关于PLC在数控机床上的应用

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1、关于PLC在数控机床上的应用毕业设计(论文)开题报告书论文题目：关于PLC在数控机床上的应用。指导教师职 称讲师学 位学士题目来源 指导教师科研项目 指导教师推荐选题 学生自选 其它题目类别 工程设计 工程技术研究 软件开发 理论研究 综合【选题意义、研究现状及可行性分析】 目前，可编程控制器（PLC）广泛应用于数控机床等工业控制中，因此，现如今我们研究这一项目是十分有必要的。 数控机床的控制部分可分为数字控制顺序控制两部分，数字控制部分包括对各坐标轴位置的顺序控制，而顺序控制包括对主轴正/反转和启动/停止，换刀，卡盘夹紧和松开，冷却，尾架，排屑等辅助动作的控制。现代数控机床采用PLC代替继电

2、器控制来完成逻辑控制，使数控机床结构更紧凑，功能更丰富，响应速度和可靠性大大提高。 PLC控制数控机床将更方便，更实用，可靠性高，抗干扰能力强，在实际运行中是切实可行的。【研究的主要问题和重点、难点、设计工作所需试验设备和试验条件】主要问题和重点、难点：四工位组合机床的构成及其示意图，PLC电气原理图及工作循环流程图，还有关于相关问题的仿真及程序调试，知道如何采用PLC控制数控机床。设计工作所需的试验设备：四工位组合机床，PLC系统软件。试验条件：一切准备工作准备就绪后，经检验无误再进行试验操作。【进度安排】2010年9月 2 日-2010 年 9月 4 日 选题、调研、实习、收集资料2010

3、年9月 5 日-2010 年 9月 7 日 论证、开题2010年9月 8 日-2010 年 9月14日 写作初稿2010年9月15日-2010 年 9月16日 修改、定稿、打印【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由）指导教师签字： 年 月 日 【系意见】 同意开题 修改后开题 不同意开题（请说明理由）系主任签字： 年 月 日15 / 19文档可自由编辑打印课题任务书一、毕业设计（论文）课题：关于PLC在数控机床上的应用二、毕业设计（论文）工作时间：自 年 月 日起至 年 月 日止三、毕业设计（论文）进行地点：随州职业技

4、术学院四、毕业设计（论文）的内容要求：1、引言；2、四工位组合机床的构成及其示意图；3、PLC概述与方案论证；4、设计PLC控制系统电气原理图；5、设计PLC控制系统工作循环流程图；6、设计PLC系统梯形图；7、实验室电气原理图仿真及程序调试；8、结语。五、教师制定的主要参考文献：1 郁汉琪、郭健 可编程控制器原理及应用 北京：中国电力出版社 2004；2 段苏振 提高PLC控制系统可靠性的设计因素 电气传动 2003；3 郭健 日本三菱FXON系列PLC运行调试及故障诊断 职台职业技术学院学报 2002；4 张筱琪 机电设备控制基础 北京：中国人大出版社 2000；5 王兆义 小型可编程控制

5、器实用技术 北京：机械工业出版社 1997；6 三菱公司编1FX系列可编程序控制器使用说明及编程手册 1998。目 录摘 要1一. 引言2二. 四工位组合机床的构成及其示意图3三. PLC概述与方案论证43.1 PLC概述43.2 方案论证4四. 设计PLC控制系统电气原理图4五. 设计PLC控制系统工作循环流程图6六设计PLC系统梯形图76.1设计PLC控制系统初始化梯形图程序76.2设计PLC控制系统手动及显示梯形图程序76.3设计PLC控制系统状态转移图与梯形图程序7七. 实验室电气原理图仿真及程序调试12八. 结语13参考文献14关于PLC在数控机床上的应用指导老师：摘 要：目前,可编

6、程控制器（PLC）广泛应用于数控机床等工业控制中。数控机床的控制部分可分为数字控制和顺序控制两部分,数字控制部分包括对各坐标轴位置的连续控制,而顺序控制包括对主轴正/反转和启动/停止、换刀、卡盘夹紧和松开、冷却、尾架、排屑等辅助动作的控制。现代数控机床采用PLC代替继电器控制来完成逻辑控制,使数控机床结构更紧凑,功能更丰富,响应速度和可靠性大大提高! 可编程控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，它采用一种可编程程序的存储器，在其内部存储执行逻辑算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式、模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备和生产过程。组合机床是针对

7、特定工件，进行特定加工而设计的一种高效率自动化专用加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且具有自动循环的功能。组合机床通常由标准通用部件和加工专用部件组合构成，动力部件采用电动机驱动或采用液压系统驱动，由电气系统进行工作自动循环的控制，是典型的机电或机电液一体化的自动加工设备。关键词：可编程控制器 数字控制 顺序控制 操作指令 组合机床 自动循环On the PLC in NC Machine ToolAbstract: At present, the programmable logic controller (PLC) is widely used in CNC machine tool

