双面钻孔组合机床.docx
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双面钻孔组合机床
摘要
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，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。
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。
本文对可编程序控制器（PLC）应用于双面钻孔组合机床电气控制系统的设计思想作了介绍。
对系统的硬件组成和软件设计作了较为详细的阐述。
关键词：
可编程控制器（PLC）,组合机床,步进梯形指令（STL），
动力滑台。
Abstract
Combinationmachinetoolsandautomaticlineisacomprehensivecollectionandintegrationofhighdegreeofautomationinthemanufacturingtechnologyandprocessequipmentpackages.Itischaracterizedbyhighlyefficient,highquality,economicalandpractical,theyhavebeenwidelyusedformechanicalengineering,communications,energy,industry,lightindustry,andhomeelectricalappliancesindustry.Ourtraditionalcombinationmachinetoolsandmachinetoolportfolioautomaticallyroutesprimarilyusemachines,electricity,gas,hydrauliccontrol,anditsprocessingistargetedattheproductionlotlarger-andmedium-boldtypeandZhouLeipartsandcompletedrilling,reaming,cutKong,theprocessingofthread,boring,carscarrynoodlesandprotrudeTaiwaninConederasmooth-borevariousshapesshaftsandhorizontalXianxiaoandshapeface.Astechnologyadvances,anewportfolioofmachinetools--softcombinationmachinetoolsincreasinglybeenfavored,itappliedalinebox,convertiblemainboxes,codingandcutleryaccompanyingjigautomaticreplacement,coupledwithprogrammablecontroller（PLC）,numericalcontrol（NC）,toarbitrarilychangetheworkcyclecontrolanddrivesystems,andtheflexibilitytoadapttothemulti-speciesprocessingscalevariableportfoliotools.
ThisarticlemainlyintroducesthedesignthoughtofPLCapplyingforModularMachineToolelectroniccontrolsystem.Itgivesadetailedstatementonthecomponentsofthesystemhardwareanddesignofsoftware.
Keywords:
PLC；ModularMachineTool；STL。
第一章引言
1.1课题背景
我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存。
组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2002年9月份，组合机床行业企业仅组合机床产品一项，据不完全统计产量已达800余台，产值达3个亿以上，较2001年同比增长了10%以上,另外组合机床行业工业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较上年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。
组合机床及其PLC电气控制系统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电气控制系统主要采用机、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大。
1.1.1组合机床的国内外现状
从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。
据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。
该届博览会上展出的加工中心，主轴转速10000～20000r/min，最高进给速度可达20～60m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。
在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。
多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。
另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。
然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。
在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。
1.1.2PLC控制技术的国内外现状
可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。
