2.4电磁阀液压接通表 电磁阀工步转换指令YV9YV10YV11YV12快进SB6+工进SQ2+横进SQ3+横退SQ4+快退SQ1+原位停止6工位动作分析向前快进（YV9）工进（YV9）（行程开关SQ2）横进（YV10）（行程开关SQ3）横退（YV11）（行程开关SQ3）快退（YV12）（行程开关SQ1）原位停止5夹具夹紧（YV23）（X62为压力继电器，反映工件是否被夹紧）；松开（YV24）。第三章 电气线路设计第一节 主回路线路设计电气控制线路的设计是在传动形式及控制方案的基础上进行的，是传动形式与控制方案的具体化。电气控制线路根据用途的不同可能会有其特殊的要求，设计时应注意以下要求（1） 应满足机电设备对电气控制线路的要求，按照工艺要求准确、可靠地工作。（2） 在满足生产要求的前提下，应力求使控制线路简单、经济，尽量选用经过实践考验过的线路。（3） 应保证控制的安全、可靠，具有必要的保护装置和联锁环节，当误操作时不致于发生重大事故。（4） 尽量便于操作和维修。一、主回路的分析回路中的包括接触器、行程开关、控制按钮按钮等组成的控制电路，来实现对电力拖动系统的起动，制动、反向和调速的控制以及实现对电力拖动系统的保护及生产自动化。通过对整个机床加工的分析，机床由7只电机来完成一系列的工艺需要，包括液压电机M1、2工位电机M2、3工位电机M3、4工位电机M4、5工位电机M5、6工位电机M6、冷却电机M7。接触器分别控制7只电机需要7个，空气开关7个。在以上的7只电机中，7电机采用的都是单向旋转，因此仅以2工位电机和3工位电机为例，如图3.1所示 图3.1.11.电动机的选用：我们一般选择三相笼型交流电动机，它具有结构简单，价格便宜。坚固耐用，运行维护方便等一系列优点，常作为生产设备的主要驱动源，被广泛使用。电动机的正反转只要把电动机定子三相绕组中任意两相调换一下接到电源上，电动机定子相序可改变，从而改变电动机转向。电动机的额定容量由允许温升决定，选择电动机功率的依据是负载功率，因为电动机容量反映了他的负载能力，它与电动机的允许温升和过载能力有关等等。电动机的起动方式：我们选择电动机的直接起动，由KM接触器直接控制电动机的运转，以及停止，也就是说此电机回路中仅有主电路而无控制电路，电动机的起动和停止是通过操纵受动开关来是实现的。电源接通后，由静态状态逐渐加速到稳定运行状态，又可简称为全电压起动，它是将额定电压直接加在电动机的定子绕组上使电动机运转。在变压器容量允许的情况下，电动机尽量选择全电压起动。优点是控制电路简单，提高了电路的可靠性，且减少了电气维修工作量。因为本系统电机需要正反转，必须在设计图中考虑到回路的自锁。在下面对回路的自锁作下简单的介绍：例如，控制电路中，如果控制正转的接触器线圈得电，则其主触点闭合，电动机正转；或者控制反转接触器线圈通电，则其主触点闭合，电动机反转。在主回路中，如果正反转的触点同时闭合，将会造成两相电源短路，这是不允许的。因此如果要使其正常工作，必须是只允许一个接触器工作，要实现此要求。通常在控制电路中，将正反控制接触器的动断触点分别串接在反正接触器的工作线圈内，构成相互制约的关系，也就是说正转接触器得点则反转接触器不可能得电，反之亦然，这种互相制约的关系称为“互锁”，这种互锁方式可称为“电气互锁”。然而在显示的生产生活中，如果控制电路仅用复合按钮进行互锁，而不用接触器的互锁触点互锁，工作是不可靠的，我们往往将电气互锁和机械互锁联系起来，以达到安全可靠的工作。二、接触器接触器是一种用来自动接通和断开主电路，大容量控制电路的控制电器，其主要控制对象是电动机，也可用于其他电力负载，如电热器，电焊机，电炉，变压器及电容器等。接触器不仅可用来频繁地接通或断开带负荷电路，而且能实现远距离控制，还具有失电压保护功能，因而被广泛使用。接触器的结构和工作原理（1） 电磁机构 它由电磁线圈，静铁心和衔铁等组成，其功能是操作触点的闭合和断开（2） 触点系统 它包括主触点和辅助触点，主触点可以通断较大的电流，用于主回路；辅助触点通断较小的电流，用于控制回路。