本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第I頁共I頁目錄1緒論11.1屬成形機(jī)及沖壓機(jī)床簡介11.2金屬成型機(jī)發(fā)展21.3金屬成形機(jī)控制系統(tǒng)31.4論文主要研究內(nèi)容41.5論文組織結(jié)構(gòu)42可編程邏輯控制器62.1PLC結(jié)構(gòu)62.2PLC原理72.3PLC的分類72.4PLC發(fā)展過程83系統(tǒng)需求分析103.1系統(tǒng)控制功能分析103.2基于FX系列沖床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)133.3系統(tǒng)功能需求描述154總體設(shè)計(jì)方案164.1總體控制系統(tǒng)方案選型164.2PLC控制系統(tǒng)選型184.3PLC型號的確定194.4軟件的選擇205詳細(xì)設(shè)計(jì)215.1沖床的電氣控制電路原理圖215.2PLC的I/0地址分配245.3控制流程圖設(shè)計(jì)255.4PLC控制軟件編程實(shí)現(xiàn)29結(jié)束語35致謝36參考文獻(xiàn)37本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第1頁共37頁1緒論在工業(yè)生產(chǎn)中，成形生產(chǎn)以模具為基本工具使制件獲得所需的尺寸和形狀已成為工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信產(chǎn)品中，有64%70%的零部件都要依靠模具成形。所以沖壓機(jī)床及所屬的金屬成形壓力機(jī)在上述各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。1.1屬成形機(jī)及沖壓機(jī)床簡介所謂金屬成形，實(shí)際上有兩種含義：一是成形，即毛胚（一般指固態(tài)金屬）在外界壓力的作用下，借助于模具通過材料的塑性變形來獲得模具所給予的形狀、尺寸和性能的制品；二是成型，它是指液態(tài)或半固態(tài)的原材料在外界的壓力下，通過流動(dòng)填充模型的型腔來獲得與型腔的形狀和尺寸相一致的制品。金屬成形機(jī)是為各類成形工藝服務(wù)的，通過它為模具和被加工材料提供運(yùn)動(dòng)、能量、外力、控制等來完成成形生產(chǎn)。隨著成形生產(chǎn)和成形技術(shù)的發(fā)展，各類成形機(jī)也得以取得相應(yīng)的發(fā)展。同時(shí)，成形機(jī)的發(fā)展又為成形生產(chǎn)的發(fā)展和進(jìn)步提供了有力的支持和保障。在各種成形生產(chǎn)中，成形機(jī)都是保證生產(chǎn)正常進(jìn)行和技術(shù)不斷進(jìn)步的重要手段和主要組成部分，更是工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所必需的裝備基礎(chǔ)之一。成形機(jī)的裝備水平、工作能力、完善程度及其使用潛力的發(fā)揮對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、改善勞動(dòng)、實(shí)現(xiàn)新工藝等都具有重要的作用。由于成形生產(chǎn)所涉及的領(lǐng)域很寬，金屬成形機(jī)種類也名目繁多，如曲柄壓力機(jī)、液壓機(jī)、壓鑄機(jī)等其他壓力機(jī)。沖壓機(jī)床是材料成形（塑性成形）中廣泛應(yīng)用的設(shè)備，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)獲得材料成形時(shí)所需的直線位移，可進(jìn)行沖壓、擠壓、鍛造等工藝，廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航天工業(yè)、電子儀器工業(yè)、五金輕工等領(lǐng)域。根據(jù)壓力機(jī)各部分零件的功能，可分為如下幾個(gè)組成部分：(1)工作機(jī)構(gòu)：設(shè)備的工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)由曲柄、連桿、滑塊組成，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，由于工作機(jī)構(gòu)是一剛性曲柄連桿機(jī)構(gòu)，故壓力機(jī)工作時(shí)有固定的上下極限位置（上、下死點(diǎn)），可以精確控制成形件的尺寸；(2)傳動(dòng)系統(tǒng)：由帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)組成，將電動(dòng)機(jī)能量傳輸?shù)焦ぷ鳈C(jī)構(gòu)，在傳輸過程中，轉(zhuǎn)速逐漸降低，轉(zhuǎn)矩逐漸增加；(3)操作機(jī)構(gòu)：主要由離合器、制動(dòng)器以及相應(yīng)的電氣系統(tǒng)組成，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第2頁共37頁后，控制工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，使其能間歇或連續(xù)工作；(4)能源部分：由電動(dòng)機(jī)和飛輪組成，機(jī)器運(yùn)行的能源由電動(dòng)機(jī)提供，開機(jī)后電動(dòng)機(jī)對飛輪進(jìn)行加速，壓力機(jī)短時(shí)工作能量則由飛輪提供，飛輪起著儲(chǔ)存和釋放能量的作用；(5)支承部分：由機(jī)身、工作臺(tái)和緊固件等組成。它把壓力機(jī)多有零部件連成一個(gè)整體；(6)輔助系統(tǒng)：包括氣路系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、過載保護(hù)裝置、氣墊、快換模、打料裝置、監(jiān)控裝置等。