木工锯片磨削机PLC程序控制系统设计

本科毕业设计（论文）木工锯片磨削机程序控制系统设计学院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：评阅教师：完成日期：-PAGEII--PAGEI-摘要随着我国锯木市场的蓬勃发展，硬质合金圆锯片大受欢迎，而锯齿的磨削一直是由专业技术人员靠经验完成，精度不够高，效率比较低，于是锯片磨削机应运而生，它是一种对圆锯片进行磨削加工的机器，是机械与自动化结合的典型产物，具有中国企业智能化发展的典型特征。运用数控技术，将具有控制功能的PLC引入机械加工中，使高精密的磨削技术成为轻而易举的事，能使锯片保持精确而锋利的齿型，并减少人工和时间上的浪费，大大提高了工作效率。根据磨削锯齿的角度，锯片的磨削可以分为磨削锯齿的前角、后角、侧角。根据此分类锯片磨削机可分为前角磨齿机、后角磨齿机和侧角磨齿机。本文主要研究其中的侧角磨削机——锯片侧角磨削机。文章介绍了合金圆锯片磨削机及其数控机床在国内外的现状及其发展趋势,详细的论述了锯片侧角磨削机的工作原理和锯齿刃磨技术。通过对锯片侧角磨削机系统的分析，了解了单齿磨削工艺流程和自动磨削工艺流程。通过对锯片侧角磨削机机械装置和工艺流程的研究设计了PLC核心控制系统、人机界面及两者间的通讯，控制系统的设计介绍了整个控制系统的硬件构造和电气连接。系统的软件设计部分介绍了PLC关键程序和人机界面的设计。文章的最后讨论了该控制系统的不足和改进方向，并对锯片侧角磨削机的前景作了展望。关键词：硬质合金圆锯片；磨削机；PLC；人机界面-PAGE37-WoodworkingsawbladegrindingmachinecontrolsystemdesignAbstractWiththeincreasingdevelopmentofthewoodworking,metalcircularsawbladehasbeenwidelyused,Butthesawusedtobegrindedbyprofessional,it.Isinefficientandlowoftherequireprecision.Sosawbladegrindingmachinehasbeeninvented.Itisakindofmachinewhichisusedtogrindtheroundsawblades.Itisthetypicalproductofthecombinationofmechanismandautomation,representingtheuniqueintellectualizationofChinesecorporations.WiththenumericalcontroltechnologyandaddingthePLCwhichhavecontrolfunctiontothemachine,itcaneasilyapplytotheindustrialprocessandalsohelpthebladesmaintainapreciseandsharpsawtooth.Thepointisthatitcancutthewasteofmanualworkandsavemoretime,makingtheprocessmuchmoreefficiently.Accordingtotheanglesgrinded,thegrindingcanbecategorizedintothreekinds:grindingthefrontangle,grindingthesideangleandgrindingthesideangle.Andfromthis,themachinecanbeclassifiedintofrontanglegrindingmachine,sideanglegrindingmachineandsideanglegrindingmachine.Thisdesignprojectforgraduationwillfocusonthesideanglegrindingmachine.Theessaywillintroducethedevelopmentoftheroundsawbladegrindingmachinehomeandabroad,analysetheworkingprincipleandtechnologicalprocessofthesideanglegrindingmachine.Itwilldesignthecorecontrollingsystemofthemachineonthebasisofstudyingthemachinerydeviceandtechnologicalprocess.Afterthat,theessaywillintroducethehardwarestructureandthesoftwaredrivingmoduleofthewholecontrollingsystem.Theessaydiscussthedefectsofthedesignandtheprospectofthesideanglegrindingmachineintheend.Keywords：metalcircularsawblade；grindingmachine；PLC；man-machineinterface目录摘要 IAbstract II1.绪论 11.1数控技术的发展 11.1.1数控技术的基本概念 11.1.2数控技术的发展趋势 11.1.3我国数控技术历程和现状 21.2锯齿磨削的现状 31.2.1锯齿磨削的现状 31.2.2锯齿磨削机的现状与发展前景 31.3研究内容和主要工作 42硬质合金锯片刃磨工艺流程分析 52.1锯片侧角磨削机工艺流程分析 52.1.1总体功能概述 52.1.2设定功能 62.1.3手动功能 72.1.4自动功能 73锯片侧角磨削机硬件设计 83.1硬件部分总体分析、设计 83.2控制核心PLC选型 83.2.1控制点确定 83.2.2PLC选型 93.3其它硬件的选型、设计 114.锯片侧角研磨机软件设计 134.1PLC软件设计 134.1.1编程软件选型及介绍 134.1.2PLC程序设计 144.2人机界面软件设计 214.2.1软件选型及介绍 214.2.2人机界面功能需求分析 224.2.3人机界面详细设计 235锯片侧角磨削机控制系统总体调试 315.1PLC程序调试 315.2人机界面调试 31总结 33致谢 34参考文献 351.绪论1.1数控技术的发展1.1.1数控技术的基本概念数控又称数字控制是综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域最新成果而形成的一门边缘科学技术。在现代机械制造领域中，数控技术已成为核心技术之一，是实现柔性制造、计算机集成制造、工厂自动化的重要技术之一。数控技术较早地应用于机床装备中，所以现在数控技术具体指机床数控技术。[1]1.1.2数控技术的发展趋势在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展，提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，其技术范围覆盖很多领域：①机械制造技术;②信息处理、加工、传输技术;③自动控制技术;④伺服驱动技术;⑤传感器技术;⑥软件技术等。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。[2]1.高速、高精度化高速切削加工不仅可以提高生产效率，而且可以改善加工质量，所以自20世纪90年代初以来，便成为机床技术重要的发展方向。各国相继推出了许多主轴转速10000r/rain至60000r/min以上的加工中心和数控铣床。高速切削加工正与硬切削加工、于切削和准干切削加工以及超精密切削加工相结合;正从铣削向车、钻、镗等其他工艺扩展;正向较大切削负荷方向发展。[3]2.智能化、开放式、网络化2l世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电动机参数的自适应运算、自动识别负载、自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、specidRepons综述能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。[4]3.环保化随着人们环境保护意识的加强，对环保的要求越来越高。不仅要求在机床制造过程中不产生对环境的污染，也要求在机床的使用过程中不产生二次污染。在这种形势下，装备制造领域对机床提出了无冷却液、无润滑液、无气味的环保要求，机床的排屑、除尘等装置也发生了深刻的变化。上述绿色加工工艺愈来愈受到机械制造业的重视。[5]4.