毕业设计终稿汇总

1、上海开放大学毕业设计（论文、作业）毕业设计（论文、作业）题目：PLC在锯床改造中应用分校（站、点）：闵行二分校年级、专业：机械设计制造及其自动化教育层次：开放教育本科学生姓名：彭志宏学 号：1131001254286指导教师：谢森完成日期：2013/11/30 TOC o 1-5 h z 内容摘要和关键词 IAbstract and Key words I HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 文献综述 I HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 一、前言 1 HYPERLINK l bookmark14

2、 o Current Document （一）带锯床逐步占据主导地位 1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document （二）我国锯床的制造水平在逐步提高 1 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document （三）锯床的发展趋势 1 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 二、改造锯床介绍 2（一）锯床功能 2（二）进行改造前锯床具体状况 2.机械组成部分 2 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document .液压组成部分 2.电气控制组成部

3、分 3 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 三、应用PLC对锯床电气部分进行改造 3 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document （一）简介PLC应用 3 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document （二）PLC勺主要功能 4 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document （三）PLC与锯床电气系统原理设计 4 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document （四）工作状态图 4（五）工作电气图

4、 5 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document （六）PLC输入输出分配表 6（七）PLC梯形图 7 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 四、设备改造效果 7 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 五、总结 7附录 7 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 参考文献 13致谢 14内容摘要公司拥有一台GZ4025卧式带锯床，使用了十几年设备比较陈旧，在生产中使用频 率很高，电气用的是继电器控制电路，只能手动、半自动

5、生产，利用PLC对其进行改造, 实现连续自动循环工作，提高设备生产效率。用可编程控制器改造旧锯床电气系统，在现有企业里是非常现实的技术改造方案， 具有投资省、见效快的特点。通过使用PLCC造GZ402外锯床电气系统后，使线路简化， 使联锁保护功能更加完善。同时，由于 PLC勺高可靠性，输入输出部分还有信号指示， 不仅使电气故障次数大大减少，提高了工作效率，而且还给以后维修时准确判断电器故 障的发生部位提供了很大的方便。关键词：锯床PLC 改造AbstractCompany owns a GZ4025 horizontal band sawing machine, the use of the

6、more than ten years equipment is obsolete, use frequency is very high, in the production of electrical with relay control circuit, can only manual, semiautomatic production, using PLC to transform, to achieve continuous automatic work cycle, improve equipment production efficiency.By programmable co

7、ntroller reforming old sawing machine electrical system, is very realistic in existing enterprise technical transformation scheme, has the characteristics of saving investment, fast effect. Transform GZ4025 band sawing machine by using PLC electrical system, make the circuit to simplify, so as to fu

8、rther perfect the interlock protection function. At the same time, because of the high reliability of the PLC, input and output part and indicator, make electrical failure frequency decrease greatly, not only improve the working efficiency, and also later maintenance accurate judgment when electrica

9、l fault location provides great convenience.Key words : Sawing machine ; PLC ; modification文献综述两年多的电大专业课的学习，以及多年的工作实践总结，再结合重庆大学廖常初主 编的跟我动手学FX系列PLC，应用PLC对公司的老锯床进行改造。PLC的应用特点：可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。 PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先 进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用 PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触 器系统相比，电气接线及开关接点已

10、减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。 此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件 中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。配套齐全，功能完善，适用 性强。PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控 制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字 控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使 PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 P

11、LC组成各 种控制系统变得非常容易。易学易用，深受工程技术人员欢迎。PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与 表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的 人从事工业控制打开了方便之门。公司拥有一台GZ4025卧式带锯床，使用了十几年设备比较陈旧，在生产中使用频 率很高，电气用的是继电器控制电路，只能手动、半自动生产，利用PLC对其进行改造， 实现连续自动循环工作，提高设备生产效率。该设备改为PLCI动控制升降及进给；锯架在切削中能保持最适宜的进给力，以达 到最高的切削效率，自动的锯带张紧和锯带导向装置以

12、及切削系统，保证了锯带有较长 的使用寿命和较快的切削速度，并保证对工件进行准确的切削。采用PLCC造金属带锯床后具有结构紧凑、造型美观、加工精度高、工作可靠、噪声低、操作简便、节材和节 能效果显著等特点。经过生产现场实践证明，该锯床改造合理、性能稳定，达到了预期的改造目的。同 时PLC空制系统与液压系统配合，依靠重力和液压缸弹簧恢复力为进给动力，节约能源， 每工作l小时，比原先锯床节电3度，比原先锯床效率提高8倍，节约人工可以一人看五 台，为企业节约了大量的资金。一、前言传统意义上的金属锯切常被认为是简单的切断下料工序。随着现代制造工业朝着高效、高精度 和经济性的方向发展，锯切作为金切加工的起

