基于PLC的平面磨床自動控制系統(tǒng)的改造設計【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

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目 錄 1 緒論 ...................................................................................................................... 1 2 設計要求 .............................................................................................................. 2 3 磨床的概述 .......................................................................................................... 2 床介紹 ..................................................................................................... 2 界平面磨床發(fā)展趨勢 ............................................................................. 2 代平面磨床的主要特點 ................................................................ 2 展呈現(xiàn)四大變化 ............................................................................ 3 本在于設計創(chuàng)新 ............................................................................ 4 4 可編程序控制器 （ 的概況 ....................................................................... 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理 ............................................................. 4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ............................................................................... 4 基本工作原理 ....................................................................... 5 主要功能 ............................................................................... 6 應用設計步驟 .............................................................................. 7 選型原則 ......................................................................................... 8 下電工可編程序控制器產(chǎn)品 紹 ........................ 9 5 系統(tǒng)的總體設計 ................................................................................................ 11 造平面磨床的步驟 ............................................................................... 11 造方案的確定 ............................................................................. 11 造的技術(shù)準備 ............................................................................. 11 造的實施 ..................................................................................... 12 造繼電 ............................................. 13 制線路控制改造要求 ........................................................................... 14 設備電器的工作原理 ........................................................................... 14 面磨床主要結(jié)構(gòu)和運動形式 ..................................................... 14 氣控制線路分析 ......................................................................... 15 析控制對象，進行系統(tǒng)的硬件設計 ................................................... 