专用镗孔机床PLC控制系统的设计毕业论文.doc

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1、专用镗孔机床PLC控制系统的设计毕业设计（论文）课题任务书系：电气与信息工程系 专业：电气自动化技术 指导教师学生姓名课题名称专用镗孔机床PLC控制系统的设计内容及任务组合机床是专门用来加工大量同一工件的专用加工设备，专用镗床由三相异步电机拖动，电机型号Y100L-6型（1.5KW，4A），单向运转。其加工工艺流程如图所示，进给系统采用液压，为提高工效进给有快进和工进两种且自动变换，由液压电机和电磁阀YV1-YV4控制变换。液压泵电机为Y801-2（750W，1.9A）。动作要求如表 手动操作SQ2工进快进SQ4停原位SQ5启动快退手动操作SQ1工进快进SQ3停原位SQ5启动快退 （a） （b

2、）表 液压控制动作要求YV1YV2YV3YV4快进+工进1（镗孔）+工进2（铰孔）+停快退+拟达到的要求或技术指标 1. 主轴为单向运转，采用能耗制动；2. 必要的保护和连锁；3. 应有的照明和工作状态指示；4. 根据加工动作要求，设置镗孔加工及铰孔加工选择；5. 设计PLC控制系统的硬件和软件。 6. 上机调试进度安排起止日期工作内容备注第5周第6周第6周第7周第9周第11周第12周第13周学生收集资料、熟悉毕业设计(论文)课题;总体方案设计;硬件系统设计:梯形图设计;系统调试;编写毕业设汁论文)说明书;教师评阅设计论文),学生进行总结、准备答辩; 毕业设计论文)答辩;1周)(0.5周)0.

3、5周)2周)2周)1周)(0.5周)(0.5周)主要参考资料1方承远工厂电气控制技术M北京：机械工业出版社，2000年10月2丁炜,魏孔平主编.可编程控制器在工业控制中的应用M.北京：化学工业出版社, 2004年7月3郁汉琪,郭健. 可编程控制器原理与应用M. 北京：中国电力出版社,2004年7月4史国生.电气控制与可编程控制器技术M. 北京：化学工业出版社,2005年4月5张凤珊.电气控制及可编程序控制器M. 北京：中国轻工业出版社，1999年4月教研室意见年 月 日系主管领导意见年 月 日摘 要近年来，可编程控制器技术的发展异常迅猛，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC，各种特殊功能模块

4、和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通讯技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具，在工业控制的各个领域得到了广泛的应用。镗床是一种精密加工机床，主要用于加工工件上的精密圆柱孔。这些孔的轴心线往往要求严格地水平或垂直，相互间的距离要求很准确。这些要求都是钻床难以达到的。组合机床是专门用来加工大量同一工件的专用加工设备，专用镗床由三相异步电机拖动，电机型号Y100L-6型（1.5KW，4A），单向运转。技术人员必须掌握其加工工艺流程，进给系统采用液压，为提高工效进给有快进和工进两种且自动变换，由液压电机和电磁阀YV1-YV4控制变换。液压泵电机为Y8

5、01-2（750W，1.9A）。本次设计PLC硬件采用的型号是FX2N-16MR-001，设计的程序采用的是以转换为中心的单序列的编程方式。最后，由于时间的仓促，本设计难免有疏忽和遗漏的地方,我真诚的希望老师给予批评和指正。关键词 PLC；硬件系统；软件系统；程序设计ABSTRACTIn recent years, the PLC abnormal rapid technological development, the manufacturer has introduced a number of powerful new PLC, various special function modu

6、les and communication networking devices, set to become the PLC computer technology, automation technology, ICT integration in the general industrial control devices, industrial automation become a powerful tool in the various fields of industrial control has been widely used.The boring lathe is one

7、 kind of precision sizing engine bed, mainly uses in processing on the work piece the precision column hole. These holes axis core often requests strictly horizontal or vertical, the distance request is very accurate. These requests are the drilling machine achieve with difficulty. The aggregate mac