13、点，已成为零件加工过程中重要的组成环节。锯切可 以节约材料、减少二次加工量和提高生产效率，因此锯床特别是自动化锯床已广泛应用于钢铁、机 械、汽车、造船、石油、矿山和航空航天等国民经济各个领域。（一）带锯床逐步占据主导地位弓锯床、圆盘锯床及带锯床是三种主要锯床形式，其中带锯床正逐步代替传统弓锯床和圆盘锯床而开始占据主导地位。虽然带锯床开发、普及的历史较短，但技术进步显著。上世纪60年代切断150mm勺45号钢需要1520min,今日仅需1.52min, 30多年间效率提高了 10倍。在材料的利 用率方面带锯床也具有明显优势，如切断100mm勺45号钢锯口处，带锯床与弓型锯相比可节约原材料56%与

14、圆盘锯床相比节约原材料高达87.5%。由此可见，带锯床具有切割速度快、尺寸精度高、材料损失小等特点。除此之外，这种锯床适应性广、动力消耗低、操作简便、易于维护并可进行角 度切割，因而获得了越来越广泛的应用。在带锯床中又以双立柱带锯床性能最优。双立柱带锯床采 用双导向柱双液压缸整体锯架结构，运用平行法锯削，刚度持久，保证了锯架工作稳定，提高了锯 带寿命。随着近年我国国民经济的快速发展，带锯床逐渐开始普及，目前已有少数生产厂家通过技 术创新，研制开发了双立柱带锯床。在欧美等发达国家，弓锯床已基本被淘汰，而带锯床迅速普及， 这一趋势在德国尤为明显。以世界头号锯床生产厂家德国贝灵格（BEHRINGER

15、）公司为例，其生产双立柱带锯床的历史已有 20余年，至今已开发近百个型号，达到了很高的技术水平（二）我国锯床的制造水平在逐步提高目前我国锯床制造水平已有了很大程度的提高，提高的途径主要有：锯床用户积极和科研院所 联合，对已有的普通带锯床进行数控化改造；锯床生产商利用可编程控制器实现锯床的自动化或采 用其它改进措施，如国产 GZ402s GZ4032-1锯床等；科研机构对锯床做一定深度的理论研究，如哈 尔滨理工大学的全自动带锯床的模糊控制系统的研究等。制造水平虽有很大程度的提高，但众多的 国内锯床生产厂家，总体又以中低档产品居多，存在设备返修率高和锯口粗糙、加工范围较窄等问 题。如包头某一钢铁公

16、司购置的一台大型锯床，投入使用不久就发生多起故障。由于设备生产商的 检修费用较高，用户又缺少必要的技术手段与资料，导致设备一直不能正常工作。但同样一台先进 的德国锯床使用达十几年却很少出故障，所以锯床返修率高的问题已成为制约许多国内锯床企业发 展的一个重要因素。另一制约因素是对于有色金属及特硬难加工材料的锯切往往依赖于进口国外先 进锯床。所以我国锯床产业急需提高制造档次，向着生产中、高档锯床产品的方向发展。（三）锯床的发展趋势加工精度进一步提高。采用先进的变频电动机驱动、精密的滚珠丝杠传动和激光定位方式，配 以伺服控制的液压系统，由计算机自动在线监控锯切全过程，锯条速度、进给速度、卡紧力均可做

17、 到任意设置、最优化组合，由此提高锯床的加工精度。此外，金属锯切的关键技术点高精度的 切割力控制一直是锯床技术研究的重点，德国贝灵格锯床就很好地解决了这一问题。该锯床可实现 恒定锯切力控制，保证了锯切不规则截面型材的切削率（切割面积/分钟）恒定。该锯床的加工精度也较高，如切割厚材时，每 100mmW割高度的误差仅为 0.1mmo锯床加工高效化、范围扩大化。提 高锯切效率，尤其是提高厚材及硬金属锯切效率，避免锯切成为整条生产线的瓶颈，一直是锯切及 锯床技术领域多年关注的焦点。德国贝灵格锯床锯切不锈钢切削率达48cm2/min。该公司还设计了安装两个锯切系统的锯床，可同时对工件进行两次锯切，从而大

18、大提高生产效率，改善了锯切加工的经济性。锯切范围扩大化已是趋势，如目前我国最大的带锯床G42200型锯床可切割直径为 2m的管料和空心料。德国贝灵格巨型卧式带锯床可锯切达2.5mX2.0m的实心方材，巨型立式带锯床可锯切长达10m的板材及棒材。锯床全数控化、网络化。大型工件的切割过程往往持续数小时，为保证一人多机的生产条件， 提高锯切加工的精度和效率，锯切过程的全数控化势在必行。网络化生产、远程诊断及维护是当今 数控机床的发展趋势，数控锯床也不例外。网络化生产可以使锯切过程与其余环节相联系，提高生 产率，便于企业对各环节实现高效的统一管理。远程诊断和维护更是经济全球化的结果，可以提供 跨国跨区

19、域极为迅捷的设备维护。二、改造锯床介绍公司拥有一台 GZ4025卧式带锯床，使用了十几年设备比较陈旧，在生产中使用频率很高，电气 用的是继电器控制电路，只能手动、半自动生产，利用PLC对其进行改造，实现连续自动循环工作,提高设备生产效率。(一)锯床功能卧式带锯床是一种以双金属带锯条作为切削工具，能切割金属材料的锯切设备，主要用于黑色 金属的方料、圆料及各种型材的切割，亦可用于切割有色金属及非金属材料。由于带锯切口窄，切 削效率高，因此能耗小，材料浪费少。是一种具有显著节能、节材效果的高效切割设备。(二)进行改造前锯床具体状况.机械组成部分(1)床身、工作台：床身采用焊接箱式结构，主要用以支撑其

20、他部件，内腔间作液压油池，工 作台为铸件，用以承料，安装夹紧装置及锯架。(2)主传动装置：主传动采用蜗轮传动方式，由电机、蜗轮变速箱、锯轮箱及锯轮组成。主要 用以传递扭矩，驱动带锯条回转，以便实现切削运动。通过变换皮带轮上的皮带位置，可以变换三 档速度，以便适应不同材料的锯切。(3)锯带张紧机构：是由从动锯轮、滑座、滑块和丝杆、螺母组成，通过移动从动轮使带锯条 得以张紧，保证带锯条与锯轮的轮缘之间形成一定的压力，产生足够的摩擦力来带动锯条作回转运 动，实现切削运动，张紧力有大小可以通过调整测力扳手来确定。(4)工件夹紧机构：工件夹紧采用液压夹紧。是以油缸替代丝杆和丝杆螺母，并通过按钮和电 磁阀

21、进行操纵，实现工件的夹紧与松开。(5)锯带导向装置：由左、右导向臂及导向头组成，导向头则由导向滚轮及导向块组成，主要 用来将带锯条扭转一定角度使之与工作台面垂直，保证锯条的正确位置，提高切割精度。(6)冷却系统：是由冷却液箱、冷却泵、管道、阀及喷嘴组成，用来保证对切削区域供给充足 的冷却液，以提高切削效果和锯带的使用寿命与切削断面精度，同时还有利于清除齿上的切屑。(7)承料架：是由滚轮、支架及送料机构组成，送料机构是由送料电机、蜗轮箱、链条和链轮 组成。使用时，必须与主工作台面平行且其中心线应与夹紧钳座的中心线对齐，以保证正常切削精 度。.液压组成部分液压系统压力一般为 2.5-3.5mpa

22、,其大小可以通过齿轮泵上的溢流阀进行调整，压力大小可从 压力表上读出。进给速度由操纵面板上调速阀手柄调节，实现无级调速，锯架的快退与工进和工件 夹紧，松开等一系列操作均由面板上的相应按钮并通过电磁阀来控制。为了保证锯架进给平稳，在 进给油缸的下端盖内安装有一个单向阀，以便使进给时产生一定的背压，以起到平衡锯架的作用。 液压油一般选用 20#或30#夜压油。液压原理图.电气控制组成部分（1）电气系统是传统继电器控制电路，由电气箱、操纵盒及行程开关组成，用来控制机床各 部分动作执行元件（油缸），使之按一定的工作程序有序地动作来实现正常的切削循环，并对机床 实施保护，避免发生设备事故。（2）电气操作