19 統(tǒng)的軟件設計 ....................................................................................... 20 6 磨床改造后的調(diào)試 ............................................................................................ 22 7 結(jié)束語 ................................................................................................................ 23 致謝 ........................................................................................................................ 23 參考文獻 ................................................................................................................ 23 附錄 ........................................................................................................................ 25 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 1 緒論 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，中、小批量零件的生產(chǎn)占產(chǎn)品數(shù)量的比例越來越高，零件的復雜性和精度要求迅速提高，傳統(tǒng)的普通磨床已經(jīng)越來越難以適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，制造業(yè)的競爭已從早期降低勞動力成本、產(chǎn)品成本，提高企業(yè)整體效率和質(zhì)量的竟爭，發(fā)展到全面滿足顧客要求、積極開發(fā)新產(chǎn)品的竟爭，將 面臨知識 —— 技術(shù) —— 產(chǎn)品的更新周期越來越短，產(chǎn)品批量越來越小，而對質(zhì)量、性能的要求更高，同時社會對環(huán)境保護、綠色制造的意識不斷加強。因此敏捷先進的制造技術(shù)將成為企業(yè)贏得竟爭和生存、發(fā)展的主要手段。計算機信息技術(shù)和制造自動化技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，作為自動化柔性生產(chǎn)重要基礎(chǔ)的數(shù)控機床在生產(chǎn)機床中所占比例將越來越多。但新機床購置費用高，且生產(chǎn)準備周期長。因此對原有機床的現(xiàn)代化改造顯得尤為重要。而用 造老機床有很多優(yōu)點： ? 節(jié)省資金，減少投資額，交貨期短 機床的 造，可大大減少資金的投入，同購置新機床相 比，一般可節(jié)省60 % ～ 80 % 的費用，改造費用低。特別是大型、特殊設備尤為明顯。一般大型機床改造，只需花新機床購置費的 1/3。即使將原機床的結(jié)構(gòu)進行徹底改造升級，也只需花費購買新機床 60 % 的價格。?性能穩(wěn)定可靠 因原機床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應力變形而影響精度，且各部件已經(jīng)長期磨合，使改造后的機床性能穩(wěn)定可靠，質(zhì)量好，可作為新設備繼續(xù)長期使用。?可充分體現(xiàn)企業(yè)自身的意愿 企業(yè)與改造人員可依照實際需要和機床長期使用的情況，在改造中提出對機床性能、操作與維修等方面的改進意見，有權(quán)選擇機械 零部件、數(shù)控系統(tǒng)、電器設備等的規(guī)格、型號、性能等。可根據(jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設備的自動化水平和效率，提高設備質(zhì)量和檔次，將機床改造成具有當今水平的設備。?更有利于使用和維護 由于改造前機床已使用多年，操作者對機床的特性早已了解，在操作使用和維修方面培訓時間短、見效快。改造的機床一經(jīng)安裝好，就可實現(xiàn)全負荷運轉(zhuǎn)。?可以采用最新的控制技術(shù)，提高生產(chǎn)效率?？筛鶕?jù)技術(shù)革新的發(fā)展速度，及時地提高生產(chǎn)設備的自動化水平和效率，提高設備質(zhì)量和檔次，將舊機床改成當今水平的機床。機床經(jīng)改造后，即可實現(xiàn)加工的自動化 ，效率可比傳統(tǒng)機床提高 3～ 7 倍。對復雜零件而言，難度越高，功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費用，而且可以縮短生產(chǎn)準備周期。提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率，零件的加工精度高，尺寸分散度小，使裝配方便靈活。因此 ,繼電器本身固有的缺陷 ,給床的安全和經(jīng)濟運行帶來了不利影響 ,用 磨床的繼電器式控制系統(tǒng)進行改造已是大勢所趨 [1] 。所以我們就以平面磨床改造來介紹一下。 2 2 設計要求 （ 1） 量和性能要與任務相適應， 行速度要滿足實時控制的要求； （ 2）要有 原平面磨床控制原理圖、 件接線 圖和梯形圖 （ 3）要有 I/O 接口地址分配表； （ 4） 系統(tǒng) 具有手動 /自動轉(zhuǎn)換、在線監(jiān)控及在現(xiàn)場調(diào)試 、驅(qū)動通風機的電機過熱保護，故障報警等功能 。 3 磨床的概述 床介紹 磨床是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進行加工，如珩磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和拋光機等。 磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進行高 效率的磨削，如強力磨削等。 隨著高精度、高硬度機械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長。 磨床是各類金屬切削機床中品種最多的一類，主要類型有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、無心磨床、工具磨床等。 界平面磨床發(fā)展趨勢 當今平磨的發(fā)展趨勢是轉(zhuǎn)向成形、臺階、切入、快速抖動、三維空間曲線表面磨削加工。可以說，平磨是磨床類機床中演變潛力最大的一種機型。我國平磨制造廠應跳出傳統(tǒng)的平面磨削的思維，轉(zhuǎn)到曲線或輪廓等非平面磨削加工的思路上進一步發(fā)展，以形成我 們自己特色的技術(shù)和產(chǎn)品 久前在美國芝加哥舉行的國際制造技術(shù)展覽會（ 有 20 多家平磨專業(yè)生產(chǎn)廠的 60 多臺平面磨床以平磨實物形式參展，包括了歐、美、日及我國的主要平磨制造廠。有關(guān)專家分析了此次參展的平面磨床的主要特點并預測今后平面磨床的發(fā)展趨勢 [3] 。 代平面磨床的主要特點 （ 1） 從規(guī)格上看，以小型平磨為主。臺面寬 200下的幾乎占 50%，小規(guī)格機床的運輸及布展比較方便；國外平磨不分普通、精密、 高精度的精 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 度等級，相對小規(guī)格機床，精度容易做得很高；在國際市場上，中、小規(guī) 格平磨的潛在需求很大。 （ 2） 從控制上看， 70%以上的為數(shù)控型，有單軸、雙軸及三軸數(shù)控，最多達五軸控制，尤其是 400 以上的大規(guī)格機型，全為數(shù)控型。由于技術(shù)水平的發(fā)展導致功能變化，平磨已從傳統(tǒng)的平面磨向成形磨轉(zhuǎn)變，常規(guī)控制已難以實現(xiàn)功能的要求。數(shù)控平磨已形成一個市場潮流。 （ 3） 從功能上看， 50%以上的平磨不僅僅用于水平平面加工，而且轉(zhuǎn)向成形、臺階、切入、快速抖動、三維空間曲線等表面磨削加工，如 實現(xiàn)非平面型復雜曲面的磨削； 司的柔性磨削系統(tǒng)，可實現(xiàn)成形、無心、外圓、工具、輪廓等磨削工藝；還有裕福、 司等的快速抖動磨等，反映出平磨是磨床類機床中演變潛力最大的一種機型。 展呈現(xiàn)四大變化 （ 1） 高速、復合、高精度、高剛性仍是金切機床的發(fā)展主調(diào)，但又有新的變化。復合，已從原來的為復合而復合轉(zhuǎn)為從實用高效考慮為主，如車、銑復合，車、銑、鉆的復合，銑床和電火花的復合；從功能上看，復合型機床的針對性很強，針對某類零件考慮；從精度上看，定位精度 ＜ 2μ m，重 復定位精度 ≤± 1μ m 的機床已比比皆是；從主軸轉(zhuǎn)速來看， 軸達60000r/13 42000r/速已不是小功率主軸的專有特征；從剛性上看，已出現(xiàn)可加工 60度材料的加工中心。 （ 2） 模塊化的設計在機床制造中已應用得爐火純青。橫向系列、縱向系列、全系列、跨系列的模塊化設計，無論是大隈、牧野等為代表的日本機床，還是 為代表的美國機床，外形上看好象完全一樣，但功能則完全不同，所構(gòu)成的模塊很多則是通用的。 （ 3） 全自動的概念已發(fā)生變化。傳統(tǒng)的全自動機床是用一只氣動或液動的機械手實現(xiàn)工件的自動上、下料，而現(xiàn)在 采用真正意義的多關(guān)節(jié)串聯(lián)式機器人，來實現(xiàn)工件的上、下料，包括完工零件的堆放?？刂频姆秶哟螅M線的靈活性加強，同時輔助配套的機械大大減少。 （ 4） 環(huán)保要求越來越高。在展出的展品中，絕大部分的機床產(chǎn)品都采用全封閉的罩殼，絕對沒有切屑或切削液外濺的現(xiàn)象。另一方面，大量的工業(yè)清洗機和切削液處理機系統(tǒng)的展出，亦同時反映現(xiàn)代制造業(yè)對環(huán)保越來越高的要求。 4 本在于設計創(chuàng)新 （ 1） 平磨是磨床類機床中發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮臋C床。 在完成傳統(tǒng)的平面磨削功能外，以平磨的床身、拖板、臺面、磨頭等大件為基礎(chǔ)，可以演變成外圓、曲 線、工具、無心等磨床，如 10206062具磨的基礎(chǔ)就是平磨。我國應在完成平磨規(guī)格系列的完善后，跳出傳統(tǒng)的平面磨削的思維轉(zhuǎn)到曲線或輪廓等非平面磨削加工的思路上去進一步發(fā)展，形成具有我們自己特色的技術(shù)和產(chǎn)品。 （ 2） 模塊化設計將是貫穿產(chǎn)品設計全過程的一條主線，無論是機床技術(shù)發(fā)展的潮流還是市場競爭的要求；無論是降低成本的需要，還是提高產(chǎn)品質(zhì)量的需要，都要求我們在今后產(chǎn)品的開發(fā)設計中，切實做好模塊化設計工作。 （ 3） 世界機床工業(yè)的發(fā)展，根本一點是設計創(chuàng)新理念的發(fā)展。傳統(tǒng) 的金屬切削原理，用一種全新的現(xiàn)代設計理念，結(jié)合先進的控制技術(shù)，正在推動機床技術(shù)發(fā)生重大變化 4 可編程序控制器 （ 概況 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 目前 類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計算機，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機相似。