最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。
接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。
目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。
上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。
此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。
可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。
1.2组合机床的概述
1.2.1组合机床的概念
组合机床是由一些通用部件及少量的专用部件组成的高效自动化或半自动化的专用机床，可完成钻孔，扩孔，铰孔，镗孔，攻丝，车削，铣削，磨削等工艺，一般采用多轴、多刀、多工序、多面同时加工。
1.2.2双面钻孔组合机床的介绍
组合机床的控制系统大多采用机械、液压、气动和电气控制相结合的控制方式。
组合机床的控制线路的总体设计是由通用部件的典型控制线路和一些基本的环节组成。
组合机床构成：
通用部件、动力部件（动力头和滑台），支撑部件、（滑坐、床身、立柱），输送部件（回转台、机械手等零件和产品的输送装置）。
动力头：
能同时完成切削和进给运动的动力装置（部件）。
动力滑台：
只完成进给运动的动力装置（部件），有液压和机械两种结构形式。
1.3可编程序控制器及应用
1.3.1可编程序控制器概述
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、计时、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。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
1.3.2可编程控制器的结构和工作方式
从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。
固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。
模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
PLC源于用计算机控制来取代继电接触器，所以PLC具有同通用计算机的相同之处，如具有相同基本结构和相同的指令执行原理。
但是，两者的工作方式上确有着重要的区别，不同之处体现在PLC的CPU上采用循环扫描工作方式，集中进行输入采样，集中进行输出刷新，I/O映像区分别存放执行程序之前的各输入状态和执行过程中个结果的状态。
1.3.3S7-200系列PLC指令系统
S7-200PLC的指令由助记符和操作符两部分组成。
常用指令：
1.LD/LDN指令2.A/AN指令3.O/ON指令4.输出指令5.NOT指令6.置位/复位指令7.NOP指令8.END指令。
比较指令：
1.字节比较指令2.整数比较指令3.双字整数比较指令4.实数比较指令5.比较指令应用实例。
程序控制指令：
1.JMP/LBL跳转指令2.FOR/NEXT循环指令3.CALL/CRET子程序指令。
定时器指令，计数器指令。
数据处理指令：
1.传送指令和块传送指令2.算术运算指令。
第二章系统设计的总体方案
2.1机械动力滑台
2.1.1机械动力滑台原理分析
图2-1
AI1.3
AI1.4
=Q1.0
3.3.3PLC的I/O地址分配
序号
符号
功能描述
序号
符号
功能描述
1
I0.0
SB1
17
I2.0
KP
2
I0.1
SB2
18
Q0.0
KM1
3
I0.2
SB3
19
Q0.1
KM2
4
I0.3
SB4
20
Q0.2
KM3
5
I0.4
SB5
21
Q0.3
YA1
6
I0.5
SB6
22
Q0.4
YA2
7
I0.6
SA1
23
Q0.5
YA3
8
I0.7
SA2
24
Q0.6
YA4
9
I1.0
SA3
25
Q0.7
YA5
10
I1.1
SA4
26
Q1.0
YA6
11
I1.2
SA5
27
Q1.1
KA1
12
I1.3
SQ1
28
Q1.2
KA2
13
I1.4
SQ2
29
Q1.3
KA3
14
I1.5
SQ3
30
Q1.4
KA4
15
I1.6
SQ4
31
Q1.5
KA5
16
I1.7
SA
总结
通过几个月的时间完成了双面钻孔组合机床电气控制系统设计的设计任务，设计中包含的部分参数和图片来自实际的生产过程中，将在以后的工作和学习中起到良好的作用。
设计虽然已经完成，由于本人能力有限，难免有不足之出，请老师多多指导。
但是，本系统中还是存在一些问题：
首先，由于设计者没有相关行业的操作经验，对其中的实际需求不能很好的把握，这就造成了一些功能在设置上就可能不符合实际操作人员的要求。
另外，机械设计经验的不足，使得我们在考虑很多问题时，并没有考虑去全局出发，形成周密的计划，而只是从一个方面去考虑。
对软件，也没有时间和能力进行正式的测试，所以难免有逻辑上的错误出现。
最重要的是，由于对机械本身的熟练程度不高，在实现一些比较复杂的功能时，有很大的难度。
这就使得一些很好的设想不能实现，同时，人性化方面的考虑也不能得到解决。
经过此次设计，能够更好的把学校学到的知识在生产中得到应用，同时对机械设备也有了更加深入的了解，高效，快捷，精确在此得到体现。
在以后的工作和学习中，应更加努力做好本职工作并不断自我提高。
虽然有的诸多的问题和困难，但通过这一次的开发任务，仍使我在机械的合作设计、前期的设计计划方面获益匪浅。
致谢
在整个毕业设计中，我得到了指导老师的热心指导和帮助，在此表示感谢！
感谢指导老师在这次设计中给于我的指导和建议，这些帮助为我设计的顺利完成起到很好的作用，丰富的实践经验，良好的知识储备更为设计带来技术和理论知识.
感谢西安航空职业技术学院提供了教研室和良好的上网环境。
感谢我的合作伙伴兰晶同学在做毕业设计期间对我的帮助，她与我的良好合作，保证了毕业设计的按时完成。
再一次感谢指导老师和各位在毕业设计期间帮助过我的人！
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