基于PLC的數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-(2)[1]

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遼寧工程技術(shù)大學(xué) 摘 要 數(shù)控機(jī)床是一種機(jī)電一體化的數(shù)字控制自動(dòng)化機(jī)床。早期的數(shù)控機(jī)床是依靠繼電器邏輯來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。由于繼電器邏輯是一種硬接線系統(tǒng)，布線復(fù)雜，體積龐大，更改困難，一旦出現(xiàn)問題，很難維修。這樣的系統(tǒng)，其可靠性往往也不高，影響正常的生產(chǎn)。 本文正是針對(duì)這一問題展開工作的。本文介紹了用三菱FX2N微型可編程控制器對(duì)CK9930機(jī)床的電氣控制部分的改造設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述了數(shù)控機(jī)床PLC的功能、機(jī)床的電氣控制原理及相應(yīng)的PLC程序編制與調(diào)試三方面的問題。并且詳盡地展示了PLC控制程序的開發(fā)過程。 根據(jù)數(shù)控車床所承擔(dān)加工任務(wù)的特點(diǎn)，可知其操作過程比較復(fù)雜。要用PLC控制車床動(dòng)作，必須將PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件加以組合。所以在該控制程序的開發(fā)過程中，采用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。 本文主要完成了主軸控制、坐標(biāo)軸控制、自動(dòng)換刀控制、定時(shí)潤滑控制以及報(bào)警處理等功能的PLC控制程序的開發(fā)。并且利用FXGP_WIN-C軟件編寫了該機(jī)床的PLC控制程序，并借助其運(yùn)行、監(jiān)控功能，通過相關(guān)設(shè)備，觀察了程序的運(yùn)行情況。 關(guān)鍵詞：PLC控制，數(shù)控車床，梯形圖 目 錄 第一章 概述 ……………………………………………………………………… 1 1.1 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 ………………………………………………… 1 1.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成 ………………………………………………… 1 1.1.2 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 …………………………………………… 2 1.2 PLC的硬件與工作原理 ……………………………………………… 3 1.2.1 PLC的簡(jiǎn)介 ……………………………………………………… 3 1.2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) ………………………………………………… 3 1.2.3 PLC的工作原理 ………………………………………………… 4 第二章 數(shù)控車床的PLC ………………………………………………………… 5 2.1 數(shù)控車床PLC的信息傳遞 ……………………………………………… 5 2.2 數(shù)控車床中PLC的功能 ………………………………………………… 6 2.2.1 PLC對(duì)輔助功能的處理 ………………………………………… 6 2.2.2 PLC的控制對(duì)象 ………………………………………………… 6 2.3 用PLC實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的功能 ………………………………… 7 2.4 利用PLC代替繼電器—接觸器控制方式的優(yōu)越性 ………………… 8 第三章 CK9930數(shù)控車床電氣控制分析 ……………………………………… 9 3.1 車床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式 …………………………………………… 9 3.2 車床對(duì)電氣控制的要求 ……………………………………………… 9 3.3 車床的電氣控制電路分析 …………………………………………… 10 3.3.1 主電路分析 …………………………………………………… 11 3.3.2 控制電路分析 ………………………………………………… 11 第四章 PLC控制程序的設(shè)計(jì) …………………………………………………… 12 4.1 PLC程序設(shè)計(jì)方法 …………………………………………………… 12 4.1.1 PLC的程序設(shè)計(jì)步驟 …………………………………………… 12 4.2 PLC程序的模塊化設(shè)計(jì) ………………………………………… 12 4.3 輸入輸出分配 ……………………………………………………… 12 4.4 梯形圖程序設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 15 4.4.1 梯形圖總體框圖 ……………………………………………… 15 4.4.2 公用程序 ……………………………………………………… 16 4.4.3 回原點(diǎn)程序 …………………………………………………… 16 4.4.4 主軸控制程序 ………………………………………………… 17 4.4.5 坐標(biāo)軸控制程序 ……………………………………………… 17 4.4.6 報(bào)警處理程序 ………………………………………………… 18 4.4.7 定時(shí)潤滑控制程序 …………………………………………… 18 4.4.8 冷卻程序 ……………………………………………………… 19 4.4.9 自動(dòng)換刀控制程序 …………………………………………… 19 4.4.10 需要說明的問題 …………………………………………… 21 4.5 梯形圖程序的調(diào)試 …………………………………………… 21 4.6 本章小結(jié) …………………………………………………… 21 結(jié) 論 ……………………………………………………………………………22 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………23 44 第1章 概 述 CK9930型數(shù)控車床配備的是華中I型數(shù)控系統(tǒng)，是一種比較老式的小型簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，這一數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足加工要求，本課題就是對(duì)現(xiàn)有的CK9930數(shù)控車床所進(jìn)行的改造項(xiàng)目的一個(gè)組成部分。主要是車床電氣控制部分進(jìn)行改造。 車床電氣控制系統(tǒng)是控制車床各部分的工作、協(xié)調(diào)完成車床加工任務(wù)的核心部分，它由大量繼電器構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的邏輯控制電路。該車床復(fù)雜的繼電器邏輯控制線路構(gòu)成的電氣控制系統(tǒng)故障率高，難于維護(hù)，很有必要對(duì)其進(jìn)行改造，即用PLC代替繼電器--接觸器控制方式。 