主要包括中央處理單元 儲器 入輸出接口電路、電源、 I/O 擴展接口、外部設備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 制系 統(tǒng)由輸入量 — 輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為 輸入量，它們經(jīng) 部輸入端子，作為 輸出量對外圍設備進行各種控制。由此可見， 基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。其中 部分的作用如下： (1)中央處理器 1）診斷 源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編制程序中的語法錯誤。 2）采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入 寄存器中 。 3） 按用戶程序存儲器中存放的先后順序逐條讀取指令，進行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務完成各種運算和操作 。 4） 將存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。 5） 應各種外部設備的工作請求。 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 (2)存儲器 存儲器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲器，用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。 二大部分是用戶存儲器，包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 (3)輸入輸出接口電路 過輸入輸出（ I/O）接口電路實現(xiàn)與外圍設備的連接。輸入接口通過 輸入端子接受現(xiàn)場輸入設備的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成 (4)電源 電源是指將外部輸入的交流 電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足 儲器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 (5)輸入輸出 I/O 擴展接口 若主機單元的 I/O 點數(shù)不能滿足輸入輸出點數(shù)需要時，可通過此接口用扁平電纜線將 I/O 擴展單元與主機單元相連接。 圖 1 構(gòu)示意圖 基本工作原理 用的是循環(huán)掃描工作方式。對每個程序， 第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令， 則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束 符后又返回第一條指 6 令，如此周而復始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。 工作過程如圖 1 所示。 （ 1） 輸入刷新階段 在輸入刷新階段， 描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。 （ 2） 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結(jié)果存入對應的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 （ 3） 輸出刷新階段 當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動 外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成實際輸出。 顯然掃描周期的長短主要取決與程序的長短。掃描周期越長，響應速度越慢。由于每一個掃描周期只進行一次 I/O 刷新，即每一個掃描周期 對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應速度。由此可見，若輸入變量在 I/O 刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出會相應地發(fā)生變化。反之，若在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描的 I/對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說 是完全允許的，不但不會造成不利影響，反而可以增強系統(tǒng)的抗干擾能力。這是因為輸入采樣僅在輸入刷新階段進行， 一個工作周期的大部分時間里實際上是外設隔離的。而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時的，由于系統(tǒng)響應較慢，往往要幾個掃描周期才響應一次，而多次掃描后，因瞬間干擾而引起的誤操作將會大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。但是對于控制時間要求較嚴格、響應速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應滯后等不良影響 [7] 。 主要功能 （ 1） 條 件控制功能 條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用 與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)極其他各種邏輯連接，進行開關(guān)控制。 （ 2） 定時 /記數(shù)控制功能 定時 /記數(shù)控制功能指用 供的定時器、記數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或記數(shù)控制，以取代時間繼電器和記數(shù)繼電器。 （ 3） 數(shù)據(jù)處理功能 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 數(shù)據(jù)處理功能是指 進行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運算、邏輯運算以及編碼和譯碼等操作。 （ 4） 步進控制功能 步進控制功能是指用步進指令來實現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完 成以后，才能進行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進控制器。 （ 5） A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過 A/D、 D/A 模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。 （ 6） 運動控制功能 運動控制功能是指通過高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸運動控制。 （ 7） 過程控制功能 過程控制功能是指通過 制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 （ 8） 擴展功能 擴展功能是指通過連接輸入輸出擴展單元（即 I/O 擴展單元）模塊來增加輸入輸出點數(shù)，也 可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高 控制功能。 （ 9） 遠程 I/O 功能 遠程 I/O 功能是指通過 I/O 單元將分散在遠距離的各種輸入、輸出設備與機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。 （ 10） 通信聯(lián)網(wǎng)功能 通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過 間的聯(lián)網(wǎng)、 上位機的鏈接等，實現(xiàn)遠程 I/O 控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復雜控制。 （ 11） 監(jiān)控功能 監(jiān)控功能是指 監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進行狀態(tài)和進程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進行報警和記錄，甚至自動終止運行；也可在線調(diào)整、 修改控制程序中的定時器、記數(shù)器等設定值或強制 I/O 狀態(tài)。 應用設計步驟 制系統(tǒng)是以程序形式來體現(xiàn)其控制功能的，大量的工作時間將用在軟件設計，即程序設計上。 序設計可遵循以下六步進行： （ 1）確定被控系統(tǒng)必須完成的動作及完成這些動作的順序。 8 （ 2） 分配輸入輸出設備 即確定哪些外圍設備是送信號到 些外圍設備是接受來自 號的。并將 輸入輸出口與之進行分配。 （ 3） 設計 序畫出梯形圖。 梯形圖體現(xiàn)了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互關(guān)系。 （ 4） 實 現(xiàn)用計算機對 梯形圖的直接編程。 （ 5） 對程序進行調(diào)試（模擬和現(xiàn)場）。 （ 6） 保存已完成的程序。 顯然，在建立一個 制系統(tǒng)時，必須首先把系統(tǒng)需要的輸入，輸出數(shù)量確定下來，然后按需要確定各種控制動作的順序和各個控制裝置彼此之間的相互關(guān)系。確定控制上的相互關(guān)系之后，即可進行編程的第二步 分配了 輸入輸出點，內(nèi)部輔助繼電器，定時器，計數(shù)器之后，就可以設計 序畫出梯形圖。在畫梯形圖時要注意每個從左邊開始的邏輯行必須終止于一個繼電器線圈或定時器，計數(shù)器，與實際的電路圖不 一樣。梯形圖畫好后便用編程軟件直接把梯形圖輸入計算機并下裝到行模擬調(diào)試，修改直至符合控制要求，這便是程序設計的整個過程 。 選型原則 當某一個控制任務決定由 完成后，選擇 成為最重要的事情。一方面要選擇多大容量的 另一方面是選擇什么公司的 外設。 對第一個問題，首先要對控制任務進行詳細的分析，把所有的 I/O 點找出來，包括開關(guān)量 I/O 和模擬量 I/O 以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點的類型非常關(guān)鍵，如果他們之中既有交流 220V 的接觸器、電磁 閥，又有 24V 的指示燈，則最后選用的 輸出點數(shù)有可能大于實際電數(shù)。因為 輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。所以一旦它們是交流 220V 的負載負載使用。則直流 24V 的負載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點浪費，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級和種類的負載，比如使用交流 220V 的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的 用最多，但對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點的晶體管輸出的 。 對第二個問題，則有以下幾個方面要考慮： （ 1）功能方面 所有 般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的 否有能力控制任務。如對 智能儀表及上位機之間有靈活方便的通信要求；或?qū)?計算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)?位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對市場上流行的 種有一個詳細的了解，以便做出正確的選擇。 