8、hine-tool is uses for to process the massive identical work pieces specially the special-purpose processing equipment, the special-purpose boring lathe drives by the three-phase asynchronous machine, electrical machinery model Y100L-6 (1.5KW,4A), unidirectional revolution. The technical personnel mu

9、st grasp its processing technical process, to feed system use the hydraulic pressure, to enhance the work efficiency to feed to have enters quickly enters two kinds with the labor to fluctuate for the time being trades, controls the transformation by the hydraulic pressure electrical machinery and s

10、olenoid valve YV1-YV4. The hydraulic pump electrical machinery is Y801-2 (750W,1.9A). This time designs the model which the PLC hardware uses is FX2N-16MR-001, what the design procedure uses is take transforms as the central single sequence programming way.Finally, as a result of time hastiness, thi

11、s design has the negligence and the omission place unavoidably, I sincere hoped that teacher gives criticizes and points out mistakes.Key words PLC; hardware system; software system; programming目 录1. 可编程控制器概述1 1.1 可编程控制器的基本概念1 1.2 可编程控制器的发展和市场情况12. 设计概述4 2.1 课题背景及研究意义42.2 继电器控制系统与PLC控制系统6 2.3 本人的主要工

12、作73. 镗孔机床的工作原理及控制要求8 3.1 镗床液压动力滑台介绍8 3.2 控制方式及工作方式8 3.3 专用镗孔机床控制要求94. 专用镗孔机床硬件设计10 4.1 PLC的选择10 4.2 专用镗孔机床PLC控制I/O分配表11 4.3 PLC控制系统硬件接线图12 4.4 PLC控制系统安装注意事项13 5. 专用镗孔机床软件设计14 5.1 常用的编程方法14 5.2 专用镗孔机床PLC控制工作流程图15 5.3 专用镗孔机床PLC控制顺序功能图16 5.4 专用镗孔机床PLC控制梯形图17设计小结19 参考文献20致谢21附录221 可编程控制器概述1.1 可编程控制器的基本概

13、念人们将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC，PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它可采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序运算，定时，计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器是“数字运算操作的电子装置”，其中带有“可以编制程序的存储器”，可以进行“逻辑运算，顺序运算，定时，计数和算术运算”工作，可以认为可编程控制器具有计算机的基本特征。事实上，可编程控制器无论从内部结构，功能及工作原理上看都不折不扣的是计算机。可编程控制器是“为工业环境下应用”而设计的计算机。工业环境和一

14、般办公环境有较大的区别，PLC具有特殊的构造，使它能在高灰尘，高噪音，强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作，为了能控制“机械或生产过程”，它又要能“易于与工业控制系统形成一个整体”这些都是个人计算机不能作到的。因此可编程控制器不是普通的计算机，它是一种工业现场使用的计算机。可编程控制器能控制“各种类型”的工业设备及生产过程。它“易于扩展其功能”，它的程序能根据控制对象的不同要求，让使用者“可以编制程序”。也就是说，可编程控制器较其以前的工业控制计算机，如单片机工业控制系统，具有更大的灵活性，它可以方便地应用在各种场合，是一种通用的工业控制计算机。可编程控制器并不仅仅具有计算机的内核，它还配

15、置了许多使用于工业控制的器件，它实际上是经过依次开发的工业控制计算机。但是，从另一方面来说，它是一中通用机，不经过二次开发，它就不能在任何具体的工业设备上使用。1.2 可编程控制器的市场情况和发展1.2.1 PLC的发展和市场情况世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时，计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器，人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算，数据传送及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业控制设备。为了方便熟悉继电接触控制系统的电器

16、工程技术人员使用，可编程控制器采用了和继电接触器电路图类似的梯形图作为主要的编程语言，并将参加运算的计算机存储元件都以继电器命名。因而人们称可编程控制器为微机技术和继电器常规技术相结合的产物。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一土改可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进

