專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計1周口科技職業(yè)學院畢業(yè)論文（設(shè)計）題目鏜孔機床電氣(PLC)控制系統(tǒng)的設(shè)計教學系機械工程系專業(yè)班級機械10級6班學生姓名學生學號指導教師2013年06月10日專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計2目錄1.可編程控制器概述41.1可編程控制器的基本概念41.2可編程控制器的發(fā)展和市場情況42.設(shè)計概述72.1課題背景及研究意義72.2繼電器控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)82.3本人的主要工作103.鏜孔機床的工作原理及控制要求103.1鏜床液壓動力滑臺介紹103.2控制方式及工作方式113.3專用鏜孔機床控制要求124.專用鏜孔機床硬件設(shè)計124.1PLC的選擇124.2專用鏜孔機床PLC控制I/O分配表144.3PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖154.4PLC控制系統(tǒng)安裝注意事項165.專用鏜孔機床軟件設(shè)計165.1常用的編程方法165.2專用鏜孔機床PLC控制工作流程圖175.3專用鏜孔機床PLC控制順序功能圖195.4專用鏜孔機床PLC控制梯形圖20結(jié)論22參考文獻23謝辭24附錄25專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計3摘要近年來，可編程控制器技術(shù)的發(fā)展異常迅猛，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強大的新型PLC，各種特殊功能模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機技術(shù)、自動化技術(shù)、通訊技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強有力的工具，在工業(yè)控制的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應用。鏜床是一種精密加工機床，主要用于加工工件上的精密圓柱孔。這些孔的軸心線往往要求嚴格地水平或垂直，相互間的距離要求很準確。這些要求都是鉆床難以達到的。組合機床是專門用來加工大量同一工件的專用加工設(shè)備，專用鏜床由三相異步電機拖動，電機型號Y100L-6型（1.5KW，4A），單向運轉(zhuǎn)。技術(shù)人員必須掌握其加工工藝流程，進給系統(tǒng)采用液壓，為提高工效進給有快進和工進兩種且自動變換，由液壓電機和電磁閥YV1-YV4控制變換。液壓泵電機為Y801-2（750W，1.9A）。本次設(shè)計PLC硬件采用的型號是FX2N-16MR-001，設(shè)計的程序采用的是以轉(zhuǎn)換為中心的單序列的編程方式。最后，由于時間的倉促，本設(shè)計難免有疏忽和遺漏的地方,我真誠的希望老師給予批評和指正。關(guān)鍵詞PLC；硬件系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)；程序設(shè)計專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計41可編程控制器概述1.1可編程控制器的基本概念人們將最初用于邏輯控制的可編程控制器叫做PLC，PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它可采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序運算，定時，計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破魇恰皵?shù)字運算操作的電子裝置”，其中帶有“可以編制程序的存儲器”，可以進行“邏輯運算，順序運算，定時，計數(shù)和算術(shù)運算”工作，可以認為可編程控制器具有計算機的基本特征。事實上，可編程控制器無論從內(nèi)部結(jié)構(gòu)，功能及工作原理上看都不折不扣的是計算機?？删幊炭刂破魇恰盀楣I(yè)環(huán)境下應用”而設(shè)計的計算機。工業(yè)環(huán)境和一般辦公環(huán)境有較大的區(qū)別，PLC具有特殊的構(gòu)造，使它能在高灰塵，高噪音，強電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作，為了能控制“機械或生產(chǎn)過程”，它又要能“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體”這些都是個人計算機不能作到的。因此可編程控制器不是普通的計算機，它是一種工業(yè)現(xiàn)場使用的計算機?？删幊炭刂破髂芸刂啤案鞣N類型”的工業(yè)設(shè)備及生產(chǎn)過程。它“易于擴展其功能”，它的程序能根據(jù)控制對象的不同要求，讓使用者“可以編制程序”。也就是說，可編程控制器較其以前的工業(yè)控制計算機，如單片機工業(yè)控制系統(tǒng)，具有更大的靈活性，它可以方便地應用在各種場合，是一種通用的工業(yè)控制計算機?？删幊炭刂破鞑⒉粌H僅具有計算機的內(nèi)核，它還配置了許多使用于工業(yè)控制的器件，它實際上是經(jīng)過依次開發(fā)的工業(yè)控制計算機。但是，從另一方面來說，它是一中通用機，不經(jīng)過二次開發(fā)，它就不能在任何具體的工業(yè)設(shè)備上使用。1.2可編程控制器的市場情況和發(fā)展1.2.1PLC的發(fā)展和市場情況世界上公認的第一臺PLC是1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制的。限于當時的元件及計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時，計數(shù)功能。20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器，人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算，數(shù)據(jù)傳送專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計5及處理等功能，成為真正具有計算機特征的工業(yè)控制設(shè)備。為了方便熟悉繼電接觸控制系統(tǒng)的電器工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用了和繼電接觸器電路圖類似的梯形圖作為主要的編程語言，并將參加運算的計算機存儲元件都以繼電器命名。因而人們稱可編程控制器為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國數(shù)字公司研制出了第一土改可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。在以改變幾何形狀和機械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過程工業(yè)中，除了以連續(xù)量為主的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為主的開環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作；另外還有與順序、時序無關(guān)的按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制；以及大量的開關(guān)量、脈沖量、計時、計數(shù)器、模擬量的越限報警等狀態(tài)量為主的離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產(chǎn)品。