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 （ 2） 價格方面 不同廠家的 品價格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當、 I/O 點數(shù)相當?shù)?價格能相差 40%以上。在使用 多的情況下，這樣的差價當然是必須考慮的因數(shù)。 機選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應的配套模塊也就選定了。 下電工可編程序控制器產(chǎn)品 紹 經(jīng)過從功能方面和價格方面兩個方面的考慮，發(fā)現(xiàn)松下電工可編程序控制器產(chǎn)品 較適合。因為它是一種功能很強的小型機，在設計的過程中采用先進的方法及組件使其通常只有在大型 才具有的功能，且具有其他控制器所不具備的功能。雖然是小型機，但是其功能較完善，性能價格比高，較適合改造要求。 現(xiàn)在就對 組成各部分和技術(shù)性能做一個簡單介紹。在松下電工公司生產(chǎn)的 列產(chǎn)品中， 于小型 品，其中 具有高級處理功能的型號。從型號可以看出 編程控制器的輸入和輸出點數(shù)（即 I/O 點）之和為 24。 （ 1） 組成各部分如下： 1） 該口能于 通信編程，也可連接其他外圍設備。 2）運行監(jiān)視指示燈 ①當運行程序時，“ 示燈亮； ②當控制單元中止執(zhí)行程序時，“ 示燈亮； ③當發(fā)生自診斷錯誤時，“ 示燈亮； ④當檢測到異常的情況時或出現(xiàn)“ 時故障時，“ 示燈亮。 3）工作方式選擇開關(guān) 工作方式選擇開關(guān)共有 3 個工作方式檔位，即“ “ “ ①“ 作方式 當開關(guān)扳到這個檔位時，控制單元運行程序。 ②“ 作方式 在這個工作方式下，可以使用編程工具改變可編程控制器的工作方式為“ “ 作方式。 ③“ 作方式 10 在此方式下可以編輯程序。若在“ 作方式下編輯程序，則按出錯對待。可編程控制器鳴響報警，提示編程者將方式選擇開關(guān)切換至“ 作方式。 ④輸出端子 的輸出端子有 8 點。該端子板為兩頭帶螺釘可拆卸的板。 ⑤直流電源輸出端子 在 列主機內(nèi)部均配有一個供輸入端使用的 24V 直流電源。 ⑥輸入端子 的輸入端子有 16 點。輸入電壓范圍為直流 12～ 24V。該端子板為兩頭帶螺釘可拆卸的板。 ⑦編程工具連接插座（ ） 可用此插座經(jīng)專用外設電纜連接編程工具。 ⑧波特率選擇開關(guān) 有 19200 9600檔，當可編程控制器與外部設備進行通信時，應根據(jù)不同的外設選定波特率。 ⑨電位器（ 這兩個電位器可用螺絲刀進行手 動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)外部設定。當調(diào)節(jié)該電位器時， 部對應的特殊數(shù)據(jù)寄存器 內(nèi)容在 0～ 255 之間變化，相當與輸入外部可調(diào)的模擬量。 兩個（ ⑩ I/O 點狀態(tài)指示燈和擴展單元接口插座 用來指示輸入 /輸出的通斷狀態(tài)，當某個輸入觸點閉合時，對應于這個觸點編號的輸入指示發(fā)光二極管點亮（下一排）； 當某個輸出繼電器接通時，對應這個輸出繼電器編號的輸出指示發(fā)光二極管點亮（上一排）。擴展單元接口插座用于連接 展單元及 A/D、 D/接單元。 （ 2） 技術(shù)性 能 主機 I/O 點數(shù)為 16/8；最大 I/O 點數(shù)為 104；運行速度為 s/步；容量為 2720 步；基本指令數(shù)為 80；高級指令數(shù)為 111；內(nèi)部繼電器為 1008 點；特殊內(nèi)部繼電器為 64 點；定時器 /計數(shù)器為 144 點；數(shù)據(jù)寄存器為 1660 字；特殊數(shù)據(jù)寄存器為 70 字；索引寄存器為 2 字；主控指令為 32 點；跳轉(zhuǎn)標記數(shù)為 64 點；步進數(shù)為 128 級；子程序個數(shù)為 16 個；中斷個數(shù)為 9個程序；輸入濾波時間為 1－ 1280] 。 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 5 系統(tǒng)的總體設計 造平面磨床的步驟 造方案的確定 改造的可行性分析通過以后，就可以針對自動磨床床的現(xiàn)況確定改造方案，一般包括： （ 1） 機械修理與電氣改造相結(jié)合 一般來說，需進行電氣改造的機床，都需進行機械修理。要確定修理的要求、范圍、內(nèi)容；也要確定因電氣改造而需進行機械結(jié)構(gòu)改造的要求、內(nèi)容；還要確定電氣改造與機械修理、改造之間的交錯時間要求。機械性能的完好是電氣改造成功的基礎(chǔ)。 （ 2）先易后難、先局部后全局 確定改造步驟時，應把整個電氣部分改造先分成若干個子系統(tǒng)進行，如輸入部分、邏輯部分、輸出部分、面板控制與強電部分等，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成 全系統(tǒng)工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯。在每個子系統(tǒng)工作中，應先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作，然后做技術(shù)性高的、要求精細的工作，使人的注意力能集中到關(guān)鍵地方。 （ 3）根據(jù)使用條件選擇系統(tǒng) 針對平面磨床，確定它的環(huán)境、溫度、濕度、灰塵、電源、光線，甚至有否鼠害等外界使用條件，這對選擇電氣系統(tǒng)的防護性能、抗干擾性能、自冷卻性能、空氣過濾性能等可提供正確的依據(jù)，使改造后的電氣系統(tǒng)有了可靠的使用保證。當然，電氣系統(tǒng)的選擇必須考慮成熟產(chǎn)品，性能合理、實用，有備件及維修支持，功能滿足當前和今后若干年內(nèi)的發(fā)展 要求等。 （ 4）改造范圍與周期的確定 有時數(shù)控機床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機床全部電氣系統(tǒng)，應根據(jù)科學的測定和分析決定其改造范圍。