17、行顺序动作号按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，如表1.1所示，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占有一定的百分比。 表1.1 近年来国际市场上PLC、DCS与IPC的销售情况对比市场占有率PLCDCSIPC1993年39亿美元（46%）26.4亿美元（31%）10.2亿美元（12%）2000年76亿美元（50%

18、） 41亿美元（27%）21.3亿美元（14%）在八十年代至九十年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。由于PLC人机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场（过程控制）并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC（IPC）的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度总的说是渐缓。目前全世界有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。国内PLC生产厂约三十家，

19、但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产，因此可以说PLC在我国未形成制造产业。作为原理、技术和工艺均无尖端技术难度的产品，只要努力，是能形成制造产业的。在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。1.2.2 PLC的网络及发展趋势近年来，PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户对开放性要求很强烈，

20、现场总线技术及以太网技术也同步发展，所以PLC构成的PCS系统比DCS的开放性所处的现状稍好一些。目前罗克韦尔AB公司已形成了多层结构体系，即Ether Net、Control Net、Device Net及Asi等现场总线（原DH+网也可兼容）。西门子公司在Profibus-DP通讯网络及Profibus-FMS网络以外，提出了S7 Routing网络，即Profibus-DP和Industrial Enternet两层结构。网络还在发展，我国应已积极的姿态投入其中。2001年我国机械工业成为工业发展新亮点，总产值比上年增长17.15%，汽车产量为世界前10位，机床产量为世界第5位。机械工业

21、利润增长33.35%，占整个工业新增利润六成多。出口同样出现可喜的增长。现在机械工业提出要实施网络化，对这一点，PLC从业人员应有清醒的认识，应对网络化的开放性、网络构成的性能/价格比和网络的可靠性、安全性、先进性上特别下功夫。 网络向上连是互联网问题，向下连是现场总线问题，另外现有网络能否用以太网“e网到底”方式、网络采用客户器/服务器方式、浏览器/服务器方式、生产者/消费者方式、接口软件采用OPC方式等问题都有待进一步落实。PLC与智能MCC马达控制中心、与数控机床配套的NC/CNC数控设备，以及与其它运行控制系统、电控设备、变频器和软起动器等连成系统；PLC要与DCS分工合作，充当DCS

22、的远程I/O站等；PLC要与IPC分工合作，除用IPC作人机界面外，作软件PLC的I/O部件也是可行的；此外还有PLC与紧急停车安全系统（ESD，Emergency Shut Down Systems）的关系、与立体仓库、机器人、CAD/CAM等等都要处理好关系。总之，PLC要兼容各种新技术，使PLC成为真正意义上的“电脑”。PLC的应用领域是宽阔的，还有许多领域急待开拓，如用于海关过境车辆认证（深圳盐田）、自动售药小（若干中药店）在我国已有实例。另外，在离散事件冬天系统中，如公路网交通流（车辆计数、乘客计数及停留时间计量）、物流系统、柔行制造系统（敏捷制造系统）及一切非标准随服务系统中，均可

23、以采用PLC，进而建模和采取对策并优化。PLC的前途一片美好，一切悲观的论点是站不住脚的。至于技术进步，PLC与其它技术融合以至消失，那还需要一定的时间！2 设计概述2.1 课题背景及研究意义2.1.1 镗床的发展镗床主要是用镗刀对工件已有的孔进行镗削的机床，使用不同的刀具和附件还可钻削、铣削、切螺纹及加工外圆和端面等。1769年瓦特取得实用蒸汽机专利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽机的关键问题。1774年英国人威尔金森发明炮筒镗床，次年用于加工蒸汽机汽缸体。1776年他又制造了较为精确的汽缸镗床。 1880年前后，德国开始生产带前后立柱和工作台的卧式镗床。为了能对特大、特重的工件进行加工，20世

