基于PLC的多工位组合机床的控制系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档送 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985I摘 要组合机床及其自动线在当今机械制造业中扮演着越来越重要的角色，其技术性能和综合自动化水平在很大程度上决定着相关部门的发展。随着科学技术的不断发展，传统的以继电器控制为基础的组合机床愈加与先进生产力不相适应，在这种情况下，可编程序控制技术以其灵活性好，可靠性高，通用性强，逐渐取代了继电器控制方式，成为当代工业控制的主要发展方向。本论文详细叙述了组合机床的 PLC 控制系统的设计,分析了系统的主电路及控制电路图，并根据系统运行要求，确定了机床及控制系统的元件型号，作出了PLC 的外部接线图。文本利用西门子 S7-200PLC 分别从全线自动，单机半自动，单机手动三种工作方式对装卸、打中心孔、钻孔、倒角、扩孔以及铰孔加工六工位组合机床的程序的设计。关键词： 组合机床 PLC 程序设计买文档送 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985IIABSTRACTCombination machine tools and automatic line plays a more and more important role in todays machinery manufacturing industry, the technical performance and the comprehensive automation level decides the development of relevant departments in the very great degree. With the development of science and technology, the traditional based on relay control combined machine tool cannot adapt to the advanced productivity, in this case, the programmable control technology for its good flexibility, high reliability, strong universality, gradually replaced the relay control, has become the main direction of development of modern industrial control.This paper describes the design of the PLC modular machine tool control system, analyzes the main circuit and control circuit diagram, and according to the system operation requirements, the machine and the control system component model, make the external wiring diagram of PLC.The Siemens S7-200PLC respectively from the automatic, semi-automatic machine, design program of stand-alone manual three kinds of work for loading and unloading, the center hole drilling, drilling, chamfering, reaming and reaming six station combination machine.Keywords: combination of machine tool of PLC program design目 录买文档送 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985III摘 要 .IABSTRACT.II第 1 章 绪论 .11.1 课题研究的意义 .11.2 国内组合机床控制系统的发展现状及趋势 .21.3 PLC 技术的发展及趋势 .31.4 本文的设计任务 .4第 2 章 组合机床工作原理及方案论证 .52.1 组合机床的工艺流程 .52.2 控 制 系 统 体 系 结 构 分 析 .62.2.1 系统结构分析 .62.3 控制方案论证 .62.4 西 门 子 STEP 7 简 介 .92.5 本章小结 .12第 3 章 组合机床系统硬件设计 .133.1 组合机床控制系统结构组成 .133.2 PLC 和 I/O 扩展模块的选型 .133.4 I/O 点及数据储存地址分配 .133.4 系统电气原理图的设计 .153.5 本章小结 .17第 4 章 组合机床系统软件设计 .184.1 系统程序设计方法 .184.2 PLC 程序的设计 .194.3 PLC 程序的说明 .24第 5 章 总结 .28参考文献 .29致 谢 .30买文档送 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985IV买文档送 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985V买文档送 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985VI第 1 章 绪论1.1 课题研究的意义机床是制造产品的机械，也称作为工作的母体，是装备制造业的核心设备。