8、s and other industrial control. Control of NC Machine Tool part number can be divided into two parts, control and sequence control, digital control section, including the location of each axis continuous control, sequence control, including the spindle forward / reverse and start / stop, tool change

9、, chuck clip tight and loose, cool, tailstock, chip removal and other auxiliary movement control. PLC instead of using modern CNC machine tools to complete the relay control logic control, CNC machine tools to make the structure more compact, feature-rich, response speed and reliability are increase

10、d! Programmable controller is designed for applications in industrial environments designed to 数字 arithmetic operations of the electronic system, which uses a programmable process of memory, logic in its internal storage implementation Suan, sequential control, timing, counting and arithmetic operat

11、ion and other operating instructions, through digital, analog input and output to control the various types of machinery and equipment and production process. Machine Tool is a specific piece, designed for specific process an efficient automation specific processing equipment, such equipment can hav

12、e more knife while most of the work and functions with automatic cycle. Combination units for machine tools is usually the standard combination of form and process-specific components, power units driven by electric motors or hydraulic system driven by the electrical system to work automatically cyc

13、le control, is a typical integration of electrical and mechanical or hydraulic automatic processing equipment.一. 引言组合机床是针对特定工件，进行特定加工而设计的一种高效率自动化专用加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且具有自动循环的功能。组合机床是随着机械工业的不断发展，由通用机床、专用机床发展起来的。通用机床一般用一把刀具进行加工，自动化程度低、辅助时间长、生产效率低，但通用机床能够重新调整，以适应加工对象的变化。专用机床可以实现的多刀切削，自动化程度较高，结构较简单，生产效

14、率也较高。但是，专用机床的设计，制造周期长，造价高，工作可靠性也较差。专用机床是针对某工件的一定工序设计的，当产品进行改进，工件的结构，尺寸稍有变化时，它就不能继续使用。在综合了通用机床、专用机床优点的基础上产生了组合机床。二. 四工位组合机床的构成及其示意图本文所用组合机床为四工位组合机床，该机床由四个滑台，各载一个加工动力头，组成四个加工工位，除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器，四个辅助装置以及冷却和液压系统共14个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面以及中心孔进行加工，一次加工完成一个零件，由上料机械手自动上料，下料机械手自动取走加工完成的零件，零件每小时可

15、加工80件。该机床的俯视示意图如下：三. PLC概述与方案论证3.1 PLC概述 可编程控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统，它采用一种可编程程序的存储器，在其内部存储执行逻辑算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式、模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备和生产过程。可编程控制器及其有关设备的设计原则是它应该易与工业控制联成一个整体且具有扩充功能。PLC产品能直接在工业环境中应用，对环境的适应能力强。PLC体积小、功能强、速度快，可靠性高，又具有较大的灵活性和扩展性。PLC还有一个重要特性是它具有在线修改功能。它借助于软件来实现重复的控制，软件本身

16、具有修改性，所以PLC具有灵活性。从而使PLC具有广泛的工业通用性，同时简化了硬件电路，也提高了PLC系统的可靠性。据不完全统计，FX系列PLC平均故障间隔大于2000050000h，而平均修复时间则小于10min；PLC机能处理工业现场的强电信号，如交流220V、直流24V，并可直接驱动功率部件，可长期工作在严酷的工业环境能够中。编程采用传统的继电器符号语言，便于工程技术人员掌握，PLC是在按钮开关，限位开关和其它传感器等发出的监控输入信号作用下进行工作。根据信号，控制器就会作出反映，通过用户编程的内部逻辑便产生输出信号，而且这些输出信号可直接控制外部的控制系统负载，如电机，接触器，指示灯，

17、电磁阀等。PLC的控制系统省去了传统的继电器控制接线和拆线的麻烦。用PLC的编程逻辑提供了能随要求而改变的“间接网络”，这样生产线的自动化过程就能随意去改变，这种性能使PLC具有较高的经济效益。3.2 方案论证组合机床的电气控制,理论上讲,可以采用继电器接触器电气控制系统，单片机控制系统和PLC控制系统来实现。但是在实际工程中往往选择一种经济、有效、性能优越的控制方案，考虑到上述几点，PLC较适合组合机床的电气控制。四. 设计PLC控制系统电气原理图I/O接口图它反映的是PLC输入输出模块与现场设备的连接。PLC的输入点大部分是共点式，即所有输入点具有一个公共端COM。I/O电气接口图如下图1