1.1數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 國際信息處理聯(lián)盟對(duì)數(shù)控機(jī)床做了如下定義定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。 這里所說的程序控制系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control,簡(jiǎn)稱NC）而現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)都是以計(jì)算機(jī)作為控制中心，所以稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computerized Numerical Control, 簡(jiǎn)稱CNC)。 1.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成 CNC系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，CNC系統(tǒng)主要是指圖中的CNC控制器，它是由計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)控系統(tǒng)軟件及相應(yīng)的輸入/輸出接口構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)和 可編程控制器所組成。前者處理機(jī)床軌跡運(yùn)動(dòng)的數(shù)字控制，后者則處理開關(guān)量的邏輯控制。 圖1-1 CNC系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)框圖 1.1.2 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 雖然數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，但其的基本原理都是相通的。即都是通過運(yùn)算器進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后對(duì)進(jìn)給軸進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的數(shù)控功能。 （1）進(jìn)給系統(tǒng)控制 進(jìn)給系統(tǒng)的控制大多是通過控制步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。步進(jìn)電機(jī)是一種在外加電脈沖信號(hào)的作用下一步一步地運(yùn)轉(zhuǎn),將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的機(jī)電元件。其角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比,在時(shí)間上與輸入同步, 控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電順序, 便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度及轉(zhuǎn)動(dòng)方向；無脈沖輸入時(shí),在繞組電源的激勵(lì)下,氣隙磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子保持原來的位置狀態(tài)。利用這一原理,便可實(shí)現(xiàn)加工時(shí)縱、橫向的進(jìn)給,并可獲得較高精度。 （2） 開關(guān)量控制 數(shù)控機(jī)床的開關(guān)量信號(hào)控制是通過PLC來完成的。 機(jī)床的各開關(guān)量可通過I/O 口進(jìn)行信息交換。由于I/O 口可輸入信號(hào)和輸出信號(hào), 其輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯譯碼電路轉(zhuǎn)換成多路的輸出信號(hào), 可實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)、冷卻泵及主軸變速等的控制； 輸入口可接受行程限位開關(guān)暫停、主軸同步脈沖、選刀回答等信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的檢測(cè), 最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各開關(guān)量控制。 （3）主軸控制 數(shù)控系統(tǒng)只對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)控制。數(shù)控裝置通過PLC對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行起?？刂啤? 1.2 PLC的硬件與工作原理 1.2.1 PLC簡(jiǎn)介 可編程序控制器（Programmable Controller）簡(jiǎn)稱PC，為了不與個(gè)人計(jì)算機(jī)（也簡(jiǎn)稱PC）混淆，通常將可編程序控制器稱為PLC。它是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。 目前，PLC已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制裝置，并被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。 與一般微機(jī)控制系統(tǒng)最大的區(qū)別是，PLC必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和廣闊的應(yīng)用范圍。 1.2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。 PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。 圖1-2 PLC的基本結(jié)構(gòu)示意圖 PLC的軟件系統(tǒng)則包括系統(tǒng)軟件和用戶應(yīng)用軟件。 從廣義上講，可編程序控制器PLC實(shí)質(zhì)上是一種專用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相聯(lián)接的接口，以及具有更直接的適用于工業(yè)控制要求的編程語言。 1.2.3 PLC的工作原理 （1）PLC的工作過程 PLC上電后，就在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下，周而復(fù)始地按一定的順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種任務(wù)進(jìn)行查詢、判斷和執(zhí)行，這個(gè)過程實(shí)質(zhì)上是按順序循環(huán)掃描的過程。執(zhí)行一個(gè)循環(huán)掃描過程所需的時(shí)間稱為掃描周期，其典型值為1～100ms。PLC的工作過程如圖1.3所示。 初 始 化 C P U 自 診 斷 通信 信 息 處 理 與外部設(shè)備交換信息 執(zhí)行用戶程序 輸入輸出信息處理 圖1-3 PLC的工作過程 （2）用戶程序的循環(huán)掃描過程 PLC的工作過程與CPU的操作模式有關(guān)。CPU有兩個(gè)操作模式:STOP模式和RUN模式。