基于PLC的数控机床的设计与应用_毕业论文.docx

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滨州学院专科毕业论文

毕业设计（论文）

题 目 基于PLC的数控机床设计

系（院） 自动化系

专 业 电气自动化技术班 级 2010级6班学生姓名

学号指导教师职称

二〇一三年六月二十日

第12页共23页

摘 要

目前,可编程控制器（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

Abstract

Atpresent,theprogrammablecontroller（PLC）iswidelyusedinCNCmachinetools,andotherindustrialcontrol.Ncmachinetoolcontrolsectioncanbedividedintodigitalcontrolandsequencecontroltwoparts,digitalcontrolpartincludesthepositioncoordinatesofthecontinuouscontrolandsequencecontrolincludingthespindleis/reversalandstart/stop,changeknife,chuckclampingandloosen,cooling,tailframe,clearanceandauxiliaryactioncontrol.ModernCNCmachinePLCinsteadofrelaycontroltocompletelogiccontrol,maketheCNCmachinetoolstructuremorecompact,functionmorerich,responsespeedandreliabilitygreatlyimprove!

PLC（programmablelogiccontroller）isakindofspeciallydesignedforapplicationinindustrialenvironmentanddesignofdigitalarithmeticoperationoftheelectronicsystem,itUSESaprogrammableprogrammemory,initsinternalstoragetoperformthelogiccalculation,sequentialcontrol,timing,countingandarithmeticoperationinstruction,throughthedigitalandanaloginputandoutputtocontrolvarioustypesofmechanicalequipmentandproductionprocess.Combinationmachinetoolsforaparticularworkpiece,specificprocessinganddesignofanefficientautomationspecialprocessingequipment,thisequipmentcanmostknifeworktogetheratthesametime,andhasthefunctionofautomaticcycle.Combinationmachinetoolsusuallyconsistsofstandardgeneralpartsandmachiningspecialpartsthatconstitute,thepowerunitdrivenbymotororusehydraulicsystemdrivenbyelectricalsystemautomaticcyclecontrol,isatypicalmechanicalandelectricalormechanicalandelectricalintegrationofliquidautomaticprocessingequipment.

Keywords:

programmablecontrollerdigitalcontrolsequencecontroloperationinstructioncombinationmachinetoolsautomaticcycle

目 录

第1章绪论 1

1.1组合机床概述 6

1.2控制流程 7

1.3电控系统输入输出信号 7

1.4组合机床采用PLC电气控制系统的优点 9

第2章PLC概述与方案论证 12

2.1PLC概述 12

2.2方案论证 12

第3章电气控制系统硬件设计 15

3.1选择PLC机型 15

3.2设计输入输出信号地址表 15

3.3设计PLC控制系统电气原理图 17

3.4设计PLC控制系统操作面板 19

第4章控制系统软件设计 15

4.1设计PLC控制系统工作循环流程图 15

4.2设计PLC控制系统初始化梯形图程序 16

4.3设计PLC控制系统手动及显示梯形图程序 16

4.4设计PLC控制系统状态转移图与梯形图程序 16

4.5实验室电气原理图仿真及程序调试 1

结 论 2

参考文献 3

第1章绪论

1.1组合机床概述

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。

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。

常见的组合机床，标准通用部件有动力滑台各种加工动力头以及回转工作台等，可用电动机驱动，也可用液压驱动。

各标准通用动力部件组合构成一台组合机床时，该机床的控制电路可由各动力部件的控制电路通过一定的连接电路组合构成。

多动力部件构成的组合机床，其控制通常有三方面的工作要求：

第一方面是动力部件的点动和复位控制。

第二方面是动力部件的半自动循环控制。

第三方面是整批全自动工作循环控制。

组合机床具有生产率高、加工精度稳定的优点。

因而，在汽车、柴油机、电机、机床等一些具有一定生产批量的企业中得到了广泛应用。

目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔和性化方向发展。

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，零件每小时可加工80件。

该机床的俯视示意图如下：

1.2控制流程

当按下启动按钮后，上料机械手向前，将零件送到夹具上，夹具夹紧零件，进料装置进料，然后四个工作滑台向前，四个加工动力头同时加工，加工完成后，各工作滑台退回原位，接下来下料机械手向前抓住零件，夹具松开，下料机械手带料退回原位并松开，完成一个工作循环。

要求组合机床能以手动、半自动、全自动三种工作方式工作。

全自动工作方式为一个工作循环结束后，自动进入下一个工作循环；半自动工作方式为一个工作循环结束后，机床将停车于初始状态；手动方式是用于手动调整的。

1.3电控系统输入输出信号

1、输入信号（共42个）。

其中：

SQ、YJ为位置检测传感器开关；SA为选择开关；SB为按钮。

功能

器件

功能

器件

功能

器件

功能

器件

滑台1原位

1SQ

下料器终点

12SQ

滑台1进

5SB

主轴4点动

16SB

滑台1终点

2SQ

夹紧

1YJ

滑台1退

6SB

夹紧

17SB

滑台2原位

3SQ

进料

2YJ

主轴1点动

7SB

松开

18SB

滑台2终点

4SQ

放料

3YJ

滑台2进

8SB

上料器进

19SB

滑台3原位

5SQ

润滑压力

4YJ

滑台2退

9SB

上料器退

20SB

滑台3终点

6SQ

润滑液面开关

5YJ

主轴2点动

10SB

进料

21SB

滑台4原位

7SQ

总停

1SB

滑台3进

11SB

放料

22SB

滑台4终点

8SQ

启动

2SB

滑台3退

12SB

冷却开

23SB

上料器原位

9SQ

预停

3SB

主轴3点动

13SB

冷却停

24SB

上料器终点

10SQ

润滑故障撤除

4SB

滑能4进

14SB

下料器原位

11SQ

选择开关

1SA

滑台4退

15SB

上料进

7YV 滑台4退 14YV 冷却电动机 5KM

2输出信号（共27个）。

其中：

YV为电磁阀；KM为接触器；HL为指示灯

功能

器件

功能

器件

功能

器件

功能

器件

夹紧

1YV

上料退

8YV

放料

15YV

润滑电动机

6KM

松开

2YV

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