采用五轴联动加工和复合快速力采用五轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅粗糙度好，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台五轴联动机床的效率可以等于2台三轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢工件时，五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。但过去因五轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比三轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了五轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现五轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小，因此促进了复合主轴头类型五轴联动机床和复合加工机床(含五面加工机床)的发展。1.1.3我国数控技术历程和现状1、我国数控技术发展现状及问题我国数控技术起步于20世纪50年代末期，经历了初期的封闭式开发阶段，“六五”、“七五”期间的消化吸收、引进技术阶段，“八五”期间建立国产化体系阶段，“九五”期间产业化阶段，现已基本掌握了现代数控技术，建立了数控开发、生产基地，培养了一批数控专业人才，初步形成了自己的数控产业。目前，较具规模的企业有广州数控、航天数控、华中数控等，生产了具有中国特色的经济型、普及型数控系统。经半个世纪的发展，产品的性能和可靠性有了较大的提高，逐渐被用户认可，在市场上站稳了脚跟。但是由于系统技术含量低，产生的附加值少，不具备与进口系统进行全面抗衡的能力，只在低端市场占有一席之地，还不能为我国数控产业起到支撑的作用，与国外相比，还有不小的差距。主要问题有以下几方面：低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销；高技术水平、全功能产品主要靠进口；配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。1.2锯齿磨削的现状1.2.1锯齿磨削的现状随着我国木材加木工业的不断发展，各木材制造生产厂商不断涌现，对硬质合金锯片的需求量不断增加，因而硬质合金锯片的市场潜力很大，许多锯片专业生产厂商都在不断更新设备，以提高生产效率和增加经济效益。然而，在实际锯材生产中，由于磨削技术水平低和使用不当，往往使锯片达不到工艺质量要求，使用寿命不到设计的一半。这不仅仅影响产品质量，而且增加了费用支出。通常锯片的磨削工作是由维修工完成的，由于这项工作技术性很强，又属于辅助工序，而且操作时间不固定，因此磨削工作往往是锯材加工生产管理中比较薄弱的环节。1.2.2锯齿磨削机的现状与发展前景鉴于锯片磨削比较困难，需要专业人员进行，磨削不好不但起不到提高工作效率，提高加工质量的效果，还将直接影响到锯片使用寿命。同时，为了降低加工成本，提高效率，更考虑到数控技术发展的大趋势，锯齿磨削机产生了。采用PLC作为控制核心，能够充分利用其丰富软件功能来达到控制目的，从而克服原控制部分因由传统的继电器和接触器组成，触点多、线路复杂而带来的种种弊端。锯齿磨削机的产生极大的提高了效率，但是，在我国，由于人力资源丰富，最主要是磨齿机价格比较高，初期投资比较大，锯齿的磨削要几台机器来完成，集成度不够高，这些因素直接影响到了磨齿机的推广与应用。所以目前为止磨齿机的应用还是比较局限的。另外一方面，目前所用的锯齿磨削机主要来自进口，我国在该方向上的研究比较少，技术不够成熟，虽然也有厂家生产出了技术含量很高的机器，但是受长期进口的影响，采用国产磨削机的还是比较少。[6]从现在存在的问题来看，我国锯齿磨削机的研究需要解决以下几个方面的问题，以便达到广泛应用，提高效率，精度，取代进口的目的。第一，精度上要加强，达不到精度要求的机器没有实用性。第二，降低成本，当然这不能通过降低质量来实现，国产机器本来在质量上就不比别人强，如果质量上有问题，那就彻底没有了市场。第三，提高集成度，目前多采用多台机器磨削锯齿，我们可以想办法用一台机器来代替，从而降低成本，提高简洁性和实用性。[7]1.3研究内容和主要工作基于锯齿磨削机的市场需求和发展前景，以及数控技术的发展趋势，我们决定对锯齿磨削机进行研究，锯齿磨削机是一种特殊的数控机床，用于磨削硬质合金锯片，磨削机根据磨削角度分成三种：锯片前角磨削机、锯片侧角磨削机和锯片后角磨削机。本文针对其中的一种——锯片侧角磨削机的控制系统进行研究。主要完成以下工作：⑴研究国内外数控技术的发展状况，了解锯片磨削机的产生背景，现状和发展前景。⑵深入研究锯齿磨削的工艺流程，分解其动作步骤，作为锯片磨削机自动执行的依据。⑶对锯片侧角磨削机控制系统进行硬件部分的总体分析，确定控制点，完成控制核心PLC以及其他硬件的选型。⑷完成PLC主要程序的设计。⑸完成人机界面的设计（由于我们的主要工作是研究该控制系统，所以不开发人机界面，而选用Hitech公司的PWS500系统进行设计）。⑹硬件设备的连接与调试。⑺软件部分的调试。⑻研究总结，不足分析与展望