在掃描周期內(nèi)，STOP模式和RUN模式的主要差別是：RUN模式下執(zhí)行用戶程序，而在STOP模式下不執(zhí)行用戶程序。PLC對(duì)用戶程序進(jìn)行循環(huán)掃描可分為三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。 第2章 數(shù)控車床PLC 在數(shù)控車床中，位置控制是由位置控制器來實(shí)現(xiàn)的。而其它的大部分動(dòng)作即輔助機(jī)械動(dòng)作的控制如主軸啟停、換向,換刀控制、冷卻和潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行以及報(bào)警監(jiān)測(cè)等功能則可由可編程控制器(PLC)來實(shí)現(xiàn)。 2.1 數(shù)控車床PLC的信息傳遞 通過PLC來實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，需要將各種控制和檢測(cè)信號(hào)通過按鈕和檢測(cè)元件輸入PLC，再通過PLC內(nèi)部程序的運(yùn)算將結(jié)果輸出到各種執(zhí)行設(shè)備，完成電氣控制系統(tǒng)對(duì)于車床的控制。所以就涉及PLC與數(shù)控裝置、機(jī)床之間的信息交換?？删幊炭刂破髋cCNC機(jī)床的強(qiáng)電、CNC數(shù)控裝置I/0口的聯(lián)接可歸納為下列三部分： （1）PLC輸入輸出端與機(jī)床面板信號(hào)聯(lián)接 CNC數(shù)控機(jī)床操作面板上有按鈕、旋鈕開關(guān)和指示燈等，按鈕、旋鈕開關(guān)直接與可編程控制器的輸入端接線柱相連，指示燈直接與PLC輸出端接線柱相連。 （2）PLC輸出端與機(jī)床強(qiáng)電信號(hào)聯(lián)接 PLC在CNC機(jī)床中的主要作用是控制強(qiáng)電部分，如:主控電源、伺服電源、刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)、潤滑電機(jī)等。每個(gè)電機(jī)的運(yùn)行程序控制邏輯都固化在PLC中，受機(jī)床操作面板開關(guān)和數(shù)控系統(tǒng)軟件的控制。 （3） PLC輸入端與CNC機(jī)床數(shù)控裝置I/O口的聯(lián)接 可編程控制器輸出端的通斷是由其輸入端通斷狀態(tài)及梯形圖程序決定的，CNC機(jī)床數(shù)控裝置與可編程控制器的聯(lián)接是通過軟開關(guān)直接控制PLC輸入端的通斷，以決定PLC輸出端的狀態(tài)。從數(shù)控裝置I/O口的信息流向分析，可以分為兩種情況:一是數(shù)控裝置從I/O口輸出指令，控制PLC完成相應(yīng)的動(dòng)作；另一種是檢測(cè)PLC輸入口的開關(guān)狀態(tài)，數(shù)控裝置的I/O口是輸入信號(hào)，數(shù)控裝置根據(jù)輸入信號(hào)的性質(zhì)做出相應(yīng)的控制。 2.2 數(shù)控車床中PLC的功能 2.2.1 PLC對(duì)輔助功能的處理 目前，數(shù)控機(jī)床程序中，有關(guān)機(jī)床坐標(biāo)系約定、準(zhǔn)備功能、輔助功能、刀具功能及程序格式等方面己趨于統(tǒng)一，形成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即所謂的CNC機(jī)床ISO代碼。歸納起來有4種功能:一種是準(zhǔn)備功能，即所謂的G代碼；第二種是輔助功能，即所謂的M代碼；第三種是刀具功能，即所謂的T代碼；第四種是轉(zhuǎn)速功能即所謂的S代碼。其中，G功能主要與聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)有關(guān)，是通過CPU控制數(shù)控裝置的I/0接口實(shí)現(xiàn)；M功能主要控制機(jī)床強(qiáng)電部分，包括主軸換向、冷卻液開關(guān)等功能；T功能與刀具的選擇和補(bǔ)償有關(guān)。 ⑴ M功能的處理 M指令主要有M02 (程序停止) 、M03 (主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)) 、M04 (主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))、M05 ( 主軸停止) 、M06 ( 準(zhǔn)備換刀) 等。其中一部分是由數(shù)控系統(tǒng)本身的硬件和軟件來實(shí)現(xiàn),還有一部分需要數(shù)控裝置與PLC 相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。 ⑵ T功能的處理 在PLC上實(shí)現(xiàn)的主要是刀具選擇。當(dāng)遇到包含某個(gè)刀具編碼的換刀指令時(shí), 對(duì)應(yīng)的數(shù)控裝置I/O口變成高電平,數(shù)控系統(tǒng)將T代碼指令送給PLC，PLC經(jīng)過譯碼指令進(jìn)行譯碼后，檢索刀號(hào)，然后控制換刀裝置進(jìn)行換刀。 ⑶ S功能的處理 S功能主要完成對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的控制,常用的有代碼法和直接指定法。代碼法是S后面跟二位數(shù)字,這些數(shù)字不直接表示主軸轉(zhuǎn)速的大小,而是機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的序號(hào)；直接指定法是S后面直接就是主軸轉(zhuǎn)速的大小,例如S1500 表示主軸轉(zhuǎn)速是1500 r/min。 2.2.2 PLC的控制對(duì)象 數(shù)控系統(tǒng)可以分為兩部分：控制伺服電動(dòng)機(jī)和主軸電機(jī)動(dòng)作的系統(tǒng)部分NC 和控制輔助電氣部分的PLC。數(shù)控機(jī)床PLC主要完成數(shù)控機(jī)床的順序控制，包括對(duì)NC、機(jī)床及操作面板傳來的信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)施急停及超程信號(hào)的監(jiān)控，并且完成對(duì)主軸、刀架、冷卻、潤滑等功能的控制。 ① 操作信號(hào)處理 接收操作面板上的信號(hào)和NC部分傳來的數(shù)控信號(hào)以控制數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行。 ② 主軸控制 控制主軸的啟動(dòng)、停止及正反轉(zhuǎn)。 ③ 坐標(biāo)軸控制 控制坐標(biāo)軸的伺服驅(qū)動(dòng)及限位開關(guān)等。 ④ 換刀控制 實(shí)現(xiàn)對(duì)程序換刀的控制。 ⑤ 冷卻控制 實(shí)現(xiàn)程序控制冷卻的啟動(dòng)、停止。 ⑥ 潤滑控制 實(shí)現(xiàn)定時(shí)潤滑的控制。 2.3 用PLC實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的功能 從本質(zhì)來講，基于PLC 的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的控制思路仍然與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)是一致的。只是在控制手段上采用了先進(jìn)的控制設(shè)備。 PLC 控制系統(tǒng)其優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)加工工藝要求的不同相應(yīng)的修改程序就可以實(shí)現(xiàn)。