最初的机床是由蒸汽机集中提供的能源，此时可以进行车削、钻削、铣削齿轮加工等工艺但是精度和效率都很低，交流电动机的问世，机床开始有电力拖动，通过齿轮变速，因此，大大地改善了机床的效率和精度，此时出现了组合机床，但机床都采用传统的继电器控制，继电器控制方式虽有结构简单，价格便宜的优点，但存在着触头易磨损，寿命短的缺点。特别是在更换产品时更加容易磨损。随着人们对生产要求的进一步的提高，已继电器控制的组合机床已不适应社会的需要。这时出现了以计算机技术和电子机械技术的不断发展，从而缓解了这一现象，此时出现了以 PLC 控制的组合机床。它是充分利用计算机技术和电子技术与机械电子，以软件代替部分硬件，以电子器件代替部分机械传动，从而提高了机床的性能。目前一般企业都拥有一定数量的用继电器控制的组合机床。继电器控制方式虽然有结构简单、价格便宜的优点，但存在着接触器触点磨损快、寿命短、可靠性差等缺点。特别是在更换产品而改变动作循环时，需重新设计、安装、调试，不能适应现代生产要求。造成了这些企业的生产率低下，效益差，反过来这些企买文档送 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985VII业又没有足够的资金购买新的数控车床。因此，当务之急就是对这些普通车床进行技术改造，以提高企业的设备利用率，提高产品的质量和产量。 而采用 PLC 改造机床，可去掉了机床的中间继电器、时间继电器、顺序控制二极管及电阻，使线路简化。同时，由于 PLC 的高可靠性，输入输出部分还具有信号指示，这不仅使电气故障次数大大减少，而且还能给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。控制系统可靠性好、故障率低、工艺参数调整方便等特点。因为可编程控制器的抗干扰能力强，可靠性高，且配置灵活，已在工控领域广泛应用。这不仅可以实现生产过程的自动控制，还可以构成适合工业环境的实时网络。 使用 PLC 控制机床电气系统后为了充分发挥设备效能，迅速提升加工技术与精度，越来越多的企业每年投入大量资金和技术对传统老式组合机床进行技术改造，取得了良好的效果。用 PLC 模块、变频驱动技术、操控监控设备等组成电气数字控制系统，以实现编程输入、人机交互、自动化加工的控制方式，扩大加工能力，减少故障，提高效率，已成为企业进行技术改造的有效途径。1.2 国内组合机床控制系统的发展现状及趋势在我国，组合机床的科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额） ，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC） 、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越买文档送 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985VIII大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。近年来，PLC 在工业中异军突起，特别是在组合机床的运用上，它是充分利用计算机技术和电子技术与机械电子，以软件代替部分硬件，以电子器件代替部分机械传动，从而提高了机床的性能。以其独特的控制优势，广泛地应用在机械制造业中。特别是在组合机床的控制中，以其编程简单、可靠性高、功能齐全、适应性强、输出形式多样等优点，很快取代了传统的继电器控制中的主导地位。21 世纪，PLC 会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。1.3 PLC 技术的发展及趋势世界范围内 PLC 应用领域很广，并逐年扩大，它的技术不断升级，结构也在改进和作相应的调整，通过这些变化，现在的控制产品功能越来越强，性价比也慢慢得到人们肯定。（1） 、产品规模呈现出朝着两极发展的趋势。一方面小型和超小型 PLC 得到了重要发展，追求速度更快、性价比更高的产品。另一方面，另一方面，朝着高速，大容量，大型 PLC 的方向迈进。随着复杂系统的开发，控制微处理器和计算机技术改进，所要求的信息处理速度越来越快，同时也需要较大的存储容量。（2） 、向通信网络化发展买文档送 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985IXPLC 该领域发展的一个趋势网络控制系统。多台 PLC 之间、与上位计算机的联网通信的应用变得很普遍。PLC 生产商现在都在研究自家特有的通信模块和通信软件，目得是加强 PLC 的联网的能力。当然相关厂家之间也在商定某些互通的通信标准，这对网络系统的构建变得更大成为了可能。（3） 、向模块化、智能化发展适应各种工业自动控制系统产生的种种需求，最近几年，PLC 生产企业先后开发了很多新的器件和模块，例如智能 I/O 模块、温度控制模块和用于检测本体外部故障的专用模块等，它们的开发和应用不但增强了基本功能，同时还增强了系统的可靠性。（4） 、编程所需工具和语言多样化与标准化生产商制造的硬件和编程工具更换频繁，丰富多彩，同时改善功能，这使得它的基本部件，如 I/O 模块、编程语言和编程工具、通信协议等的技术更为规范化和标准化。1.4 本文的设计任务（1）阐述组合机床的 PLC 控制系统设计目前研究的意义，同时简单介绍可编程控制器的发展，确定其在组合机床控制系统中的可行性。（2）多种动作控制的研究。熟悉它的工作过程和条件。最后确定其控制方案。（3）PLC 程序的设计，其中包含几种模块的选择、I/0 接口的确定、模块的选取，功能程序的编写与设计。买文档送 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098510第 2 章 组合机床工作原理及方案论证2.1 组合机床的工艺流程六工位组合机床可完成工件装卸、打中心孔、钻孔、倒角、扩孔以及铰孔加工。具体加工过程为:回转工作台上升在工位拆卸和装夹零件回转工作台回转到工位下降工位对零件进行打中心孔回转工作台上升回转到工位下降工位钻孔加工回转工作台上升回转到工位下降工位倒角加工回转工