2硬质合金锯片刃磨工艺流程分析2.1锯片侧角磨削机工艺流程分析2.1.1总体功能概述锯片侧角磨削机主要用来磨削锯齿的侧角（水平面），要完成这一任务侧角磨齿机必须有以下功能：[8]（1）手动功能：主要用来调试拨齿、夹片、进刀、砂轮/水泵、磨进、磨退、是否按设定的正常运行。[9]（2）设定功能：主要用来设定总齿数、水口槽数、AC距离、OA速度进、BA速度磨进、AB退速度、AO退速度、拨齿时间、磨削次数、OA距离、AB距离等参数。（3）自动功能：用来自动完成圆锯片的锯齿侧角磨削过程。根据锯片侧角磨削机的手动、设定、自动功能可以把侧角磨齿机的操作面板分为显示界面、电源指示灯、手动\设定按钮、自动按钮、急停按钮、启动按钮，如图2-1所示。侧角磨齿机的总体功能图如图2-2所示：图2-1操作面板图2-2总体功能图2.1.2设定功能首先，我们看看磨削走向，坐标设定图，如图2-3。单齿磨削流程：[10]（1）固定锯片；（2）系统复位，砂轮回原点；（3）设定各种磨削参数；（4）启动砂轮和水泵；（5）上片；（6）砂轮按设定好的OA速度磨进至C点；（7）再按照已设定的BA速度磨削锯齿到A点；（8）按照AB速度磨退至B点；（9）再按BA速度磨进至A点；（10）重复8、9步直到达到要求；（11）磨退至C点。图2-3磨削走向，坐标设定在设定功能下我们可以按照要求完成以下几个参数的设置：总齿数：指圆锯片要磨的锯齿总数；消音槽数：指在圆锯片开的消音槽的个数，均匀分布。注意消音槽两边的齿要多磨一次，安装锯片时要注意水口槽；AC距离：指砂轮磨退时后退的距离(一般不退回原点)；OA速度进：指砂轮磨进时的速度(还没有到合金的速度)；BA速度磨进：指砂轮磨合金时的进的速度；AB退速度：指砂轮磨合金时的退的速度；AO退速度：指砂轮磨退时的速度(退出合金后的速度)；拨齿时间：指拨动锯齿的时间（一般比实际时间长一点）；磨削次数：指磨一个锯齿的次数；OA距离：指原点到合金里面的距离；AB距离：指要磨合金的距离。2.1.3手动功能手动功能是为了完成调试拨齿、夹片、进刀、退刀、砂轮、水泵、磨进、磨退是否按设定的正常运行。其中：[11]拨齿——为了完成锯齿的自动磨削，势必在一个齿磨完之后自动换齿去磨下一个齿，由此设计一个拨齿机构，通过气动装置在每次磨完一个齿之后换齿。夹片——在磨削的时候要为使锯齿片固定，需要一个夹片的装置，在磨完一个齿的时候，需要夹片装置松开，以便换齿。砂轮开（关）——在手动状态下砂轮的开和关可控。水泵开（关）——在手动状态下水泵的开和关可控。2.1.4自动功能“自动”按钮是用来自动完成一个圆锯片的所有锯齿的磨削过程。在自动状态下按其他按钮无效，只有按“急停”按钮才有效。3锯片侧角磨削机硬件设计3.1硬件部分总体分析、设计通过前文对锯片侧角磨削机的工艺流程分析知道，我们的主要控制点有：用于压片、拨齿、上片的三个气动阀，控制砂轮启停的继电器，控制的水泵启停的继电器，控制异步电机启停的信号线等。这些控制点都是开关量，由PLC发出开或关的指令信号来控制它们。[12]系统总体的框架如图3-1所示：图3-1锯片侧角磨削机系统框图PLC是整个控制系统的硬件核心，下面我们对PLC进行选型。3.2控制核心PLC选型3.2.1控制点确定为了确定PLC的容量，方便选型，我们需要对控制点进行分析，把I/O点数数出来。通过前面的分析，我们知道我们的控制对象是锯片侧角磨削机，控制范围包括用于夹片、拨齿、上片的三个气动阀，控制砂轮的继电器，控制水泵的继电器，交流接触器，控制异步电机的信号线等。根据系统I/O控制点，作出详细的I/O点数分配表，如表3-2所示：表3-2I/O点数分配信号作用输入信号控制输出过程电源启动限位开关磨刀在初始点磨削到位砂轮在初始点模件旋转到位完成I0I1I2I3I4I5I6I7开砂轮水泵磨刀进磨削磨刀退磨齿旋转磨进/磨退Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q73.2.2PLC选型随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多。