車床電氣控制系統(tǒng)屬于廣泛的應(yīng)用系統(tǒng)，不針對(duì)特殊的加工工藝，因此PLC 內(nèi)部的程序只需要相對(duì)每個(gè)控制按鈕發(fā)出的信號(hào)，做出相應(yīng)的動(dòng)作即可。 通過PLC 來實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，需要將各種控制和檢測(cè)信號(hào)通過按鈕和檢測(cè)元件輸入PLC，再通過PLC 內(nèi)部程序的運(yùn)算將結(jié)果輸出到各種執(zhí)行設(shè)備，完成電氣控制系統(tǒng)對(duì)于車床的控制。每個(gè)功能的輸入信號(hào)，都可以通過控制面板上的按鈕進(jìn)行操作，輸出則可以通過接觸器、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成。基于PLC 的車床電氣控制系統(tǒng)功能分解如圖2-1。 X軸Z軸起停 PLC 接觸器 電動(dòng)刀架 接觸器 主軸起停調(diào)速 冷卻液起停 夾具松開夾緊 換刀按鈕 指示燈 變頻器 圖2-1 PLC 車床控制系統(tǒng)分解圖 2.4 利用PLC代替繼電器--接觸器控制方式的優(yōu)越性 ⑴ 可維護(hù)性好 采用PLC進(jìn)行控制后, 由于采用了專用芯片及集成電路，提高了集成度，減少了元器件數(shù)量，機(jī)床控制電路的接線量大為減少，故障率大大降低?？删S護(hù)性好，基本上無需維護(hù)。 ⑵ 可靠性高 PLC的平均無故障工作時(shí)間高達(dá)300000 h（約34.2年），所以其可靠性高。而采用繼電器--接觸器控制機(jī)床的控制則因?yàn)榇嬖诖罅繖C(jī)械觸點(diǎn)，工作電壓和工作電流較大，可靠性較差。 ⑶ 提高機(jī)床柔性 當(dāng)機(jī)床加工程序發(fā)生變化時(shí),只需要修改PLC的程序就可以進(jìn)行新的加工,更改較方便,機(jī)床的柔性很好。 ⑷ 效價(jià)比高 交流接觸器的額定壽命約為800～1600h，遠(yuǎn)低于PLC， 再考慮到因更換壞掉的接觸器所耽誤的工時(shí)，從經(jīng)濟(jì)性的角度來看，用PLC也是很合算的（PLC價(jià)格與I/O點(diǎn)數(shù)成正比，而機(jī)床所要用的I/O點(diǎn)數(shù)并不多）。 ⑸ 可聯(lián)網(wǎng)通信 由于PLC具有通信功能,采用可編程控制器進(jìn)行機(jī)床改造后,可以與其它智能設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信,在今后的進(jìn)一步技術(shù)改造升級(jí)中,可根據(jù)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中，提高工廠自動(dòng)化水平。 第3章 CK9930數(shù)控車床電氣控制分析 數(shù)控車床主要用于軸類、盤類零件的加工,能自動(dòng)完成外圍柱面、內(nèi)孔、錐面、圓弧面、螺紋等工序的粗細(xì)加工,并能在圓柱面或端面上進(jìn)行銑槽、鉆孔、鉸孔等工作,可以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件在預(yù)先加工好定位基面后,一次裝夾下完成從毛坯到成品的全部工序. 因此,能夠極大地提高生產(chǎn)率。 3.1 車床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式 CK9930數(shù)控車床是為兩軸車床。床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑300mm，最大工件長(zhǎng)度500mm，刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑140mm，外型尺寸1100 mm580 mm580 mm。其結(jié)構(gòu)主要有床身、主軸變速箱、床鞍、卡盤、刀架、絲杠和尾架等組成。其中，床身是一個(gè)整體的鑄件。刀架通過床鞍安置在床身的導(dǎo)軌上。 CK9930數(shù)控車床的運(yùn)動(dòng)形式有： ⑴ 主運(yùn)動(dòng)：工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是主軸通過卡盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)形式。 ⑵ 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：刀架的橫向或縱向的直線運(yùn)動(dòng)。 3.2 車床對(duì)電氣控制的要求 車床工藝范圍廣，因而它的調(diào)速范圍大、運(yùn)動(dòng)多。其對(duì)電氣控制的要求有： ①為適應(yīng)各種工件加工工藝的要求，主軸應(yīng)能在一定范圍內(nèi)調(diào)速，采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪變速系統(tǒng)。 ②由于采用齒輪變速，為防止出現(xiàn)頂齒現(xiàn)象，要求主軸系統(tǒng)變速時(shí)作低速斷續(xù)沖動(dòng)。 ③要求主軸能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)。 ④電路應(yīng)有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖的措施。 3.3 車床的電氣控制電路分析 CK9930數(shù)控車床的電氣原理圖如圖3-1所示。 圖3-1 CK9930數(shù)控車床電氣原理圖 3.3.1 主電路分析 將三相電源經(jīng)空氣斷路器Q1和Q2引入，單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)主軸電動(dòng)機(jī)M1用接觸器KM3和KM4形成的互鎖電路控制正反轉(zhuǎn)。變壓器T1為X軸、Z軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供AC55V供電電源；變壓器T2為強(qiáng)電控制電路提供AC220V電源；變壓器T3和整流電路為弱電控制電路和主控電路板提供DC24V供電電源。 3.3.2控制電路分析 （1）啟動(dòng)過程 啟動(dòng)時(shí)，合上Q1，引入三相電源。按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電吸合，則KM1的主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)接通電源直接啟動(dòng)運(yùn)行。與此同時(shí)，在超程解除（X33）有效狀況下閉合繼電器RA2，且使X31有效（控制器收到主電路接通信號(hào)），則繼電器RA1通電，RA1的觸點(diǎn)閉合，接觸器KM2線圈通電吸合，KM2的主觸頭閉合，為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電，且主軸電機(jī)也通電。 在控制面板上采用的是旋鈕開關(guān)，撥到“開” 的位置后能一直保持接通狀態(tài)，從而使得KM1能夠持續(xù)閉合，為控制電路供電。 （2）主軸正反轉(zhuǎn) 該車床采用兩個(gè)接觸器KM3和KM4來實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制。