改造的周期，根據(jù)實際情況確定，考慮因素有技術(shù)水平、準備工作充分程度、新系統(tǒng)大小與復雜程度等。 造的技術(shù)準備 改造前的技術(shù)準備充分與否，很大程度上決定著改造能否取得成功。技術(shù)準備包括： （ 1）機械部分準備 12 為配合電氣改造而需進行的機械大修改造的測量、計算、設計、繪圖、零件制作等應先期完成。同時對停機后需拆、改、加工的部分等應事先規(guī)劃完畢，提出明確要求，與 整個改造工作銜接得當。 （ 2） 新系統(tǒng)電氣資料消化 新系統(tǒng)有許多新功能、新要求、新技術(shù)，因此改造前應熟悉技術(shù)資料，包括系統(tǒng)原理說明、線路圖、 形圖及文本、安裝調(diào)試說明、使用手冊、編程手冊等。要有充裕的時間來對上述資料進行翻譯 (進口系統(tǒng) )、消化、整理、核對，做到思路清晰，層次分明。 （ 3） 新舊系統(tǒng)接口的轉(zhuǎn)換設計 根據(jù)每臺設備改造范圍不同，需事先設計接口部分轉(zhuǎn)換，若全部改造的，應設計機電轉(zhuǎn)換接口、操作面板控制與配置、互聯(lián)部分接點、參數(shù)測量點、維修位置等，要求操作與維修方便、合理，線路走向通順、中小連 接點少，強弱電干擾最小，備有適當裕量等。局部改造的，還需要考慮新舊系統(tǒng)的性能匹配、電壓極性與大小變換、安裝位置、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，必要時需自行制作轉(zhuǎn)換接口。 造的實施 準備工作就緒后，即可進入改造的實施階段。實施階段內(nèi)容按時間順序分為： （ 1） 原機床的全面 保養(yǎng) 機床經(jīng)長期使用后，會不同程度地在機械、液壓、潤滑、清潔等方面存在缺陷，所以首先要進行全面保養(yǎng)。其次，應對機床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對改造工作起指導參考作用，又可在改造結(jié)束時作對比分析用。 （ 2）保留的電 氣部分最佳化調(diào)整 若對電氣系統(tǒng)作局部改造，則應對保留電氣部分進行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強電部分的零件更換，電機的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污染的清潔，通風冷卻裝置的清洗，伺服驅(qū)動裝置的最佳化調(diào)整，老化電線電纜的更新，連接件的緊固等等。只有對保留的電氣部分做好過細的最佳化調(diào)整工作，才能保證改造后的機床有較低的故障率。 （ 3）原系統(tǒng)拆除 原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙，仔細進行，及時在圖紙上作出標記，防止遺漏或過拆 (局部改造情況下 )。在拆的過程中也會發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設計中的欠缺之處，應及時補充與修正，拆下的系統(tǒng)及零 件應分門別類，妥善保管， 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 以備萬一改造不成功或局部失敗時恢復使用。還有一定使用價值的，可作其他機床備件用。切忌大手大腳，亂扔亂放。 （ 4） 合理安排新系統(tǒng)位置及布線 根據(jù)新系統(tǒng)設計圖紙，合理進行新系統(tǒng)配置，包括箱體固定、面板安放、線路走向和固定、調(diào)整元器件位置、密封及必要裝飾等。連線工作必須分工明確，有人復查檢驗，以確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。 （ 5）調(diào)試 調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進行。調(diào)試人員應頭腦冷靜，隨時記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先試安全保護系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設備事故發(fā)生。調(diào)試現(xiàn)場必須清理干凈，無多余物品；各運動坐標拖板處于全行程中心位置；能空載試驗的，先空載后加載；能模擬試驗的，先模擬后實動；能手動的，先手動后自動。 造繼電 用 造繼電 按以下步驟進行： （ 1） 了解系統(tǒng)改造的要求。用 換原繼電 可能的留用原繼電 滿足控制要求的情況下，盡可能的采用便宜的 預留一些輸入，輸出點，以備添加功能時使用。 （ 2） 了解原設備電器的工作原理。根據(jù) 生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求，如需要完成的動作（動作順序，必需的保護和聯(lián)鎖等），操作方式（手動，自動，連續(xù)，單周期，單步等）。根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)控制方案。根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成方案和工藝要求確定系統(tǒng)運行方式 （ 3）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入設備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設備驅(qū)動的控制對象（電動機、電磁閥等）。據(jù)此確定 I/O 點數(shù)。分配 I/O 點，繪制 I/O 連接圖。 （ 4） 選擇 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 保證整個控制系 統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標起著重要的作用。