24、纪30年代发展了落地镗床。随着铣削工作量的增加，50年代出现了落地镗铣床。二十世纪初，由于钟表仪器制造业的发展，需要加工孔距误差较小的设备，在瑞士出现了坐标镗床。现在的镗床大多已采用数字控制系统实现坐标定位和加工过程自动化。镗床主要是用镗刀在工件上镗孔德机床，通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它的加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工的主要设备。加工特点：加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动)。 2.1.2 镗床的开放分类(一) 卧式镗床 卧式镗床是镗床中应用最广泛的一种。它主要是孔加工，镗孔精度可达IT7，表面粗糙度Ra值

25、为1.6-0.8um.卧式镗床的主参数为主轴直径。(二) 坐标镗床 坐标镗床是高精度机床的一种。它的结构特点是有坐标位置的精密测量装置。坐标镗床可分为单柱式坐标镗床、双柱式坐标镗床和卧式坐标镗床。1. 单柱式坐标镗床：主轴带动刀具作旋转主运动，主轴套筒沿轴向作进给运动。特点：结构简单，操作方便，特别适宜加工板状零件的精密孔，但它的刚性较差，所以这种结构只适用于中小型坐标镗床。 2. 双柱式坐标镗床：主轴上安装刀具作主运动，工件安装在工作台上随工作台沿床身导轨作纵向直线移动。它的刚性较好，目前大型坐标镗床都采用这种结构。双柱式坐标镗床的主参数为工作台面宽度。 3. 卧式坐标镗床：工作台能在水平面

26、内做旋转运动，进给运动可以由工作台纵向移动或主轴轴向移动来实现。它的加工精度较高。（三）金刚镗床金刚镗床是以很小的进给量和很高的切削速度进行加工，因而加工的工件具有较高的尺寸精度（IT6），表面粗糙度可达到0.2微米。FK110数控刨台卧式铣镗床是在引进德国先进技术，按照欧洲市场需求，结合我厂同类机床的成熟结构而开发的机床。采用模块化设计，即在同一主机(同一镗轴直径)，配上不同系统，在机床布局、结构、精度等方面采取相应措施后，可组成不同档次的各种机床。（四）数控镗床数控镗床也可进行钻孔、扩孔、锪平面、车端面和车外圆等多重工序的加工。特别适宜加工多孔系，孔距要求较精确的箱体型零件，该机床可实现座

27、标的自动定位，还可实现X、Y、Z、W、B任意三个座标轴联动，可用直线插补圆弧插补进行轮廓和三维曲面的加工。2.1.3 镗床按结构和被加工对象分类.（一）卧式镗床：镗轴水平布置并做轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂直移动，工作台做纵向或横向移动，进行镗削加工。这种机床应用广泛且比较经济，它主要用于箱体(或支架)类零件的孔加工及其与孔有关的其他加工面加工。（二）坐标镗床：具有精密坐标定位装置的镗床，它主要用于镗削尺寸、形状、特别是位置精度要求较高的孔系，也可用于精密坐标测量、样板划线、刻度等工作。（三）精镗床：用金刚石或硬质合金等刀具，进行精密镗孔的镗床。（四）深孔镗床：用于镗削深孔的镗床。（五）落地

28、镗床：工件安置在落地工作台上，立柱沿床身纵向或横向运动。用于加工大型工件。2.2 继电器控制系统与PLC控制系统2.2.1 继电器控制系统与PLC控制系统的联系与区别继电器控制系统与PLC控制系统的联系是：两种方法基本上都可以实现同一种功能。它们的运用都需要“门电路”的知识。门电路就是“与门”、“非门”、“或门”之类的知识。还有一种联系是，采用PLC控制，往往在采集输入信号时，可能需要用到继电器。在输出控制信号时，还要用继电器做“功率放大”，要实现什么样的控制，是被控制的对象和你自动控制的目的所决定的，与采用什么手段无关。继电器控制系统与PLC控制系统的区别是：实现控制逻辑所用的硬件不同，继电