在電路中，為了防止兩個(gè)接觸器同時(shí)動(dòng)作而造成短路，將實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)的KM3和KM4進(jìn)行互鎖。所以，電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路實(shí)際上是由互鎖的兩個(gè)方向相反的單向運(yùn)行線路組成的。其具體的控制過程如下： 繼電器RA3閉合，RA3常閉觸點(diǎn)斷開。 1、接觸器KM3閉合，KM4由互鎖電路斷開（即使RA4誤動(dòng)作也不會(huì)閉合），主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)。 2、繼電器RA4閉合，RA4常閉觸點(diǎn)斷開。 3、接觸器KM4閉合，KM3由互鎖電路斷開（即使RA4誤動(dòng)作也不會(huì)閉合），主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)。 正如上面所指出的那樣，在該正反轉(zhuǎn)控制電路中，兩個(gè)接觸器的常閉觸頭KM3和KM4互鎖。所以在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的換向操作時(shí)，必須先按下停止按鈕才能反向啟動(dòng)。 （3）停止過程 按下急停按鈕SB1，則繼電器RA2斷電，RA2的輔助觸點(diǎn)斷開，從而使得與之串聯(lián)在一起的繼電器RA1斷電，RA1的輔助觸點(diǎn)斷開。與RA1的觸點(diǎn)串聯(lián)的接觸器KM2線圈斷電，同時(shí)接觸器KM1的觸頭也斷開。KM2線圈斷電使步進(jìn)電機(jī)斷電。KM2的觸頭也會(huì)隨KM2線圈的斷電而斷開，則主軸控制電路斷電。KM1觸頭的斷開也會(huì)使控制電路斷電。 另外，若是行程開關(guān)接通，也會(huì)使繼電器RA2斷電，同理，整個(gè)控制電路也將會(huì)斷電。 補(bǔ)充：若為按下急停，X30有效，單片機(jī)控制電路無法正常啟動(dòng)；若為行程開關(guān)接通（206為高電平），X30無效，單片機(jī)控制電路可以正常啟動(dòng)，認(rèn)知超程錯(cuò)誤。 第4章 PLC控制程序的設(shè)計(jì) 4.1 PLC程序設(shè)計(jì)方法 4.1.1 PLC的編程語言 國際電工委員會(huì)（IEC）于1994年5月公布了可編程序控制器語言標(biāo)準(zhǔn)(IEC61131-3),詳細(xì)地說明了句法、語義和下述5種編程語言： ⑴ 順序功能圖(Seouential function chart)； ⑵ 梯形圖(Ladder diagram)； ⑶ 功能塊圖(Function block diagram)； ⑷ 指令表(Instruction list)； ⑸ 結(jié)構(gòu)文本(Structured text)。 該標(biāo)準(zhǔn)中有兩種圖形語言——梯形圖（LD）和功能塊圖（FBD），還有兩種文字語言——指令表（IL）和結(jié)構(gòu)文本（ST），順序功能圖（SFC）是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖。[8] 其中，梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，有PLC第一編程語言之稱。梯形圖采用類似于繼電器觸點(diǎn)、線圈的圖形符號(hào)，容易理解和掌握。梯形圖常被稱為程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。梯形圖也很適合于開關(guān)量邏輯控制。本文也采用梯形圖進(jìn)行程序的編制。 4.1.2 PLC程序設(shè)計(jì)步驟 圖4-1所示為PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的一般步驟。 -0 圖4-1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的一般步驟 4.2 PLC程序的模塊化設(shè)計(jì) 由于車床的操作過程復(fù)雜，機(jī)加工控制對(duì)象每一工作循環(huán)周期的控制關(guān)系比較復(fù)雜，因此，如果將各種控制程序“混合”在一起設(shè)計(jì)，則各程序間必然會(huì)相互“牽連”，從而使設(shè)計(jì)的難度成倍增大。 為此作者決定在PLC用戶程序程序設(shè)計(jì)中，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，即對(duì)系統(tǒng)按照控制功能進(jìn)行模塊劃分，將不同功能的程序放在不同的模塊中設(shè)計(jì)，依次對(duì)各控制功能的模塊設(shè)計(jì)梯形圖。這樣，使得每一部分的程序都可以單獨(dú)設(shè)計(jì)和修改，也就是說設(shè)計(jì)和修改某一部分程序時(shí)，不必?fù)?dān)心會(huì)對(duì)另一部分程序造成影響。程序結(jié)構(gòu)清晰，便于調(diào)試，還可以根據(jù)需要靈活增加其他控制功能。 本次設(shè)計(jì)中，綜合車床的特點(diǎn)，在開發(fā)該機(jī)床的PLC控制程序的過程中將PLC程序劃分為7個(gè)模塊，即公用程序模塊、主軸模塊、坐標(biāo)軸控制模塊、潤滑控制模塊、自動(dòng)換刀模塊、報(bào)警模塊和冷卻控制模塊。 4.3 輸入輸出分配 接下來就是編制I/O分配表。I/O分配表是設(shè)計(jì)梯形圖程序的基礎(chǔ)資料之一，也是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)必須首先完成的工作，會(huì)給PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試帶來很多方便。 在編制I/O分配表時(shí)，同類型的輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)盡量集中在一起,連續(xù)分配。本次程序開發(fā)所用I/O分配見表4-1所示。 表4-1 輸入輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子分配一覽表 輸入端 輸出端 輸入設(shè)備 輸入端子號(hào) 輸 出 輸出端子號(hào) 旋鈕開關(guān) X0—X13 循環(huán)啟動(dòng) Y0 循環(huán)啟動(dòng)按鈕 X14 進(jìn)給保持 Y1 進(jìn)給保持按鈕 X15 單 段 Y2 單段按鈕 X16 機(jī)床鎖住 Y3 機(jī)床鎖住按鈕 X17 快 進(jìn) Y4 主軸正轉(zhuǎn)按鈕 X20 主軸正轉(zhuǎn) Y5 主軸反轉(zhuǎn)按鈕 X21 主軸反轉(zhuǎn) Y6 主軸停按鈕 X22 主軸停 Y7 X向退按鈕 X23 X向退 Y10 X向進(jìn)按鈕 X24 X向進(jìn) Y11 Z向退按鈕 X25 Z向退 Y12 Z向進(jìn)按鈕 X26 Z向進(jìn) Y13 快進(jìn)按鈕 X27 NC報(bào)警 Y14 急停按鈕 X30 超程報(bào)警 Y15 超程解除按鈕 X33 X回參考點(diǎn) Y16 Z正向行程開關(guān) X34 Z回參考點(diǎn) Y17 Z反向行程開關(guān) X35 進(jìn)行潤滑 Y20 X正向行程開關(guān) X36 潤滑故障報(bào)警 Y21 X反向行程開關(guān) X37 換刀完成 Y22 冷卻開按鈕 X40 刀架正轉(zhuǎn) Y23 冷卻關(guān)按鈕 X41 驅(qū)動(dòng)指示 Y24 潤滑電機(jī)起動(dòng)按鈕 X42 冷卻開 Y25 潤滑油路壓力繼電器 X43 X軸驅(qū)動(dòng)使能 Y26 1～4號(hào)刀到位 X44—X47 Z軸驅(qū)動(dòng)使能 Y27 換刀按鈕 X50 4.4 梯形圖程序設(shè)計(jì) 在本次程序開發(fā)過程中采用的是FXGP_WIN-C編程軟件。