（3） 灭弧系统 容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，常采用纵缝式或栅片结构。交流接触器的工作原理：当线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力将衔铁吸合，衔铁带动动触桥向下运动，使动触点断开，动合触点闭合。当线圈断点时，电磁吸力消失，衔铁在弹簧的作用下释放，各触点又恢复原来位置。在系统控制中接触器KM主要控制电动机的起动以及正反转，通过KM的得电失电达到控制电机工作的目的。三、保护电路的作用以及常用保护电器选用保护电路通常有短路保护和过载保护两中，然后低压断其中QF为此电动机的保护开关，在电流过大或者出现不稳定工作是QF2可以自动断开，停止该工位的运动保护电路通常有短路保护和过载保护两种，然而低压断路器起着两种作用。低压断路器（QF）过去常被称为自动开关或空气开关，当电路正常工作时，断路器可以接通或分断正常负载电流；当电路发生严重的过载或短路时，断路器能够自动地分断故障电路，有效地保护串联在其后面的电气设备，因而，低压断路器是一种既有保护环节的开关电器，广泛应用于低压配电电路，电气控制电路中。断路器主要由以下几部分组成：（1）触点和灭弧系统（2）各种可供选择的脱扣器，包括过电流脱扣器，失电压、欠电压脱扣器，热脱扣器和分励脱扣器（3）操作机构和自由脱扣机构。低压断路器具有多种保护功能，通断能力较大，运行安全可靠，故障动作时三相联动，动作后不需要更换元件可继续使用，且有体积小、重量轻、价格低等优点，因而在电路中得到了广泛应用，在工厂中常用断路器来替代刀开关熔断器组。第二节 控制电路一 交流电源： 图3.2.2选用控制变压器提供交流电源。工业用电为三相380V/50HZ，然后对于控制电路的电压为220V、24V、6V，其中220V为控制电路及自锁回路的电压，AC24V为机床照明灯的电压，6V为指示灯的电压。二、直流电源选用开关电源，得到了我们所需要的电压电流要求 ，使得整个控制电路进一步简化。第三节 操作面板的设计根据对工艺过程以及输出输入信号的分析，确定操作面板的按钮、旋钮、指示灯指示灯：电源指示灯，原位指示灯，自动指示灯，半自动指示灯，全自动指示灯；旋钮：2工位选择旋钮，3工位选择旋钮，4工位选择旋钮，5工位选择旋钮，6工位选择旋钮，状态选择旋钮，横向进给选择旋钮；按钮：冷却，润滑，前进，后退，抬起，主轴点动，夹紧，松开，暂停，启动，急停等；操作面板图的要求就是要紧凑，整体的美观图3.3.5为本课题设计的面板操作图图3.3.5第四章 PLC的选型与连接设计第一节 PLC的发展和特点早期的PLC主要是继电器控制装置的替代产品，硬件上接近计算机。软件上，采用了继电器控制线路的方式，即梯形图，它作为PLC的特有编程语言沿用至今。中期的PLC:2 0世纪70年代出现的微处理器被应用于PLC,使其功能增强，速度快。硬件方面，除了有原来的开关模块，又增加了模拟量模块、远程1/O模块，扩大了存储器容量。软件方面，增加了数据处理、传送、自诊断等功能，系统可靠性得到了提高。现在计算机技术的发现，使得电气控制元器件和控制系统有了极大的改观，继电器控制系统的硬件逻辑可由逻辑函数表达式描述，该逻辑函数表达式描述的控制逻辑也可用软件程序来实现，可编程控制器运行软件程序，即可完成继电器控制系统软件逻辑的控制功能。采用计算机技术的可编程程序控制器（PLC），不仅解决了分立元器件故障率的问题，也解决了固定控制逻辑的问题，同时，为与计算机联网，实现大规模自动化生产和远程控制提供了可能性。两类系统之间的关系通过逻辑函数联系起来，两者均能完成相同要求的控制功能。对于本自动系统，主要是开关量I/0输出输入信号，可选用PLC，单片机和接触器继电器系统。