它提高壓力機(jī)的安全性和操作方便性。對新型壓力機(jī)，此系統(tǒng)成本所占比例有提升趨勢。1.2金屬成型機(jī)發(fā)展成形機(jī)作為生產(chǎn)成形制件的傳統(tǒng)裝備，從其問世到現(xiàn)在已有100多年的歷程，業(yè)已形成類別齊全、結(jié)構(gòu)完整的技術(shù)裝備體系。在我國，由于歷史的原因，與其他工業(yè)相類似，成形機(jī)的發(fā)展是在新中國成立以后才開始的。1949年以前，我國沒有自己獨(dú)立的工業(yè)體系，也根本沒有成形設(shè)備制造業(yè)，甚至連很多門類的成形生產(chǎn)工業(yè)都沒有，只能進(jìn)行一些進(jìn)口小型設(shè)備的修配工作，1949年以后，我國迅速建立了較為完善的工業(yè)體系，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展和努力，我國的成形設(shè)備行業(yè)從無到有，從小到大，逐步發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要裝備來源。今年來，為了滿足汽車、國防工業(yè)、電子電信、電機(jī)電器等行業(yè)的需求，成形設(shè)備又取得了驚人的發(fā)展，其面貌正在發(fā)生根本的變化，總的來說，正朝著精密、高質(zhì)、高效、節(jié)能、低噪音及可持續(xù)發(fā)展的方向邁進(jìn)。具體來說，大體有以下幾點(diǎn)：(1)數(shù)控技術(shù)正在成為設(shè)備改造和提高成形設(shè)備自動(dòng)化程度和控制精度的主要方面和手段，正在全面改造成形設(shè)備和成形生產(chǎn)過程。實(shí)際上，現(xiàn)在已經(jīng)可以感受到，成形設(shè)備的主要部分最終要改造成為高度自動(dòng)化的、人工智能的機(jī)器，并且必然要和各種輔助機(jī)有機(jī)地結(jié)合成為柔性制造單元（FMC）或柔性制造系統(tǒng)（FMS）；(2)成形設(shè)備的加工精度正在逐步提高，高精設(shè)備的比重逐步增長。比如：日本的HIR-1250數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)，采用了液壓主傳動(dòng)、Y軸雙絲桿、對每套磨具獨(dú)立數(shù)控設(shè)定滑塊行程的上、下止點(diǎn)和各段行程速度、滑塊行程能以0.01mm的增量進(jìn)行控制，可在下止點(diǎn)上達(dá)到完全停止，以確保完成高質(zhì)量得人成形加工；(3)高速度、高效率、多功能也是成形機(jī)追求的目標(biāo)之一。在高速方面，數(shù)控壓力機(jī)的行程速度已由過去的300400次/min提高到600900次/min，最高已達(dá)到本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第3頁共37頁1000次/min（芬蘭的4025F3型），高速壓力機(jī)的形成次數(shù)基本都提高到1000次/min以上，且五級調(diào)速；但更多的注意力還是放在通過提高設(shè)備的效率，增加功能來提高生產(chǎn)效率；(4)隨著可持續(xù)發(fā)展、綠色生產(chǎn)地呼聲越來越高，在成形機(jī)中注重安全生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的傾向也表現(xiàn)得更加明顯。節(jié)能、降噪、減少振動(dòng)、提高安全性等，都在設(shè)備的設(shè)計(jì)中有所體現(xiàn)1-2。1.3金屬成形機(jī)控制系統(tǒng)總的來說，金屬成型機(jī)的控制系統(tǒng)分為幾下幾個(gè)方面：1.3.1繼電器接觸器控制系統(tǒng)繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)極延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制，繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制。1.3.2PLC控制系統(tǒng)PLC控制方式是采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，其控制邏輯是靠由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動(dòng)。1.3.3CNC控制系統(tǒng)CNC系統(tǒng)最重要的功能是高精、高速加工，由于有了這個(gè)功能，使制造技術(shù)(MT)大大地向前發(fā)展了。采用反饋控制，以補(bǔ)償由于伺服滯后所產(chǎn)生的誤差，提高加工精度。CNC具有現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)功能，就可以在CNC與伺服裝置之間，CNC與IO控制之間傳遞控制、監(jiān)控和診斷數(shù)據(jù)。目前主要采用以太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線。隨著技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用無線技術(shù)也已經(jīng)出現(xiàn)。1.3.4基于開放PC的控制系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展是制造自動(dòng)化前進(jìn)的旋律,是推動(dòng)新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。運(yùn)動(dòng)控制器已經(jīng)從以單片機(jī)或微處理器為核心的運(yùn)動(dòng)控制器和以專業(yè)芯片(ASIC)作