FXGP_WIN-C是在Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的FX系列PLC的專用編程軟件，操作界面簡(jiǎn)單方便，在該軟件中可通過梯形圖、指令表及SFC 符號(hào)來編寫PLC程序。創(chuàng)建的程序可在串行系統(tǒng)中與PLC進(jìn)行通訊、文件傳送、操作監(jiān)控以及完成各種測(cè)試功能。 4.4.1 梯形圖總體框圖 圖 4-2 所示為該控制系統(tǒng)的PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)，將程序分為公用程序、回原點(diǎn)程序、主軸控制程序、坐標(biāo)軸控制程序、報(bào)警處理程序、定時(shí)潤滑控制程序、冷卻程序、自動(dòng)換刀控制程序八個(gè)部分。 公用程序 回原點(diǎn)程序 主軸控制程序 坐標(biāo)軸控制 報(bào)警處理程序 定時(shí)潤滑控制 冷卻程序 自動(dòng)換刀控制 圖 4-2 PLC程序總體結(jié)構(gòu) 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的一大原則。在構(gòu)思出這個(gè)程序主體的框架后，接下來就是以它為主線，逐一編寫各子程序。 4.4.2 公用程序 公用程序如圖 4-3 所示。 圖 4-3 公用程序 4.4.3 回原點(diǎn)程序 在正式進(jìn)行數(shù)控加工之前，刀架應(yīng)當(dāng)先回零，回零之后刀架在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置就定下來了。 圖4-4 回原點(diǎn)控制梯形圖 圖4-4 所示為刀架自動(dòng)回原點(diǎn)的梯形圖。 撥開回原點(diǎn)起動(dòng)按鈕X12，M14變?yōu)镺N, 刀架開始向X和Z兩個(gè)方向退，退到X正向行程開關(guān)時(shí)X36為ON，刀架向Z方向退，到Z向限位處時(shí)，X34變?yōu)镺N, Z方向也停止并將M14復(fù)位。這時(shí)原點(diǎn)條件滿足，M0為ON，在公用程序中，初始步M0被置位，為以后的工作做好了準(zhǔn)備。 4.4.4 主軸控制程序 數(shù)控機(jī)床主軸控制包括主軸正反轉(zhuǎn)控制和主軸停轉(zhuǎn)控制等。 圖4-5 主軸控制流程圖 圖4-6 主軸控制梯形圖 在梯形圖中，主軸正、反轉(zhuǎn)之間有邏輯互鎖關(guān)系，以免控制功能切換時(shí)發(fā)生故障。除此之外，必須采用PLC內(nèi)部的時(shí)間繼電器進(jìn)行延時(shí)控制，否則會(huì)造成正、反轉(zhuǎn)接觸器同時(shí)接通而引起電源短路。這是因?yàn)镻LC執(zhí)行程序的速度要比接觸器動(dòng)作速度快得多。程序中用定時(shí)器T0和T1來完成5s的轉(zhuǎn)換延時(shí)。另外，還利用PLC內(nèi)部的輔助繼電器M03和M04作為正反轉(zhuǎn)控制的輔助繼電器。 4.4.5 坐標(biāo)軸控制程序 坐標(biāo)軸控制設(shè)計(jì)的核心是圍繞坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)允許而展開的 [10]。它包括超程、驅(qū)動(dòng)故障、坐標(biāo)軸緊停、坐標(biāo)軸正常停止等的控制。一方面為PLC給出坐標(biāo)軸可以運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，另一方面又控制著電機(jī)運(yùn)行。 對(duì)驅(qū)動(dòng)器使能、監(jiān)控硬限位和參考點(diǎn)碰塊等的控制邏輯為： 限位開關(guān) 超程 自保持 復(fù)位 驅(qū)動(dòng)故障 驅(qū)動(dòng)允許 超程 驅(qū)動(dòng)允許 緊停 軸停 圖4.7 坐標(biāo)軸控制邏輯設(shè)計(jì) 圖4-8 坐標(biāo)軸控制梯形圖 圖4-9 一種可能的坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)流程圖 4.4.6 報(bào)警處理程序 在PLC 控制系統(tǒng)發(fā)生事故、故障時(shí)都應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào),一般是聲光報(bào)警信號(hào)。此處用PLC基本邏輯指令實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能,其梯形圖如圖4.10 所示。 圖4-10 報(bào)警控制梯形圖 當(dāng)反向行程開關(guān)X35、X37被碰到時(shí)，繼存器M13接通。同時(shí)，特殊繼存器M8013周期性的通斷，與之相連的報(bào)警指示燈閃爍，當(dāng)按下“超程解除” 按鈕X33，繼存器M12接通，報(bào)警指示燈熄滅。 另外，當(dāng)反向行程開關(guān)接通報(bào)警后，將會(huì)控制整個(gè)機(jī)床停止運(yùn)動(dòng)。 說明：行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件上的擋塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。 4.4.7 定時(shí)潤滑控制程序 對(duì)于機(jī)床潤滑系統(tǒng)的改造可加裝潤滑泵，通過設(shè)定潤滑時(shí)間的方法進(jìn)行，這樣可降低手工潤滑的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備可靠性。正常情況下按規(guī)定的時(shí)間間隔周期性自動(dòng)啟動(dòng)，每次按給定時(shí)間潤滑。 潤滑系統(tǒng)的控制過程如下：在正常工作時(shí)，按下潤滑電機(jī)起動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)即開始進(jìn)行潤滑，運(yùn)行10秒后停止，停止30分鐘后重新開始進(jìn)行潤滑，如此循環(huán)往復(fù)下去。 同時(shí)，PLC還對(duì)潤滑系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。PLC在潤滑系統(tǒng)開始進(jìn)行潤滑后即通過潤滑油路壓力繼電器檢查潤滑油路中潤滑油的流動(dòng)是否正常，若壓力繼電器一 直閉合，說明油路有堵塞。潤滑的5秒定時(shí)時(shí)間到了之后，開始30分鐘的間隔，此時(shí)如果油路中還有油，說明油路有泄露。在這兩種情況下，PLC都會(huì)報(bào)警，潤滑就會(huì)停止。 定時(shí)潤滑的控制流程如圖4-11。 啟動(dòng)潤滑 進(jìn)入潤滑狀態(tài) 管路中有 油？ 否 是 計(jì)時(shí)10秒后 停止?jié)櫥? 停止?jié)櫥笥?jì)時(shí)30分鐘 停止?jié)櫥? 30分鐘內(nèi) 管路中無油？ 是 否 潤 滑 報(bào) 警 圖4-11 定時(shí)潤滑控制流程圖 使用FXGP_WIN-C軟件編寫的梯形圖程序如圖4.12。 