1可编程序控制器（PLC）具有如下特点：（1）具有很高的工作可靠性和抗干扰能力；（2）控制程序可变，具有很好的柔性（3）编程简单，控制功能丰富，使用方便（4）扩充方便民族和灵活，可构成各类控制系统（5）可将运行数据直接送入管理计算机，实现联网运行（6）设备体积小巧，维护方便，插件更换灵活这些特点使得可编程序控制器（PLC）在设备电气控制系统中广泛应用。2单片机的特点：（1）小巧灵活，成本低，易于产品化 它能方便地组装成各种智能式测试设备及各种智能仪器仪表（2）可靠性高 ，适应的稳定范围宽单片机芯片本身是按工业测试环境要求设计的，能适应各种恶劣的环境（3）易扩展，控制功能强 很容易构成各种规模的应用系统。指令系统中有丰富的逻辑控制功能指令（4）便于实现多机和分布式控制 可以方便地组成多机和分布式计算机控制系统3继电器接触器系统的特点：（1） 易扩展，控制能力强（2） 可靠性高（3） 体积大成本高在本课题设计自动控制中，单片机、继电接触器和PLC都可以作为控制系统使用。下面是系统的选择，PLC与单片机相比，具有很高的工作可靠性和抗干扰能力，尤其在机械行业恶劣的环境下，PLC能够适应环境，不容易被电磁以及其他原因影响；PLC与继电接触器相比，体积小，成本低，容易实现机电一体化和机电光一体化。PLC因其具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、开发使用方便、易于扩展等优点，在当今及以后工业控制领域都占有最重要的一席，是工业控制的主要手段和重要的自动化控制设备。特别是在机械控制自动化和过程控制自动化两大领域里，小到单机，大扫大规模自动生产线、集散控制系统、联网集中控制，一般都能用PLC作为电气控制装置，尤其是在复杂的多功能机床、超大规模自动生产线、集散控制系统中更能体现出PLC无与伦比的优势，因此本课题采用的是PLC的自动化控制。第二节 PLC的结构和工作原理在通过基本的学习后，掌握了电气控制电路的组成以及各种基本控制电路在具体的电气控制系统中的应用，同时掌握了分析电气控制电路的方法；另一方面通过了解一些具有代表性的典型机械设备电气控制系统及其工作原理。1PLC的基本结构PLC 作为一种工业控制装置，其组成主要由中央处理单元CPU、存储器、输入输出单元(FO单元)、电源、外部接口和各种功能模块组成。CPU是PLC的运算、控制中心，主要是接收和存储输入的程序和数据;检查、校验用户程序;接收和存储现场输入的状态信息;诊断电源、PLC 内部电路的工作状态和编程的语法错误;读取用户程序进行解释和执行并将结果送输出端等。存储器是PLC存放系统程序、用户程序和运行数据的单元。阳单元是PLC 与工业控制现场设备之间的连接部件。在输入输出单元中配有电平变换、光电隔离和阻容滤波等电路，具有较好的抗干扰性。图3.2.1是PLC 典型结构示意图。图4.2.12PLC 的工作原理PLC一 般采用循环扫描的工作方式。下面以OMRON公司的CPMIA为例，介绍PLC的工作流程。PLC上 后，执行系统程序规定的任务，周而复始地扫描并执行用户程序。完成一次扫描所用的时间称为扫描周期。一次循环过程可归纳为五个阶段，循环扫描过程为:公共处理，执行用户程序，扫描周期计算，输入/输出刷新，外设端口服务。可编程控制器在确定了工作任务，装入专用程序后就成为一种专用机，它采用循环扫描的工作方式，系统工作任务管理以及应用程序执行都是按照循环扫描方式完成的。图4.2.2PLC有两种基本的工作状态，即运行(RUN)状态与停止(STOP)状态，其中运行状态是执行应用程序的状态，停止状态一般用于程序的编制与修改。在运行状态，PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能发生的输入信号.用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直到PLC停机或是切换到停止工作状态.PLC程序执行的过程如图1.3所示。 