29、器控制系统，其逻辑功能由传统的继电器来完成的，比如控制时间，就有相应的时间继电器。继电器的动作一般与电磁有关。 PLC是可编程控制器，它是基于各种“门电路”的一种集成式的控制器。其工作状况与计算机更接近些。对于已经接好的线路，可以通过改变PLC的程序来改变控制逻辑和参数，具有更灵活的运用方式。另一个差别是，继电器控制系统适用于简单一些的逻辑控制，而PLC可以实现更复杂的逻辑控制。继电接触器控制的缺点：如果机床电控系统采用继电接触器控制，由于使用了大量的机械触点，导致设备的响应速度慢、可靠性差、故障率高、接线复杂、不便于调整和维修，加工产品的质量无法得到可靠保证。2.2.2 PLC控制的优点（1

30、）.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，严格的生产工艺制造，内部电路采用了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时，一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障时间更长，从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电器控制系统相比，电气接线及开关特点已减少到原来的数百甚至数千分之一，故障也将大大降低。此外，PLC具有硬件鼓掌的自我检测功能，出现故障十可及时发出报警信息。在应用软件中，用户还可以编入外围器件的故障自我诊断程序，使系统中除PLC以外的电路设备也获得故障自我诊断

31、保护。这样，整个系统就具有了极高的可靠性。（2）.配备齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大，中，小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。除了逻辑处理功能外，现代PLC大多具有完善的数据处理运算能力，可以用于各种数字控制领域，。近年来PLC的功能模块大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、计算机控制（CNC）等各种工业控制中。加上PLC通讯能里的增加及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。（3）.系统设计周期短,维护方便,改造容易PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大地减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计周期大大缩短,同时维护也变得容

32、易起来.更重要的是使同一设备经过改变程序来改变生产过程成为可能.因此很适合多品种、小批量的生产场合.（4）.体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，其新近产品的品种底部迟寸小于100mm2,重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 2.3 本人的主要工作我设计的是专用镗孔机床PLC控制系统，它涉及到机械类的镗孔机床，首先我必须了解专用镗孔机床的构造及其工作原理。组合机床是专门用来加工大量同一工件的专用加工设备，专用镗床由三相异步电机拖动，电机型号Y100L-6型（1.5KW，4A），单向运转。进给系统采用液压，为提高工效进给有快进和工进两种

33、且自动变换，由液压电机和电磁阀YV1-YV4控制变换。液压泵电机为Y801-2（750W，1.9A），对专用镗孔机床的工作原理有所了解后，我就开始思索总体方案的设计，在此次设计中，在加工动作流程要求设置镗孔加工与铰孔加工选择，我采用了开关SA的常开与常闭两中状态的选择镗孔加工与铰孔加工。在程序设计过程中，我采用的是以转换为中心的单序列的编程方式。这种编程是需要同时满足两个条件即该转换的前级步是活动步(Mi-1=1)和转换条件满足（Xi=1）下，采用Mi-1和Xi的常开触点组成的串联电路，当电路接通时完成两个操作，即将该转换的后续步变成活动步和将该转换的前级步变为不活动步。这种编程方式与转换实现

34、的基本规则之间有着严格的对应关系，用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，更能显示出它的优越性。3 镗孔机床的工作原理及控制要求3.1 镗床液压动力滑台介绍液压动力滑台与机械滑台的区别在于，液压滑台进给运动的动力是动力油，而机械滑台的动力来自于电动机。液压动力滑台由滑台，滑座，油缸及控制挡铁等部分组成，油缸拖动滑台在滑座上移动。液压滑台也具有机械滑台的典型自动工作循环，它通过电气控制电路控制液压系统实现。滑台的工进速度由节流阀调节，可实现无级调速。电气控制电路一般采用行程，时间原则及压力控制方式。3.2 控制方式及工作方式3.2.1 专用镗孔机床控制方式选择现在我们主要了解的PLC控制单片机控制、