23、说明电气控制元件除行程开关、过载保护开关和电磁阀外，所有操作按钮都集中在操作面板上，操 作时只需按一定的程序按下相应的功能按钮即可进行正常工作，每个按钮都有相应的功能指示标牌 指示。按下带红色蘑菇按钮即可实现机床总停。锯架抬起的高度可由固定在立柱顶端的行程开关碰 杆进行调整，从而达到所需高度。三、应用PLC对锯床电气部分进行改造（一）简介PLC应用输入/输出（I/O）接口 I/O接口是PLC与工业现场的输入输出设备之间的连接部件，包括数字I/O和模拟I/O两种。I/O接口一般都具有光电隔离和滤波部件，其作用是把PLC与外部电路隔离开，以提高PLC的抗干扰能力。PLC采用扫描工作方式，通过“采集

24、输入量，执行程序，输出控制量”的 循环扫描方式实现程序的运行，扫描就是从第一条指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程 序存储的地址号执行指令， 直至最后一条指令，然后再从头开始扫描，如此循环。从“输入采样执行程序输出刷新”所用的时间称为一个扫描周期。.输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式按顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入状态寄存器中，接着进入程序执行阶段，在程序执行阶段或输出阶段，即使输入状态发 生变化，输入状态寄存器中的内容也不会改变，输入状态的变化要到下一个扫描周期的输入采样阶 段才能被读入。.程序执行阶段在程序执行阶段，PLC对程序按顺序逐行进行扫描并执行，在梯

25、形图中，程序总是按先上后下，先左后右的顺序进行，CPUa行程序时根据输入状态寄存器中的内容按用户编好的程序要求进行运算处理，运算结果存入输出状态寄存器中，在这个阶段CPU与输入输出端的状态无联系。.输出刷新阶段当程序执行完毕后，输出状态寄存器中的内容转存到输出锁存器输出，驱动外部负载。由于PLC对输入状态的采样只在输入采样阶段进行，当PLC进行程序执行阶段后输入端的状态变化CPU无法读取，要到下一个扫描周期开始的输入采样阶段才会被CPU读取到，输出端的状态刷新也是同样道理。这样当PLC采用了集中输出的方式时，如果程序较长，则程序运算时间相对较长，导致一个扫描周期就比较长，这样就会影响CPUt输

26、入输出的速度。对于 I/O点数少的小型PLC, 一般程序也不会太长，影响较小，但对于 I/O点数多的大中型 PLC,其控制能力强，用户程序 也较长，这时为提高系统的响应速度，可以采用定期输入采样，输出刷新或采用中断方式来提高响 应速度。（二）PLC的主要功能.条件控制可编程序控制器设置了与（AND、或（OR、非（NOT等逻辑指令，能处理继电器触点的串联、并联、串并联等各种连接。因此，它可以替代继电器进行开关控制。.定时计数控制可编程序控制器为用户提供了若干定时器/计数器，并设置了定时/计数控制指令。定时器/计数器的设定值可在运行中被读出或修改，使用灵活，操作方便。程序投入运行后PLC将根据用户

27、设定的定时值/计数值对某个操作进行定时 /计数控制，以满足生产工艺要求。.步进控制PLC提供了若干个移位寄存器，可用于步进控制，即在上道工序完成后，再进行下 一道工序。目前，有些型号的 PLC还专门设置了用于步进控制的步进指令和鼓形控制器操作指令， 编程和使用极为方便。因此，更容易实现步进控制的要求。. D/A、A/D转换目前大多数 PLC均具有D/A、A/D转换功能，以实现对模拟量的控制和调节。.数据处理目前有些 PLC具有数据处理功能，它具有并行运算指令，能进行数据并行传送和BC加的加、减、乘、除等运算，还可以用数据存储器进行间接寻址，有些PLC通过接口还可以与打印机相连，打印出程序和有关

28、数据及梯形图。.通讯联网目前，PLC采用了通讯技术，可以进行远程的I/O控制，多台PLC之间可以进行同位连接，PLC可以与上位计算机进行连接，接受计算机的指令，并将执行结果通知计算机。PLC在通讯系统中一般采用 RS-232或RS-422接口。.监控PLC配置了较强的监控功能。它能记忆某些异常情况，或在发生异常情况下自动中止运 行。在控制系统中，操作人员通过监控命令可以监视有关部分的运行状态。（三）PLC与锯床电气系统原理设计该机床改造后由液压、电气、机械三者联合控制机床，锯架的升降，工作进给，锯条张紧，夹 压工件，锯条导向均采用液压实现，由 PLC控制各电机、电磁阀工作。分别设置上限位、下限