除了执行用户程序外，在每次循环过程中，PLC还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可以分为5个阶段，如图3.2.3所示图 4.2.3 PLC的扫描过程PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入/输出关系看，处理过程似乎是同时完成的。内部处理阶段，PLC要检查CPU 模块的硬件是否输入处理正常，复位监视定时器等;在通信操作服务阶段，PLC 与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示程序执行内容等，当PLC 处于停(STOP)状态时，只进行内部处理和输出处理通信操作服务等内容;在PLC处于运行(RUN)状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作2l。扫描周期是PLC的一个很重要的指标，其时间长短取决于扫描速度和用户程序的长短。对于一个选定的PLC，合理编制程序是缩短响应时间的关键。3PLC工作过程（1） 公共处理在公共处理阶段，CPU 要进行复位监视定时器、硬件检查、用户内存检查等操作。若有异常情况，故障显示灯亮，判断并显示故障的性质。若属于一般性故障，则只报普，但不需要停机，可等待处理。如果属于严重故障，则停止PLC 的运行。（2） 执行用户程序执行用户程序阶段，CFU逐条解释和执行用户程序，其所需的全部信息都是从映像寄存器中读取的。映像寄存器包括输入映像寄存器和元件映像寄存器。输入映像寄存器存储着输入继电器的通断状态，输入继电器接通为1，断开为0。元件映像寄存器存储着输出，继电器、各种辅助继电器等的状态，同样用1和0表示它们的通断状态。PLC 在执行用户程序时所需的外部输入信息，不是直接从输入端读取的，而是从输入映像寄存器中读取的。在每个扫描周期的刀0刷新阶段，CPU从PLC输入端读取一次信息并存入输入映像寄存器中。在此后的一个扫描周期中，尽管PLC输入端的状态可能发生过变化，但输入映像寄存器中的数据也保持不变。同样，所需的输出继电器或其他编程元件的状态信息，是从元件映像寄存器中读取的。在执行用户程序过程中，根据用户程序给出的逻辑关系进行逻辑运算，运算结果再写入元件映像寄存器中。可见，在一个扫描周期中元件映像寄存器中的内容是可变的.（3）扫描周期的计算在扫描周期的计算阶段，若预先设定了扫描周期的值，则进入等待，直至达到该设定值时扫描再往下进行。若扫描周期设为不定时，则要进行扫描周期的计算。图4.2.4 PLC工作过程图（4）I/O刷新在 I/O 刷新阶段，CPU主要作两件事情。a.读各输入点的状态。从输入电路中读取各输入点的状态并将此状态写入输入映像寄存器中，也就是刷新输入映像寄存器的内容。自此输入映像寄存器就与外界隔离，无论愉入信号的状态怎样变化，输入映像寄存器的内容都保持不变，一直到下一个扫描周期的到0刷新阶段，才会写进新内容。b. 读输出元件映像寄存器中的状态。将对应输出继电器的元件映像寄存器的状态传送到输出锁存器电路中，再经输出电路的隔离和功率放大送到PLC 的输出端，驱动外部执行元件动作。(5)外设口服务在外设口服务阶段，CPU配器的通信处理。完成上述各阶段的处理后完成与外设口连接的外围设备(如编程器)或通信适，又返回公共处理阶段，周而复始的进行扫描。整个PLC 工作流程如图1。2所示。整体流程描述如下:1. 初始化驱动构件，创建通道;2. 进入数据采集周期，按照设定的采集方式进行数据采集; 根据设备协议形成读命令，进行连接请求; 设备接受请求，完成握手，并根据请求内容进行响应操作或返回响应数据;接收设备 返回数据，完成一次通讯过程;PLC 设备驱动框架的实现校验接收到的设备数据，并进行校验，未通过校验则丢弃数据帧，返回1;校验成功，则根据设备协议解码输出，并返回0:PLC执行用户程序的过程根据 PLC的工作流程，设PLC的输入数据为X，输出数据为Y。