35、DSP控制、EDA控制、数模混合电路的控制、嵌入式系统控制、继电接触器控制等。我在这里所讨论的PLC控制、单片机控制、DSP控制、继电接触器控制这三种方式。PLC的控制主要特点是：电气控制系统的可靠性高，它的结构较简单，在强电、步进控制方面控制有它的优势，程序修改不频繁的，要求较高的系统等方面使用比较好，内部系统资源较小，投资成本要求较高。单片机的控制主要特点是：内部系统资源大，体积小，价格便宜，稳定可靠性不足并且一般在弱电场合使用较好，在使用一般的负载时就必须加功率放大电路来驱动。DSP控制主要特点：内部系统资源较大，处理速度快，具有复杂的数字处理的功能，一般在通信、国防、大型的系统中使用，

36、技术要求较高，一般使用成本要比PLC控制器高。继电接触器控制：如果机床电控系统采用继电接触器控制，由于使用了大量的机械触点，导致设备的响应速度慢、可靠性差、故障率高、接线复杂、不便于调整和维修，加工产品的质量无法得到可靠保证。综合各种控制方式特点：由于专用镗床由三相异步电机拖动，并且可靠性要求高，所以本设计采用专用镗孔机床PLC控制方式较为合适。3.2.2 专用镗孔机床工作方式选择在现代的控制系统中越来越多的采用自动化程度水平的设备来用于生产，科研，娱乐，通信等很多的领域。智能化，节能环保，易维护的特点发展。在一般的设备中，大都是手动，自动，半自动这三种工作方式。在我们的生产生活中所使用的机械

37、电子设备大部分采用手动和自动相结合的工作方式。在航天航空领域一般采用全自动化的设备。在这次的设计中，我采用的方案是手动和自动相结合的工作方式。在专用镗孔机床快进以及工进工作状况下，专用镗孔机床由PLC的程序自主控制其自动正常运行，当工进过程结束后停止显示灯亮，然后转为手动控制，按下手动按钮后又转为自动控制过程。3.3 专用镗孔机床控制要求组合机床是专门用来加工大量同一工件的专用加工设备，专用镗床由三相异步电机拖动，电机型号Y100L-6型（1.5KW，4A），单向运转。其加工工艺流程如图3.1所示，进给系统采用液压，为提高工效进给有快进和工进两种且自动变换，由液压电机和电磁阀YV1-YV4控制

38、变换。液压泵电机为Y801-2（750W，1.9A）。 手动操作SQ2工进快进SQ4停原位SQ5启动快退手动操作SQ1工进快进SQ3停原位SQ5启动快退 （a） （b）图3.1 专用镗床加工工艺流程图设计过程中参照的技术要求：（1）主轴为单项运转，停车要求制动（采用能耗在制动）（2）主轴加工操作采用两地控制。加工结束自动停止，手动快退至原位。（3）根据加工动作流程要求设置镗孔加工月绞孔加工选择（4）应有照明及工作状态显示（5）有必要的电气保护和连锁控制4 专用镗孔机床的硬件设计4.1 PLC的选择在PLC选型是时主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便性，备件的通用性，是否易于扩展，

39、有无特殊功能要求等。（1） PLC输入/输出点确定：I/O点数选择时要留出适当余量；由控制要求可知有8个输入口，则输入的点数可选择8点或16点；控制对象可知有5个，则输出点数可以小于8点，可选择8点。综合以上两点，选择输入输出点数16点。（2） PLC存储容量：系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时容量应选择大一些；专用镗孔机床PLC控制程序设计步骤200步之内存储容量小于20K，选择8K即可。(3) 输出类型：通常由于专用镗孔机床由交流220V三相异步电机拖动，则选择继电器输出型MR（有触点，可带交直流负载）或双向晶闸管输出型MS(无触点，可带交流负载)都可。（4） 存储维持时间：一般存储