圖4-12 潤滑控制梯形圖 4.4.8 冷卻程序 冷卻是根據(jù)加工任務(wù)來選用的，通過操作面板上的冷卻啟動(dòng)和停止按鈕來進(jìn)行控制。在急停生效時(shí)，冷卻輸出禁止。 圖4-13 冷卻控制梯形圖 4.4.9 自動(dòng)換刀控制程序 數(shù)控機(jī)床要求能夠準(zhǔn)確、快速地?fù)Q刀。為提高換刀的效率和定位精度， 滿足在一次裝夾下完成多工序加工的需要，采用電動(dòng)刀架替換原有的手動(dòng)刀架。電動(dòng)刀架可實(shí)現(xiàn)刀架的自動(dòng)回轉(zhuǎn)和自動(dòng)換刀，因而可提高加工效率和刀具的重復(fù)定位精度。此處選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、剛性好、價(jià)格便宜的四刀位電動(dòng)刀架。 另外，采用電動(dòng)刀架,也可使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,省去大量液壓管路。選用自動(dòng)轉(zhuǎn)位電動(dòng)刀架，刀架上同時(shí)安裝四把不同的車刀，可在一個(gè)工序中依次用四把車刀自動(dòng)完成幾個(gè)表面的加工。這對(duì)于加工形狀復(fù)雜、加工表面較多、相對(duì)位置精度要求較高的零件是特別適宜的。 發(fā)出換刀指令 自動(dòng)換刀的控制流程如圖4.14。 T0D6 T1D5 D5 = D6 ? 換刀完成 是 D5 ＞D6 ? 否 是 否 D5－D6＋4 D8 D5－D6 D8 刀架正轉(zhuǎn) 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 換刀完成 圖4-14 自動(dòng)換刀控制流程圖 該控制的設(shè)計(jì)充分利用了PLC具有豐富的數(shù)據(jù)功能指令的優(yōu)點(diǎn)，用數(shù)據(jù)指令來進(jìn)行判斷比較。假設(shè)T0是實(shí)際刀號(hào),T1為待換刀號(hào)。數(shù)據(jù)寄存器D6存放 實(shí)際刀號(hào)，D5存放待換刀號(hào)。D7存放待換刀號(hào)與實(shí)際刀號(hào)的差值。 用比較指令CMP進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。比較結(jié)果使M17，M18，M19中的一個(gè)接通。當(dāng)D5大于D6時(shí)，M17接通；D5等于D6時(shí)，M18接通；D5小于D6時(shí)，M19接通。在程序中首先對(duì)D5和D6中存放的值進(jìn)行比較，判斷是否到位。當(dāng)D5＝D6時(shí)，表示刀號(hào)相符；當(dāng)D5＞D6時(shí)，將D5－D6的值存放到D8中，當(dāng)D5＜D6時(shí)，將D5－D6＋4的值存放到D8中。D8中存放的是旋轉(zhuǎn)刀位數(shù)，將它作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，由計(jì)數(shù)器對(duì)轉(zhuǎn)過的刀位進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值到，表示換刀結(jié)束。 圖4-15 自動(dòng)換刀控制梯形圖 4.4.10 需要說明的問題 一般而言，PLC應(yīng)用程序通常還應(yīng)包括初始化程序，用來將計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零、對(duì)某些輸出量置位或復(fù)位等，以防止系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作?？紤]到本控制系統(tǒng)中各模塊之間差異較大，沒有專門編制這一子程序，而是將這些內(nèi)容穿插在相關(guān)的子程序中。 4.5 梯形圖程序的調(diào)試 調(diào)試是PLC控制程序開發(fā)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 所編寫的用戶程序在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)用按鈕來模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)則用有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開關(guān)的接通和斷開。 通過調(diào)試，確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)鍵的問題，有的是對(duì)于某些指令的含義的理解存在偏差，有的是程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，還有則是對(duì)于程序在實(shí)際執(zhí)行中可能出現(xiàn)的問題考慮不周。對(duì)于調(diào)試中出現(xiàn)的問題逐一進(jìn)行了排除,其中的部分程序更是“從頭再來”，采取新的邏輯關(guān)系重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過不斷的調(diào)整和完善，調(diào)試中所發(fā)現(xiàn)的問題都得到了解決。 從上述過程可以看出，程序設(shè)計(jì)完成后，調(diào)試是檢驗(yàn)其正確性的必要手段。在調(diào)試中，對(duì)所遇到的各類問題予以處理解決，不僅對(duì)程序設(shè)計(jì)進(jìn)行了檢驗(yàn)修正，同時(shí)還可從實(shí)際運(yùn)行中改進(jìn)、優(yōu)化、完善整個(gè)程序的設(shè)計(jì)工作。 總之，通過調(diào)試這個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高了程序的正確性和可靠性，也使自己對(duì)于某些指令的理解更加全面，并且學(xué)到了一些難得的程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 4.6 本章小結(jié) PLC 作為先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置，可以應(yīng)用于多種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。在車床電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，屬于PLC 的一種典型控制。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程也是PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的典型應(yīng)用。 在這一章中，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，分八個(gè)模塊詳盡地展示了PLC控制程序的開發(fā)過程。各模塊的程序設(shè)計(jì)方法也是各不相同的，PLC控制程序設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序設(shè)計(jì)法和繼電器控制線路移植法這三種常用方法都根據(jù)不同情況有所采用。 程序編寫完以后，通過調(diào)試，除了可以判斷程序的正誤外，還能在實(shí)踐中進(jìn)一步提高程序的正確性和可靠性。 