近年来，从国外引进的PLC产品，国内厂家组装或自行开发的产品已经有几十个系列，上百个型号。PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有不同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。PLC的选择应包括机型选择、容量选择、I/O模块选择、电源模块等几个方面，我们这里分别介绍并对我们的系统进行PLC的选型。[13]机型选择机型选择的基本原则是在功能满足要求的前提下，保证可靠、维护使用发表改变以及最佳的性价比。具体应该考虑：结构上合理，安装要方便，对于复杂高要求的系统一般选择模块式PLC，否则选整体式，价格比较低；功能上要相当，对于开关量控制的设备，一般的小型PLC即可，而不应该去选择增强型功能的PLC；机型上应统一，一个企业用的PLC型号最好统一，方便互用；是否在线编程，这要根据被控设备工艺要求来决定，工艺不常变动的设备，应选用离线编程的PLC，反之用在线；是否满足响应时间的要求；对联网通信功能的要求，看是否需要纳入工厂自动控制网络决定。容量选择PLC的容量指I/O点数和用户存储的存储容量（字数）两方面的含义。在选择PLC型号时不应盲目追求过高的性能指标，但是在I/O点数和存储器容量方面除了要满足控制系统要求外，还应留有裕量，以做备用或系统扩展时使用。I/O点数通常可按实际需要的10~15%考虑裕量。存储器一般可按照实际需要的25~30%考虑裕量。[14]I/O模块的选择I/O部分的价格占PLC价格的一半以上。不同的I，O模块，其电路和性能不同，它直接影响着PLC的应用范围和价格，应根据实际情况合理选择。根据以上标准，考虑到我们的控制系统都是开关量的控制，可以考虑小型PLC，该系统有8个输入点，8个输出点。再结合市场情况，考察PLC生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，我们选择了工作稳定、可靠、抗干扰性能好且性价比较高的台达DVP32ES型PLC。其基本性能有：输入16点,输出16点，辅助继电器一般用512点M0–M511，程序容量：内置RAM存储器(1808步)，命令种类基本命令(顺序命令)32个(含步进阶梯命令)，输入/输出控制方式结束再生方式，演算控制方式内存程序‧往返式来回扫瞄方式，程序语言指令加阶梯图定时器100ms64点，计数器112点。图3-3是PLC外部接线图：图3-3PLC外部接线图3.3其它硬件的选型、设计我们这里主要介绍一下步进电机的选择及PLC控制步进电机的方式。（1）在这个系统中选用和步进电机配套的SH-2H090MH型步进电机驱动器。该驱动器需要5V电源和的60V交流电源，整台机子用的是380V交流电。其中包括报警灯等已用了交流380V转换成交流220V的变压器，这里还用了一个交流220V转交流60V的变压器。如果要改变步进电机的转向，另外有两个控制信号，一个是驱动步进电机运转的信号，一个是控制步进电机方向的信号。在步进电机驱动器1中选用Y6作为控制信号，Y7作为方向控制信号。A,A`，B,B`用来连接步进电机，不同的组合能使步进电机产生不同转向，接线如图3-4所示：[15]图3-4步进电机驱动器连线图（2）PLC控制步进电机的方式：PLC控制步进电机系统的示意图如图3-5所示。在控制面板上设定移动距离、速度和方向等参数。PLC读入这些设定值后，通过运算产生脉冲、方向信号，控制步进电机的驱动器，达到对距离、速度、方向控制的目的。图3-5PLC控制步进电机系统示意图根据磨削机控制性能的要求，结合使用元器件的特性，所设计的锯片侧角磨削机控制系统的外部电路电气连接图如图3-6所示：图3-6锯片侧角研磨机系统电气连接图4.锯片侧角研磨机软件设计4.1PLC软件设计4.1.1编程软件选型及介绍PLC是专门为工业自动控制而开发的装置，主要使用对象是广大工程技术人员及操作维护人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，PLC通常不直接采用微机的编程语言，而常常采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程。为电子技术所以领域制定全球性标准的世界性组织IEC（国际电工委员会）于1994年5月公布了可编程控制器标准（IEC1131），该标准鼓励不同种类的PLC制造厂商提供在外观上和操作上相似的指令。