多工位组合机床的PLC控制系统

1、毕业设计答辩毕业设计答辩多工位组合机床的多工位组合机床的PLC控制系统控制系统主要内容主要内容 设计总说明 本设计的目的与意义 组合机床的结构布局简图 控制系统的设计方案选择 硬件设计 软件设计 系统的仿真实验设计总说明 PLC控制的多工位组合机床具有价格低、工作效率高、加工精度高等优点，在大批量生产中得到了广泛的应用，并形成了自动加工流水线化生产，它在机械制造行业占据了不可或缺的重要地位。 本设计对多工位组合机床的PLC控制系统进行了详细的设计，具体是把整个控制系统分成机械手取料、钻孔、扩孔、攻丝、机械手卸料等几个模块分别进行分析设计。本设计主要分析了系统的主电路及控制电路，对系统的硬件和软

2、件进行设计。硬件设计主要有对PLC进行选型，分析I/O点数，设计了系统的I/O地址分配表，绘制I/O硬件接线图，电磁阀、液压泵、电机、熔断器等的选型；软件设计主要是设计顺序功能图、梯形图，并绘制顺序功能图和梯形图，最后在实验箱上进行系统的调试，进一步完善系统，最终达到设计要求。本设计的目的与意义 目前一般企业都拥有一定数量的用继电器控制的组合机床。由于继电系统接线复杂，故障诊断与排除困难，并存在以下缺点：触电容易被电弧烧坏而导致接触不良，机械方式实现的触点控制反映速度慢，继电器的控制功能被固定在线路中，功率单一、灵活性差等缺点。相比之下，由于可编程控制器（PLC）具有以下优点：通用性、适应性强

3、。完善的故障自诊能力而且维修方便。可靠性高及柔韧性强等优点，且小型PLC的价格目前也很便宜，在普通机床的控制电路改造中发挥了重要的作用。这不仅可以实现生产过程的自动控制，还可以构成适合工业环境的实时网络。因此要设计多工位组合机床的PLC控制系统。组合机床的结构布局简图控制系统的设计方案选择 （1）在PLC控制系统的硬件设计中工作台的转动和加工工位的刀具转动分别由电机M1 M2 M3 M4控制，冷却装置由电机M5提供动力。 （2）机械手移动和各工位的移动由液压系统控制。 （3）工作台加工时各工位的距离由行程开关控制。 （4）五台电机均采用热继电器实现过载保护。 （5）采用指示灯控制按钮以显示设备

4、运动状态。 （6）主电路及控制电路采用熔断器实现短路保护。 （7）对PLC控制系统的软件设计选择先进行顺序功能表图的设计，其根据组合机床的运动加工过程来设计。 （8）按照设计好的顺序功能表图来设计梯形图，顺序功能表图的每一步都设计一段梯形图。硬件设计 PLC选型 1、模块式PLC功能扩展灵活方便。在点数上，输入点数、输出点数的比例，模块的种类方面选择余地大，且维修方便，一般用于较复杂的控制系统。对于组合机床，输入和输出点数要求选择余地大，扩展灵活方便，因此选用模块式。 2、通常I/O点数是根据被控制对象的输入输出信号的实际需要，再加上10%-20%的余量来确定。由PLC组成的四工位组合机床控制

5、系统有输入信号44个，有40个为开关量，4个为传感器。其中按钮开关20个，行程开关11个，限位开关9个。电控制系统有输出信号27个，其中线圈11个，电磁阀9个，指示灯7个。根据I/O点数的选取原则考虑10%-20%的I/O点数余量输入点数可选取48-52个输出点数可选取30-33个。 3、根据结构选择、I/O点选取及实际PLC机型点数，选用Omron公司 CP1H-X40DR-A 40点CPU单元 DC24V输入 24点输入 16点继电器输出的主机和一个24点的输入16点输出的扩展模块（C40P）这样共有输入点（24+24）输出点有（16+16）。足够可以满足44个输入，27个输出的要求，而且

6、留有一定余量。 I/O硬件接线图 接线图的输入接线方式采用汇点式输入，所有输入点公用一个公共端（COM）；而输出方式采用分组式输出。 主电路图 工作台转动由电机M1控制，钻孔工位由电机M2控制，扩孔工位由电机M3控制，攻丝工位由电机M4控制，冷却装置由电机M5控制，机械手的移动和各工位的移动由液压系统控制。在各电机的控制电路中有熔断器进行短路保护，有热继电器进行过载保护。 电磁阀的选用根据组合机床的工作条件，应遵循经济性、安全性、可用性、可靠性四大原则，所选电磁阀为二位二通电磁阀，电压规格为AC220V，可长时间使用，温度为室温，最终选用ZQDF-15B 86 178 G1/2 内螺纹 不锈钢

7、。 液压泵的选用 选择液压泵：根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。 在组合机床中输出压力要求中压，能进行流量调节，要求效率较高，输出流量脉动一般等，选用YBX-40/25B限压式变量叶片泵。 电机的选用 Y系列电机具有效率高、能耗少、噪声低、振动小、总量轻、体积小、性能优良、运行可靠、维护方便等优点，所以选用Y132M2-2型号的电机 。 熔断器的选用 用于保护电动机的熔断器，首先考虑短路时分断短路电流能力，所以当短路电流较小时，选用RC1A系列；当短路电流较大时，选用RL1系列；当短路电流相当大时，选用有限流作用

8、的RT0或RT12系列。在此机床中短路电流较大，选用RL1-15熔断器。 梯形图设计 梯形图设计分为机械手取料、钻孔、扩孔、攻丝、机械手卸料等几个模块，下面以钻孔进行讲解分析。 当工作台转动到位后，钻孔工位的传感器感应到毛培后，钻孔工位启动，同时用钻头快进限位开关的断开和钻头快进运动的禁止来实现自锁，保护运动的顺序性。然后打开钻头快进限位开关，禁止下一步的运动和断开下一个开关来保证钻头的快进运动，快进到位后触发钻头进给限位开关，实行下一段程序，以此类推逐步实现钻孔运动。扩孔运动、攻丝运动的梯形图设计与钻孔运动的梯形图设计原理一样。软件设计系统的仿真实验 由于实验条件的限制，无法对Omron-CP1H-X40DR-A型号的系统进行模拟仿真，于是将该系统分为五个模块，选其中机械手取料和钻孔两个模块进行CPM2*的模拟仿真。其中的输入（包括开关、传感器等）全部使用实验箱上的开关来代替，输出通过指示灯的亮、灭来实现。 钻孔接线图机械手取料接线图以钻孔实验为例，闭合0002（启动）和0005（2工位传感器）后，指示灯1000（启动）亮，闭合0102（钻头快进限位开关），灯1001（钻头快进）1100（快进电磁阀）亮，闭合0105（钻头进给限位开关）和0008（冷却液开），灯1002（钻头进给）1101（进给电磁阀）亮，灯1001（钻头快进）灭，闭合001