結(jié) 論 實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)控化是我國當(dāng)前正在機(jī)械行業(yè)進(jìn)行的一項(xiàng)大的信息化工程，這對(duì)于提升我國工業(yè)裝備水平有著重要的意義。所以開展此類有關(guān)機(jī)床改造的技術(shù)方案的研究從而切實(shí)有效地推進(jìn)這項(xiàng)工程，很有意義。 （1）本文完成的主要工作 本人在基于CK9930的PLC控制程序的開發(fā)中完成了以下工作： ① 以機(jī)床為典型對(duì)象，深入了解了電氣自動(dòng)控制技術(shù)的基本原理、方 法和 應(yīng)用，并重點(diǎn)分析了該車床的電氣控制電路，熟悉了被控對(duì)象的工作原理。 ② 比較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了PLC的工作原理、特點(diǎn)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 ③ 利用三菱PLC完成了PLC控制程序的開發(fā)以代替原繼電器--接觸器控 制方式。 ④ 為了進(jìn)一步完善控制系統(tǒng)，在保留原有控制功能基礎(chǔ)上，增加了自動(dòng)換刀、定時(shí)潤滑等功能。 ⑤ 完成了程序的修改、調(diào)試、運(yùn)行等工作。 ⑥ 了解了機(jī)床數(shù)控改造的相關(guān)知識(shí)。 機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)經(jīng)過改造后，在保留原有控制功能基礎(chǔ)上，提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性，對(duì)機(jī)械性能良好而電氣控制系統(tǒng)落后且容易出現(xiàn)問題的機(jī)床來說，是一種較好的改造方案。利用PLC對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行改造不僅提高了機(jī)床的性能，而且利用了原有的設(shè)備,節(jié)約了資源。 （2）程序設(shè)計(jì)體會(huì)： PLC編程中最常用到的是3個(gè)元素：線圈、觸點(diǎn)和時(shí)間繼電器(定時(shí)器)。 ①線圈。一般，電氣控制原理都比較復(fù)雜，各部分之間的相互關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，要想理順整個(gè)控制過程和動(dòng)作順序相當(dāng)麻煩。而線圈(無論是繼電器還是接觸器)在梯形圖中只能出現(xiàn)一次，所以設(shè)計(jì)程序時(shí)要抓住它。當(dāng)決定了它出現(xiàn)在梯形圖的哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)后，針對(duì)這個(gè)特定線圈的所有依屬關(guān)系都要出現(xiàn)在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。這時(shí)只要將電氣原理圖中相應(yīng)的觸點(diǎn)從和連接線引入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)即可。 ② 將控制原理圖中的按鈕開關(guān)變換為輸入觸點(diǎn)。中間繼電器或接觸器的輔助觸頭變換為輸出或寄存器等，相應(yīng)的連線在PLC梯形圖中對(duì)應(yīng)連接好。 ③ 合理且巧妙地使用定時(shí)器。在本次車床的PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)中就恰到好處地使用它來實(shí)現(xiàn)或取代了一些功能，其簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確的控制功能是其他控制方式所難以比擬的。 （3）通過對(duì)此項(xiàng)目的設(shè)計(jì)研究、調(diào)試運(yùn)行，我的收獲很大： ①我對(duì)機(jī)床，特別是車床有了深刻的了解，對(duì)車床的工作原理、組成結(jié)構(gòu)、電氣控制等方面的知識(shí)進(jìn)行了全面的學(xué)習(xí)。 ②系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了PLC的相關(guān)知識(shí)。閱讀了大量有關(guān)PLC的書刊及相關(guān)技術(shù)資料，為今后從事控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作奠定了基礎(chǔ)。 ③訓(xùn)練了綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，鍛煉了實(shí)踐操作能力。 總之，有了這次的設(shè)計(jì)改造經(jīng)驗(yàn)，我今后的學(xué)習(xí)與工作發(fā)展就有了一個(gè)新的起點(diǎn)。  致 謝 本論文是在王增法高級(jí)工程師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)風(fēng)范，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到論文的最終完成，王工都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向王工致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在此，我還要感謝和我一起愉快度過本科生活的09級(jí)中南機(jī)制的各位同學(xué)，由于你們的熱情幫助和支持，我才能克服一個(gè)又一個(gè)的困難和疑惑，直至本論文的順利完成。還要感謝我的師姐、師哥們，她們對(duì)我的課題提出了不少意見，做了不少工作，給予我不少的幫助。在這論文即將完成之際，我的心情卻無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，不知有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)都接受我最誠摯的謝意！ 最后，在此對(duì)閱讀評(píng)審本論文的各位老師，表示由衷的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 杜柳青主編. 數(shù)控機(jī)床電氣控制. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2006 [2] 王淑英主編.電器控制與PLC控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [3] 廖常初主編. 可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2001 [4] 李建新主編.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [5] 陸志強(qiáng)，吳祖育，王庚.數(shù)控機(jī)床控制邏輯的分析與設(shè)計(jì).傳動(dòng)技術(shù)，1996年，第1期 [6] 汪木蘭主編. 數(shù)控原理與系統(tǒng). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. 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