该标准中定义了5种PLC编程语言的表达方式：[16]梯形图LAD（LadderDiagram）；语句表STL（StatementList）；功能块图FBD（FunctionBlockDiagram）；结构文本ST（StructuredText）；顺序功能图SFC（SequentialFunctionChart）其中，梯形图是在传统的电器控制系统电路图的基础上演变而来的，在形式上类似于电器控制电路，由触点、线圈和用方框表示的功能块等组成。所以梯形图成了使用最广泛的PLC图形编程语言。它的主要特点有：PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，但是他们不是真实的物理继电器（即硬件继电器），而是软件中使用的编程元件。每一编程元件与PLC存储器中元件映像寄存器的一个存储单元相对应。以辅助继电器M0为例，如果对应的存储单元为0状态，梯形图中M0的线圈“断电”，其常开触点断开，常闭触点闭合，称M0为0状态，或者称为OFF。反之为1状态，或ON。根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的ON/OFF状态，称为梯形图的逻辑解算。逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左到右的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次的使用。输入继电器的状态唯一地取决于对应的外部输入电路的通断状态，因此在梯形图中不能出现继电器的线圈。4.1.2PLC程序设计应用程序的设计是PLC控制系统设计的核心。要设计好PLC的应用程序，首先必须充分了解被控对象的情况，诸如生产工艺、技术特性、工作环境，及其对控制的要求等。据此，设计出PLC控制系统，包括设计出控制系统图、选出合适的PLC型号、确定PLC的输入器件和输出执行器、确定接线方式等，这些内容在前面已经分析过了。本章就是在上述工作的基础上，详细介绍PLC应用程序的设计。[17]与一般的计算机应用程序设计类似，PLC的应用程序设计是根据控制系统硬件结构和工艺要求，在软件系统规格书的基础上，使用相应的编程语言，对用户控制程序的编制和相应文件的形成过程。设计流程应该包括：（1）熟悉被控对象；（2）熟悉编程器和编程语言；（3）参数表的定义；（4）程序框图的设计；（5）程序的编写；（6）程序的调试；（7）程序说明书的编写。前三步已经完成，程序框图我们只把其中最重要的部分——自动执行过程的部分画出框图，还有两个部分是设定/手动，可以在程序开始后复位，然后选择程序走向即可。那两个部分用于调试，故障的时候，平时都是自动执行。图4-1是自动执行部分的流程图：图4-1自动磨削流程图下图4-2为设计程序图4-2PLC控制梯形图程序下表4-3为PLC控制指令表4-3PLC控制指令程序地址指令操作数0LDM0.01ANDI0.02ANDI0.33ANDI0.54SM0.15RM0.06LDM0.17ANDI0.18SM0.29SM0.510RM0.111LDM0.212ANDI0.213SM0.314RM0.215LDM0.516ANDI0.317SM0.418RM0.319LDM0.520ANDI0.421SM0.622RM0.523LDM0.624ANDI0.525SM0.726RM0.627LDM0.728CDC029LDM0.430ANDM0.731ANDC032SM1.033RM0.434RM0.735LDM0.136ANDI0.637SM0.238SM0.539RM0.140LDM0.441ANDM0.742ANIC043SM1.144RM0.445RM0.746LDM1.147ANDI0.748SM0.049RM1.150LDM0.051SCC0C#352LDM0.153OUTQ4.054OUTQ3.755LDM0.256OUTQ4.157LDM0.358OUTQ4.259LDM0.560OUTQ4.361LDM0.662OUTQ4.463LDM1.064OUTQ4.565LDM1.166OUTQ4.667END至此，PLC软件设计完成，调试将在下一章讨论。4.2人机界面软件设计4.2.1软件选型及介绍人机界面是新一代高科技可编程终端，专为PLC而设计的互动式工作站，具备与各品牌PLC连线监控能力，适于在恶劣的工业环境中应用，可代替普通或工控计算机。