29、位、 导向臂限位保护；锯条断带保护；手动、半自动、全自动控制。同时考虑设备的安全、可靠、稳定 运行，利用PLC实行联锁控制保护功能。（四）工作状态图锯头快速后退;后退到位虎钳前松后紧;检测到位后虎钳送料前进;前进到位前虎钳夹紧;夹紧到位后虎钳放松;放松到位后虎钳后退;后退到位进入下一个循环（五）工作电气图锯床原先用的是传统继电器控制线路，传统继电器控制线路中，要完成一项控制任务是由导线将电气元件连接起来，通过中间环节（继电器控制线路）来实现的，这样的系统我们称之为继电器 控制系统。随着电气设备日新月异的发展，尤其是电子计算机的迅速发展 ，工业生产自动化控制系统中所有设备发生了深刻的变化，PLC

30、（可编程序控制器）就是这种变革中的产物。它是取代传统继电器控制系统的新型工业控制系统，并且有着不可比拟的优点。继电器控制系统通过许多继电器，采用硬接线的方式来完成控制功能。其接线多而复杂，体积大、功耗大，系统已经确定，不易改变或增加其功能。另外，继电器触点数目有限，每支只有几对 触点，因此灵活性和扩展性很差。而PLC控制系统采用存储器逻辑，通过编制的程序（软接线方式） 来实现控制功能，只需改变存储在存储器中程序就能改变其控制逻辑。其接线少、体积小，并且PLC中每支软继电器的触点数目在理论上无限制，因此其灵活性和扩展性很好。当电源接通时，继电器控制线路中各继电器都处于受约状态。而PLC控制系统中

31、，各继电器都处于周期性循环扫描接通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通的时间是短暂的。继电器控制系统依靠触点的机械动作实 现控制，工作频率低，触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外 ，机械触点还会出现抖动的问 题。而PLC控制系统由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。并且，PLC内部还有严格的同步，不会出现抖动问题。继电器控制系统使用了 大量的机械触点，连线多而复杂，触点开闭时受到电弧的损害，并有机械磨损，寿命短，可靠性和 可维护性很差。而 PLC控制系统采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小，寿命长，可靠性很高。并

32、且其内部具有自诊断功能，易于维护。使用继电器控制系统完成一项控制工程，其设计、施工和调试必须依次进行，周期长，且修改困难。而用 PLC控制系统完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计 （包括梯形图设计）可以同时进 行，周期短，且调试、修改都很方便。将继电器电路原理图中的中间继电器、时间继电器确定为 PLC的内部辅助继电器 M（或称位存储器）和定时器To老设备继电器控制系统的中间继电器越多，用PLC代替越经济。根据继电器控制电路中的输入、输出器件分类列表、输入点分配图和连接图、输 出点分配图和连接图，列出继电器控制系统与 PLC控制系统器件对照表。进而编制出PLC控制系统

33、梯形图，并写出相应的梯形图指令表随着微电子技术日新月异的发展，可编程序控制器产品技术不断成熟，其低价性和高可靠性尤为突出。PLC控制代替继电器控制已是大势所趋，成为工业自动化控制领域中的首选。电气原理图（六）PLC输入输出分配表PLC输入输出分配表在舁 厅PI/O号信号定义元件在舁 厅PI/O号信号定义元件1X0000自动/手动SB41Y0000计数PC )2X0001锯带启动/自动启动SB52Y0001计数复位PC3X0002锯带停止/自动预停SB63Y0002锯带KM1/34X0003回原点SB74Y00035X0004紧停SB25Y0004锯架下降YV16X0005手动锯架上升SA1-16Y0005锯架上升YV27X0006手动锯架下降SA1-27Y00068X0007手动后钳口前进SA2-18Y0007后钳口前进YV49X0010手动后钳口后退SA2-29Y0010后钳口后退YV510X0011手动后钳口夹紧SB810Y0011后钳口夹紧YV611X0012手动前钳口夹紧SB911Y0012前钳口夹紧YV712X0013锯架上升到位SQ312Y0013报警HA13X0014锯架下降到位SQ413Y0014锯带已运行HL314X0016送料前进到位14Y0015已回原点HL415X0017送料后退到位