18、。图1 I/O电气接口图五. 设计PLC控制系统工作循环流程图根据本设计的控制与工艺要求，按机床的动作顺序及每步所完成的任务，可得工作循环流程图如图2。图2. PLC控制系统工作循环流程图六设计PLC系统梯形图6.1设计PLC控制系统初始化梯形图程序初始化程序主要用来处理组合机床的各种号，如启动，预停，总停以及各种的原始信号，机床启动前应具备的各种初始信号，工作方式选择信号，各种复位信号，并将处理结果作为机床启动，停止，程序转换的依据，初始化程序一般用经验法设计。根据控制要求，采用STL指令，来定义相应的工作方式，手动，自动，利用预停按钮来控制全自动与半自动工作状态的切换，并利用定时器设定了润

19、滑电动机间歇时间，初始化程序见下图3。6.2设计PLC控制系统手动及显示梯形图程序本设计的手动程序与显示程序均为用经验法设计的梯形图。手动程序：主要在调整和检修时使用。为了对滑台的进退、上料器的进退、夹具的加紧松开等进行调整与控制，设计了相应的手动程序，设计手动程序时应注意互锁的设计。显示程序：根据机床的工作状态，驱动相应指示灯显示。如手动及显示梯形图程序图4。6.3设计PLC控制系统状态转移图与梯形图程序状态转移图，它是完整地描述控制系统的工作过程，功能和特性的一种图形，是分析和设计电路系统控制程序的重要工具。本设计的状态转移图按下列几步进行的1 按组合机床的控制要求与加工工艺画出状态转移图

20、。2在画出的状态转移图上以PLC输入点或其他元件定义状态转换条件。3按照电控系统提供的电气执行元件功能表，在状态流程图上对每个状态和动作命令配画上实现该状态或动作命令的控制功能的电气执行元件，并以对应的PLC输出点的编号定义这些电气执行元件。由状态转移图易的相应的梯形图程序，它们二者是一一对应关系，梯形图程序请见图5。图3 设计PLC控制系统初始化梯形图程序图4 PLC控制系统手动及显示梯形图程序 图5 PLC控制系统梯形图程序 七. 实验室电气原理图仿真及程序调试本次设计的电气原理仿真及程序调试是在工业技术中心PLC实验室完成的，并按下列步骤依次进行:1 检验程序将编好的应用程序输入到微机内

21、，利用软件进行程序检验，起初有几处编程语法错误，经过几次认真修改后，程序无误。然后传入PLC内。2信号模拟用实验台上的模拟开关模拟输入信号，接入相对应的输入端点。输入程序后，扳动开关，接通或断开模拟开关，用来模拟相应按钮动作及机械动作使检测元件状态发生的变化，并通过输入输出指示灯来观查输入输出端点的状态变化，经观察模拟开关与PLC连接正确。3按程序进行模拟运行先对照输入信号表，设置好原始状态下所有输入信号的状态，再使PLC运行，按下相应按钮，按梯形图程序，观察输出情况，经观察符合程序设定的输出；按工步状态在一个工作循环里逐步转换的顺序依次发出状态转移指令信号，系统将结束一个工步状态转入下一个工

22、步状态，将转换情况和已编的程序相比较，知转换情况与程序设定的输出情况相同，电气原理图仿真及程序调试成功。八. 结语PLC作为新一代的工业控制装置，具有开发柔性好，接线简单，安装方便，抗干扰性强等特点，用它来控制四工位组合机床这样复杂的生产设备，是理想的选择。PLC 的采用,降低了机床的故障率,节省了大量的维修费用,提高了整机的可靠性，保证了工件的精度要求。通过此次毕业设计使我加深了对PLC的理解，了解了其型号规格并能正确使用。掌握了PLC的基本原理及编程方法，能够根据工艺过程和控制要求进行系统设计和编制应用程序。熟悉了典型设备电气控制系统，具有了从事电气设备安装调试、维修管理等方面的能力。提高

23、了设计和改进一般机械设备电气控制的基本能力。参考文献1 郁汉琪、郭健 可编程控制器原理及应用 北京：中国电力出版社 2004；2 段苏振 提高PLC控制系统可靠性的设计因素 电气传动 2003；3 郭健 日本三菱FXON系列PLC运行调试及故障诊断 职台职业技术学院学报 2002；4 张筱琪 机电设备控制基础 北京：中国人大出版社 2000；5 王兆义 小型可编程控制器实用技术 北京：机械工业出版社 1997；6 三菱公司编1FX系列可编程序控制器使用说明及编程手册 1998。毕业设计（论文）答辩记录毕业设计（论文）题目：关于PLC在数控机床上的应用 答辩记录：评价性结论：等级： 答辩小组组长： 答辩小组成员： 2010年 月 日