[18]人机界面的主要功能有：①设计者可根据需要编辑出各种画面，实时显示设备状态或系统的操作指示信息。②人机界面上的触摸按键可产生相应的开关信号，或输入数值、字符给PLC进行数据交换，从而产生相应的动作控制设备的运行。③可多幅画面重叠或切换显示，显示文字、数字、图形、字符串、警报信息、动作流程、统计资料、历史记录、趋势图、简易报表等。本控制系统选用了Hitech公司的PWS500系统人机界面，Hitech_ADP3.2.03是Hitech的PWS500系统人机界面与SoftPanel的应用开发程序。具有使用简单、组态方便、交互性好，抗干扰能力强，通信可靠性高、自动化程度高，操作简单方便，故障率低，寿命长，维修量少等优点。Hitech_ADP具有强大的网络通信功能，只要在组态时选择好PLC类型和通信参数，并在监控画面的控件属性中设置正确的PLC位地址或字地址，人机界面工作时就能通过不同PLC的通信协议与PLC建立连接。表4-4是该人机界面的主要参数：表4-4人机界面主要参数显示屏类型颜色背光点阵尺寸显示调整单色STNLCD黑白黄-绿LED160x803—(对角线)对比度(背面VR调整)CPUFLASH存储器(全部/用户)电池备份存储器(全部/用户)触摸屏Intel801881024K/640K无16键按键;寿命1百万次I/O通讯接口打印口COM2(RS232,RS422,RS485)X电气电源功耗RF辐射24VDC∮10%小于12WCISPR22,ClassA4.2.2人机界面功能需求分析根据前面对工艺流程的分析，以及用户的需要，锯片侧角磨削机的人机界面要解决以下几个方面的需求：能够完成设定、手动和自动三种状态的选择；能够在设定里完成以下磨削参数的设定：AB距离、OA距离、磨削次数、拨齿时间、AO退速度、AB退速度、BA速度磨进、OA速度进、AC距离、消音槽数、总齿数；在手动状态里完成拨齿、夹片、进刀、退刀、砂轮、水泵、磨进、磨退动作的调试，看PLC是否按设定好的动作进行；能够在选择自动的状态下让PLC自动完成整个磨削过程；显示各种参数，包括设定参数和实时参数；报警显示。人机界面在人和机器间起着一种桥梁作用，人能很直观的通过人机界面设定好系统各种参数，而设定好的参数会通过人机界面和PLC间的通信线传递给PLC，之后PLC作出相应的动作，并且给人机界面反馈，反馈能通过液晶显示器显现在用户前面。4.2.3人机界面详细设计人机界面要能够与PLC进行正常通信，我们需要在联机前对人机界面以及PLC进行通信参数做如表4-5的设定。PWS系列人机界面与PLC通过RS232接口连接，可使用一条DELTA提供8-pinmale圆接头通讯线或如下图自行接线。表4-5PLC与人机界面通信参数设定通讯格式PLC设定PWS设定a.通信规格/方式RS232CCOM1orCOM2=RS232b.站号(STATIONNo)01由ADP软件系统通讯设定c.通信传输速度9600bpsPLC站号=01d.传输数据格式7-位,EVEN,2-位在人机界面上，我们进行相应的设置，如图4-6所示：图4-6人机界面参数设定参数设定里面可以选择人机界面的型号，PLC型号，一旦PLC型号选定，人机界面将进行相应的设置，使用能与该类型PLC通信的通信协议。而控制区地址则是PLC上面指定的人机界面的地址，PLC从该地址输出一个值，则人机界面显示相应的界面，例如在PLC的程序里面从D500口输出10进制的1，则人机界面显示“1-欢迎画面”即“欢迎使用远大机器”的界面。于是用户可以进行相应的操作了。预设起始画面是人机界面开始时出现的界面。我们还需要在通讯设定页面上做设定，如图4-7所示：图4-7通讯设定通讯设定是根据图4-5进行设定的，这里都是默认即可。我们还可以根据需要在密码表上设定不同用户的密码，这样可以避免非专业人员的误操作，让系统更加有保障性。通讯设置完成后，我们就可以对手动、设定和自动功能的界面进行编辑了。首先我们画一个欢迎界面作为预设画面，如图4-8所示：图4-8欢迎界面下面为各按键功能：F1功能键：用来调试拨齿机构的启停。按一下F1就拨一次齿。F2功能键：用来调试夹片机构的启停。按一下F2就把锯片固定，再按一下F2就释放锯片。F3功能键：用来调试砂轮的进刀性能。按一下F3就按进刀量进刀一次。再按一次再按进刀量进刀一次。F4功能键：用来调试砂轮的退刀性能。按一下F4就安退刀量退刀一次。再按再安退刀量退刀一次。F5功能键：用来调试砂轮的启停。按一下F5使砂轮打开，再按一下关闭砂轮。F7功能键：用来调试砂轮的磨进性能。按一下F7使砂轮前进一定的距离，再按一下使砂轮前进一定的距离。F8功能键：用来调试砂轮的磨退性能。