在用户程序第n次扫描执行时，其输入数据是第n-1次扫描的拍刷新阶段读取的凡1;执行用户程序过程中，元件映像寄存器中的数据既有第n-1次扫描存入的数据称1，也有第n次执行程序的中间结果。第n次扫描阳刷新时输出的数据是Y。第三节 输入输出信号选择用户输入设备(按钮，限位开关、传感器等)，输出设备(继电器、接触器、信号指示灯等)，以及由输出设备驱动的控制对象(电机、电磁阀等)。此外，分类统计出各输入量、输出量的性质，以及中间量、定时器、计数器等信息，为PLC的选型和硬件配置提供依据。根据加工工艺分析，确定输入输出信号和地址表一、输入信号：（一）按钮输入信号 暂停（SB0）夹紧（SB1）松开（SB4）抬起（SB2） 前进 （SB5） 后退 （SB6） 主轴点动（SB7） 冷却（SB11）按钮输入共8个（二）旋钮输入信号 横进（SA0） 全自动（SA2） 半自动（SA3） 2工位（SA4） 3工位（SA5）4工位（SA6） 5工位（SA7） 6工位（SA8） 按钮输入共8个（三）行程开关输入信号回转台行程开关（SQ1、SQ2、SQ3、SQ4）2工位行程开关（2SQ1、2SQ2）3工位行程开关（3SQ1、3SQ2）6工位行程开关（6SQ1、6SQ2）夹具（SP1）行程开关输入共15个输入信号共31个二、输出信号：（一）指示灯输出信号原位 （HL1）调整（HL2）半自动（HL3）全自动（HL4）指示灯输出共4个（二）接触器输出信号2工位电机（KM2）3工位电机（KM3） 6工位电机（KM6），冷却（KM10）接触器输出共6个（三）液压滑台和回转台输出信号2工位（YV1、YV2）3工位（YV3、YV4） 6工位（YV9、YV10、YV11、YV12）回转台（YV19、YV20、YV21、YV22） 夹具（YV23、YV24）工位和回转台输出共18个输出信号共28个输入信号和输出信号共59个I/O地址分配表如下：第四节 PLC型号选择以下为在PLC选型时的要求：（1）规模的估算 要完成预定任务所需的PLC规模主要取决于设备对输入输出点的需求量和控制过程。首要的是要确保相应类型的输入输出点数，并留有一顶的余量（一般为电数的15%20%，防止设计阶段未考虑到的以及以后需要扩充的点）。（2）功能的选择（3）存储容量的选择（4）输入、输出功能及负载能力选择 主要从输入输出点的类型上考虑，比对于输入，一般应该选用带光电隔离的模块，一增强系统抗干扰能力和电气保护；根据输出放大电路的器件类型，可编程控制器有3种：a.继电器输出方式：常用于交/直流输出电路b.晶体管输出方式：常用于直流输出电路c.晶闸管输出方式：常用于交流输出电路.根据本课题的输入输出信号分析时，输入31点，输出28点，总点数为59点，所以我们选择一个60接口和一个8接口的PLC串联起来；在输入输出中，我们又用到交流直流电压，所以我们选择既可以直流输出又能交流输出的继电器输出方式。综上所述，PLC型号为FX1N-60MR和FX0N-8EYR，其中FX1N-60MR为基本单元，FX0N-8EYR为扩展单元。第五节 连接设计 在确定了PLC的型号和输入输出信号后，进行PLC接线设计。可编程程序控制器的外部接线，可编程序控制器通过输入接口和输出接口与现场设备连接，其接线方式有独立式和汇点式。独立式每点构成单元电路，汇点式多点构成单元电路，其接线采用分组形式，以适应同机使用不同电源等目的，各组端子数可为2点、4、8点、16点、32点等。设计如图4.2.2所示图4.5.1 PLC接线图其中L、PE、N为3相接线图，COM为0线接口第五章 程序设计第一节 程序编译PLC编译语言包括功能图、步进梯形图及步进指令功能图的表达的是设备运行的流程，内容为流程工步、工步转移控制条件和该工步驱动的设备。