40、约保持13年（与使用次数有关）。若要长期或掉电保持应选用EEPROM存储（不需备用电源），也可选外用存储卡盒；PLC的扩展：可通过增加扩展模块、扩展单元与主单元连接的方式。扩展模块有输入单元、输出单元、输入/输出一体单元。扩展部分超出主单元驱动能力时应选用带电源的扩展模块或另外加电源模块给以支持；（5）PLC的联网：PLC的联网方式分为PLC与计算机联网和PLC之间相互联网两种。与计算机联网可通过RS232C接口直接连接、RS422+RS232C/422转换适配器连接、调制解调通讯连接等方式；一台计算机与多台PLC联网，可通过采用通讯处理器、网络适配器等方式进行连接，连接介质为双绞线或光缆；P

41、LC之间互联时可通过专用通讯电缆直接连接、通讯板卡或模块+数据线连接等方式。综上（1）、（2）、（3）、（4）、(5) 所述原因，选择FX2N-16MR-001。4.2 专用镗孔机床PLC控制I/O分配表专用镗孔机床PLC控制I/O分配表如表4-1所示：表4-1专用镗孔机床PLC控制I/O分配表I口接线端O口接线端X000启动按钮SB1Y001电磁阀YV1(KM1)X001行程开关SQ1Y002电磁阀YV2(KM2)X002行程开关SQ2Y003电磁阀YV3(KM3)X003行程开关SQ3Y004电磁阀YV4(KM4)X004行程开关SQ4Y005停止显示灯HLX005手动操作按钮SB2X00

42、6行程开关SQ5X007镗孔选择开关SA4.3 PLC控制系统硬件接线图专用镗孔机床PLC控制系统硬件接线图如图4-2所示： 图4-2 专用镗孔机床PLC控制系统硬件接线图4.4 PLC控制系统安装注意事项专用镗床PLC系统安装时应注意以下几个问题 ：（1）为防止来自电源线的干扰，电源线使用双绞线，每根导线截面应在1.25 mm2以上，电源通过1:1的隔离变压器供给PLC，降低电噪声。另外为了防止电压过高损坏PLC,电源输人端加上压敏电阻。（2）PLC输人线路与动力线路不能位于同一线槽或电线管内，三相动力线路束在一起走线，并且使两部分尽可能相互垂直走线，输人线也可采用屏蔽线，以防动力线路干扰输

43、入线路。 （3）为防止过热,PLC不许安装在变压器等发热元件的正上方，在元器件留有适当空隙，以便散热，并且在配电箱上安装风扇降热。 5 专用镗孔机床的软件设计5.1 常用的编程方法对同一功能,PLC控制的编程方法可以有多种,但好的方法可以带来最大的方便。主要介绍了 PLC顺序控制的四种不同编程方法,分别应用于不同的场合。随着工业生产规模的逐步扩大,传统的继电接触器控制系统愈来愈难以适应工业发展的需求。可编程控制器 PLC是以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动化控制技术和通信技术的一种通用型的工业控制装置。外部接线简单方便,它的控制主要是程序的设计,编制梯形图是最常用的编程方式,使用中一般有

44、经验设计法,逻辑设计法,继电器控制电路移植法和顺序控制设计法,其中顺序控制设计法也叫功能表图设计法,功能表图是一种用来描述控制系统的控制过程功能、特性的图形,它主要是由步、转换、转换条件、箭头线和动作组成。有了功能表图后,可以用四种方式编制梯形图,它们分别是:起保停编程方式、步进梯形指令编程方式、移位寄存器编程方式和置位复位编程方式。本文以三菱公司 F1系列PLC为例,说明实现顺序控制的三种编程方式。（1）使用起保停电路的编程方式起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令,无需编程元件做中间环节,各种型号 PLC的指令系统都有相关指令,加上该电路利用自保持,从而具有记忆功能,且与传统继电器控制电路基本相类似,因此得到了广泛的应用 。这种编程方法通用性强,编程容易掌握,一般在原继电器控制系统的 PLC改造过程中应用较多（2）使用步进梯形指令的编