按一下使砂轮后退一定的距离，再按一下使砂轮后退一定的距离。设置完手动界面后，我们对设定界面进行设计，首先把要显示的画面设计出来，包括7个界面，如图4-9所示：图4-9设定界面在第一次按“手动\设定”按钮显示的是设定状态此时人机界面显示10号界面，也就是界面编号界面，这样用户就可以根据需要很方便的在人机界面上按下F1,F2,F3,F4,F5,F6进入相应界面设定参数了。按F1显示3号界面，即设定齿数、水口槽数的界面。其中：总齿数：指圆锯片要磨的锯齿数。水口槽数：指在圆锯片开的水口槽的个数，均匀分布。注意水口槽两边的齿要多磨一次，安装锯片时要注意水口槽。按F2显示7号界面，即设定拨齿时间、磨削次数的界面。其中：磨削次数：指磨一个锯齿的次数。拨齿时间：指拨动锯齿的时间，一般比实际时间长一点。按F3显示4号界面，即磨退距离AC设定界面。其中：AC距离：指砂轮磨退时后退的距离，一般不退回原点。按F4显示8号界面，即磨进距离OA、OB设定。其中：OA距离：指原点到合金里面的距离。AB距离：指要磨合金的距离。按F5显示5号界面，即磨进速度OA、BA设定界面。其中：OA速度：指砂轮磨进时的速度(还没有到合金的速度)。BA速度：指砂轮磨合金时的进的速度。按F6显示6号界面，即磨退速度AB、AO设定界面。其中：AB退速度：指砂轮磨合金时的退的速度。AO退速度：指砂轮磨退时的速度(退出合金后的速度)。“自动”按钮是用来自动完成整个圆锯片的锯齿磨削过程。在自动状态下按其他按钮无效，只有按“急停”按钮才有效。按“自动”按钮就可以进入“自动”显示界面，如图4-10所示：图4-10“自动”界面其中：齿数：前面的数值表示砂轮已磨的齿数，后面的数值表示要磨的总齿数。磨削次数：前面的数值表示砂轮已磨的次数，后面的数值表示要磨削的次数。所以画面画好了之后要对每个画面属性进行设置，如图4-11所示：图4-11画面属性设置界面在该界面的“一般”页面上我们可以修改画面名称，图号，在画面背景里面可以设置画面的背景，还可以设定读取区，而辅助键页面上则可以对F1到F7的功能键进行设定，在按下不同功能键后转入相应界面进行其他参数设置，或者设定ON/OFF按钮等等，如图4-12是在按下“功能”后出现的设定界面：图4-12功能键功能设定在参数设置里，我们需要输入数值，然后传给PLC，所以该人机界面还有数值输入功能，我们要用到数值输入元件，并设定其属性，如图4-13所示：图4-13数值输入元件参数设置界面在“自动”界面上，我们需要显示齿数和磨削次数，这就需要用到数值显示元件，当然，我们也需要设置他的属性，指定从哪里读数据，如图4-14所示：图4-14数值显示元件参数设置界面完成所有的设置之后人机界面的设计就结束了，具体的调试放在下一章介绍。

5锯片侧角磨削机控制系统总体调试一个控制系统如果没有经过调试直接投入运行，有可能造成直接的经济损失，比如直接把设备烧掉，更严重的甚至可能危及人身安全。所以一个控制系统在设计完成之后都要通过调试，测试系统是否能够正常运行，是否满足控制要求，是否能够稳定运行。5.1PLC程序调试PLC程序的调试有好几种方法，一种是编程软件自带仿真器，可以给指定地址输入值，然后观察输出是否符合设计要求，如果不符合，检查程序，排解错误。这种方法不用和PLC进行实际连接进行，直接在PC上完成调试，相当方便，也可以避免出错，调试好以后下载到PLC上再执行，如果没有得到正确结果，那就要仔细检查硬件了，这个时候硬件的可疑性比较大。另外一种方法是先仔细检查程序，没问题之后进行编译，修正语言错误，完成之后下载到PLC，PLC不直接和各种现场设备连接，而是在输入处连接开关，输出处可以连接发光二极管，当然电路上要注意，不要烧掉设备。这种调试方法主要应用在开关量为主的系统，否则的话就不怎么实用了。而我们的锯片侧角磨削机控制系统正符合这样的条件，进刀，退刀，开关砂轮，水泵都是开关量，所以我们先把通过WPLSoft-2.08编写，编译过的程序下载到PLC上面，连接开关，显示输出状态的发光二极管进行调试，不断修正程序直到符合设计要求。最后再把机械装置连接上进行调试，这样可以很好的保护设备。5.2人机界面调试人机界面有在线模拟和离线模拟两种调试方法，我们可以先离线模拟，然后不断调整，直到符合设计要求。要注意的是在调试前要进行编译，编译能检查出不少错误，比如某元件属性里的读取PLC的地址没定义之类的错误。图5-1是离线模拟的界面：图5-1离线模拟界面我们也能够在模拟中模拟输入设置参数，如图5-2和图5-3是模拟设置AC距离：图5-2AC距离设置界面图