梯形图 采用体型图或指令语句输入程序时，需将功能图改写为步金梯形图或步进指令采用梯形图方式编制程序最主要的优点是电路比较直观，但是也有缺点，在步进控制程序设计时比较困难，电路工作原理不易理解，功能图编程的应用即是解决这个问题。功能图有时也称状态转移图，是以设备操作流程图形式鞭打的变成方法，使用软件编程时，绘制的功能图可转换为其他编程方式的程序=、由功能图转换成继电器形式梯形图程序，称为步进梯形图。步进梯形图使用SET、OUT和STL步进指令驱动状态器S，完成功能图要求的控制过程。程序的总体设计思路如图5.1.1图5.1.1程序说明图5.1.2M8002是特殊辅助继电器，其触点开机时闭合，触发功能指令；S0为步进方式的首状态器号，S46为步进方式的尾状态器号；当X34、X40、X42、X44、X46、X52、X54、X56八个行程开关都处于接通状态时，输出Y0，总原位指示灯亮；X16、X17都不接通，则输出Y1，调整指示灯亮X16接通、X17不接通，则输出Y2，全自动指示灯X17接通、X16不接通，则输出Y3，半自动指示灯亮确定步进方式的首末状态器号，SET 为强制置位指令，在执行到该操作后，直接转到STL S0（步进接点），开始执行该步程序进程；X16、X17都不接通，则程序执行跳转指令，直接跳到P0接点的指令；按下夹紧按钮X1，程序转到STL S1；STL S1接通，输出Y46，碰到行程开关X62，X62接通，输出Y46指令停止，进行强制转换到SET 20；STL 20接通，当X34、X40、X42、X44、X46、X52、X54、X56全部接通即8个工位同时处于原位时，输出Y42，碰到行程开关X31，X31接通，输出Y42停止，进行强制转换到SET 21；图5.1.3STL S21接通，输出Y43；碰到行程开关X37，输出Y30指令停止，进入延时2秒，延时结束后，T0接通，进行强制转换到STL S22；STL S22接通，执行输出Y20；碰到行程开关X35，输出Y220指令停止，进行强制转换到STL S23；STL S23接通，执行输出Y21；碰到行程开关X36，输出Y21指令停止，进行强制转换到STL S25；STL S24接通，执行输出Y20；碰到行程开关X37，输出Y20指令停止，进行强制转换到STL 25；STL S25接通，执行输出Y21；碰到行程开关X34，输出Y21指令停止，进行强制转换到STL S26；第二节 程序调试程序调试结果如下图以上为程序的调试过程，在经过认真调试后，程序可以实现调整，自动，半自动的工作过程。设计小结本课题主要研究的是PLC控制在组合机床的应用。在领到设计课题后，我从图书馆借了几本相关书籍。还在网上查询了最新组合机床和PLC的发展，初步收集资料，并认真做好了英文翻译。在这段时间里主要是对设计课题组合机床自动控制的认识，以及对如何设计有个明确概念。新学期开始后，正式开始毕业设计，我收集了大量对设计有帮助的信息。综合资料以及本课题的具体要求，确定了控制方案，通过对工艺流程的深入分析，我又进一步确定了单独工作台的工作过程。本课题为刹车上缸盖，采用8工位加工顺序，实现工艺需要，工艺要求有钻孔，扩孔，锪端面止口，切槽，铣，镗，和攻丝。在确定加工顺序后，根据 PLC系统在组合机床应用时的设计顺序，首先确定了输入输出信号，以及其他相关内容，我认真学习了Protel99绘图软件，在熟练操作的基础上，绘制了电气图纸，包括电气原理图（2张），PLC接线图（2张），操作面板图，加工示意图，液压接通表。绘图结束后，认真罗列了输入输出信号，初步学习了可编控制器编程语言。根据输出输出信号和工艺要求的分析，编译出梯形图。完成编译后对程序进行调试。书写毕业论文。在整个设计过程中，主要存在以下几方面的困难：（1）对于设计课题和要求概念不清晰，虽然通过查阅了很多资料，但对设计的具体工艺过程分析不够透彻，在这方面导师给了我很大帮助，由于本课题主要是研究PLC的应用，并不是针对机械加工要求，因此她将具体工件的机械零件图，以及整个机械工艺系统图给我看了看，并耐心地将具体工艺过程进行