在多年的生產(chǎn)實踐中，逐漸形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢，如表1.1所示，還有其它的單回路智能式調(diào)節(jié)器等在市場上占有一定的百分比。表1.1近年來國際市場上PLC、DCS與IPC的銷售情況對比市場占有率PLCDCSIPC1993年39億美元（46%）26.4億美元（31%）10.2億美元（12%）2000年76億美元（50%）41億美元（27%）21.3億美元（14%）在八十年代至九十年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。由于PLC人機聯(lián)系處理模擬能力和網(wǎng)絡(luò)方面功能的進步，擠占了一部分DCS的市場（過程控制）并逐漸壟斷了污水處理等行業(yè)，但是由于工業(yè)PC（IPC）的出現(xiàn)，特別是近年來現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，IPC和FCS也擠占了一部分PLC市場，所以近年來PLC增長速度總的說是漸緩。目前全世界有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠約三十家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)，因此可以說PLC在我國未形成制造產(chǎn)業(yè)。作為原理、技術(shù)和工藝均無尖端技術(shù)難度的產(chǎn)品，只要努力，是能形成制造產(chǎn)業(yè)的。專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計6在PLC應用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣，應用的行業(yè)也很廣。但是與其它國家相比，在機械加工及生產(chǎn)線方面的應用，還需要加大投入。1.2.2PLC的網(wǎng)絡(luò)及發(fā)展趨勢近年來，PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎(chǔ)，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強烈，現(xiàn)場總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展，所以PLC構(gòu)成的PCS系統(tǒng)比DCS的開放性所處的現(xiàn)狀稍好一些。目前羅克韋爾AB公司已形成了多層結(jié)構(gòu)體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet及Asi等現(xiàn)場總線（原DH+網(wǎng)也可兼容）。西門子公司在Profibus-DP通訊網(wǎng)絡(luò)及Profibus-FMS網(wǎng)絡(luò)以外，提出了S7Routing網(wǎng)絡(luò)，即Profibus-DP和IndustrialEnternet兩層結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)還在發(fā)展，我國應已積極的姿態(tài)投入其中。2001年我國機械工業(yè)成為工業(yè)發(fā)展新亮點，總產(chǎn)值比上年增長17.15%，汽車產(chǎn)量為世界前10位，機床產(chǎn)量為世界第5位。機械工業(yè)利潤增長33.35%，占整個工業(yè)新增利潤六成多。出口同樣出現(xiàn)可喜的增長?，F(xiàn)在機械工業(yè)提出要實施網(wǎng)絡(luò)化，對這一點，PLC從業(yè)人員應有清醒的認識，應對網(wǎng)絡(luò)化的開放性、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的性能/價格比和網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性、先進性上特別下功夫。網(wǎng)絡(luò)向上連是互聯(lián)網(wǎng)問題，向下連是現(xiàn)場總線問題，另外現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能否用以太網(wǎng)“e網(wǎng)到底”方式、網(wǎng)絡(luò)采用客戶器/服務器方式、瀏覽器/服務器方式、生產(chǎn)者/消費者方式、接口軟件采用OPC方式等問題都有待進一步落實。PLC與智能MCC馬達控制中心、與數(shù)控機床配套的NC/CNC數(shù)控設(shè)備，以及與其它運行控制系統(tǒng)、電控設(shè)備、變頻器和軟起動器等連成系統(tǒng)；PLC要與DCS分工合作，充當DCS的遠程I/O站等；PLC要與IPC分工合作，除用IPC作人機界面外，作軟件PLC的I/O部件也是可行的；此外還有PLC與緊急停車安全系統(tǒng)（ESD，EmergencyShutDownSystems）的關(guān)系、與立體倉庫、機器人、CAD/CAM等等都要處理好關(guān)系。總之，PLC要兼容各種新技術(shù)，使PLC成為真正意義上的“電腦”。PLC的應用領(lǐng)域是寬闊的，還有許多領(lǐng)域急待開拓，如用于海關(guān)過境車輛認證（深圳鹽田）、自動售藥小（若干中藥店）在我國已有實例。另外，在離散事件冬天系統(tǒng)中，如公路網(wǎng)交通流（車輛計數(shù)、乘客計數(shù)及停留時間計量）、物流系統(tǒng)、柔行制造系統(tǒng)（敏捷制造系統(tǒng)）及一切非標準隨服務系統(tǒng)中，均可以采用PLC，進而建模和采取對策并優(yōu)化。PLC的前途一片美好，一切悲觀的論點是站不住腳的。至于技術(shù)進步，PLC與其它技術(shù)融合以至消失，那還需要一定的時間！專用鏜孔機床PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計72設(shè)計概述2.1課題背景及研究意義2.1.1鏜床的發(fā)展鏜床主要是用鏜刀對工件已有的孔進行鏜削的機床，使用不同的刀具和附件還可鉆削、銑削、切螺紋及加工外圓和端面等。1769年瓦特取得實用蒸汽機專利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽機的關(guān)鍵問題。1774年英國人威爾金森發(fā)明炮筒鏜床，次年用于加工蒸汽機汽缸體。1776年他又制造了較為精確的汽缸鏜床。1880年前后，德國開始生產(chǎn)帶前后立柱和工作臺的臥式鏜床。為了能對特大、特重的工件進行加工，20世紀30年代發(fā)展了落地鏜床。隨著銑削工作量的增加，50年代出現(xiàn)了落地鏜銑床。二十世紀初，由于鐘表儀器制造業(yè)的發(fā)展，需要加工孔距誤差較小的設(shè)備，在瑞士出現(xiàn)了坐標鏜床。現(xiàn)在的鏜床大多已采用數(shù)字控制系統(tǒng)實現(xiàn)坐標定位和加工過程自動化。鏜床主要是用鏜刀在工件上鏜孔德機床，通常，鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動。它的加工精度和表面質(zhì)量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設(shè)備。加工特點：加工過程中工件不動，讓刀具移動，將刀具中心對正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(主運動)。2.1.2鏜床的開放分類(一)臥式鏜床臥式鏜床是鏜床中應用最廣泛的一種。它主要是孔