選擇 包括機型選擇、容量選擇、 I/O 模塊選擇、）電源模塊選擇等。 （ 5）設計控制程序?？刂瞥绦蚴钦麄€系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)安全、可靠的關(guān)鍵。因此控制系統(tǒng)的程序應經(jīng)過反復調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。令編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。 （ 6）聯(lián)機調(diào)試 如不滿足要求，在返回修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。 14 制線路控制改造要求 （ 1）成形平面磨床的 砂輪采用液壓驅(qū)動，其傳動較平穩(wěn)，磨削工件時精度高。 （ 2） 機床的電氣控制部分采用 編程序控制器 ,實現(xiàn)對機床 的自動磨削、液壓閥的控制及電磁吸盤的控制。 （ 3） 動作要求： 1） 磨頭的垂直進給。 2） 工作臺的縱向進給。 3） 工作臺的橫向進給。 以上三種運動均采用手動和自動兩種控制方式。 4） 電磁吸盤不工作時可以手動調(diào)整機床。 （ 4） 為保證安全生產(chǎn)，電磁盤與工作臺，拖板及磨頭垂直進給采用聯(lián)鎖控制裝置，即電磁盤電流小于 1A 時，吸力不足時機床要停止工作。 （ 5） 電磁吸盤具有充、退磁功能。 （ 6） 冷卻泵電機、吸塵電機為了方便運輸可選用分離式插拔接頭。 （ 7） 工作臺的縱向運行較頻繁，磨頭的垂直進給要求精度較高，應采用接近開關(guān)。 （ 8） 編程控制器及電磁閥所需的是 220V 交流電源。 （ 9） 能反映電源、砂輪電機、油泵電機、充磁電源、充、退磁的工作情況，以及 部電源的指示。 （ 10） 由于所吸工件不同，要求電磁吸盤的電流可以調(diào)節(jié)，并且有顯示。 （ 11） 電路中所有斷路后能儲存能量的電器要有保護。 設備電器的工作原理 面磨床主要結(jié)構(gòu)和運動形式 平面磨床主要由床身， 垂直進給手輪，工作臺，位置行程擋塊，砂輪修正器，橫向進給手輪，拖板，磨頭和驅(qū)動工作臺手輪等部件組成。此平面磨床共有四臺電動機，砂輪電動機是主運動電動機 ，直接帶動砂輪旋輪，對工件進行磨削加工；砂輪升降電動機使拖板沿立柱導軌上下移動，用以調(diào)整砂輪位置；工作臺和砂輪的往復運動是靠液壓電動機進行液壓傳動的，液壓傳動較平穩(wěn)，能實現(xiàn)無極調(diào)速，換向時慣性小，換向平穩(wěn)；冷卻泵電動機帶動冷卻泵供給砂輪和工件冷卻液，同時利用冷卻液帶走磨下的鐵屑 [17] 。 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 氣控制線路分析 面磨床的電氣控制線路 包含： 主電路，控制電路，電磁工作臺控制電路及照明與指示燈電路四部分。 （ 1）主電路分析 主電路共有四臺電動機 如圖 1 所示 ，其中 液壓電動機，實現(xiàn)工作臺的往復 運動； 砂輪電動機，帶動砂輪轉(zhuǎn)動來完成磨削加工工件； 冷卻泵電動機；它們只要求單向旋轉(zhuǎn)，分別用接觸器 制。冷卻泵電機 有在砂輪電機 轉(zhuǎn)后才能運轉(zhuǎn)。 砂輪升降電動機，用于磨削過程中調(diào)整砂輪與工件之間的位置。 長期工作的，所以都裝有過載保護。 短期工作的，不設有過載保護。整個線路有一組總?cè)蹟嗥髯龆搪繁Ｗo， 電路分別由熔斷器 短路保護；變壓器 熔斷器 短路保護，機床控制線路，指示電路，照明電路分別由 短 路保護，電磁工作臺控制電路由熔斷器 短路保護。 （ 2）控制電路分析 1）液壓泵電動機 控制合上總開關(guān) ，整流變壓器一個副邊輸出 135 伏交流電壓，經(jīng)橋式整流器 流后得到直流電壓，使電壓繼電器電動作，其常開觸頭閉合，為啟動電機作好準備。如果 能正?？煽抗ぷ?，各電機均無法運行，因為平面磨床的工件靠直流電磁吸盤的吸力將工件吸牢在工作臺上，只有具備可靠的直流電壓后，才允許啟動砂輪和液壓系統(tǒng)，以保證安全。 當 合后，按下啟動按鈕 觸器 電吸合并自鎖，液壓油泵電機 動運轉(zhuǎn)， 亮。若按下停止按鈕 觸器 圈斷電釋放，電動機 電停轉(zhuǎn)。 2）砂輪電動機 冷卻泵電動機 控制 按下起動按鈕 觸器 圈獲電動作，砂輪電動機 動運轉(zhuǎn)。由于冷卻泵電動機 1 和 動控制，所以 時啟動運轉(zhuǎn)，當不需要冷卻時，可將插頭拔出，按下停止按鈕 ，接觸器 圈斷電釋放， 時斷電停轉(zhuǎn)。 兩臺電動機的熱繼電器 常閉觸頭都串聯(lián)在 制線路中，只要有一臺電動機過載，就使 圈失電。因冷卻液循 環(huán)使用，經(jīng)?；煊形酃鸽s質(zhì)，很容易引起電動機 載，故用熱繼電器 行過載保護。 16 圖 2 主控電路 2 23～43～10245 5 67 8 9 6111210131416 27 23 2 29225 5 523115 5 52310液壓泵總開關(guān)級保護砂輪轉(zhuǎn)動冷卻泵砂輪升降上升下降液壓泵控制砂輪控制砂輪升降 上升 下降1234567891011 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 3）砂輪升降電動機 控制，砂輪升降電動機只有在調(diào)整工件和砂輪之間位置時使用，所以用點動控制，當按下點動按鈕 觸器 圈獲電吸合，電動機 動正傳，砂輪上升。達到所需位置時，松開 圈斷電釋放，電動機 轉(zhuǎn)，砂輪停止上升。按下點動按鈕 觸器 圈獲電吸合，電動機 動反傳，砂輪下降。達到所需位置時，松開 圈斷電釋放，電動機 轉(zhuǎn)，砂輪停止下降。為防止電動機 正反轉(zhuǎn)線路同時接通，故在對方線路中串入接觸器 常閉觸頭進行聯(lián)鎖控制。 （ 3） 電磁吸盤電路分析 電磁吸盤是固定加工工件的一種夾具。利用通電導體在鐵心中產(chǎn)生的磁場吸牢鐵磁材料的工件，以便加工。他與機械夾具比較，具有加緊迅速，不損傷工件，一次能吸牢若干個小工件，以及工件發(fā)熱能自由伸縮等優(yōu)點，因而電磁吸盤在平面磨床上用的十分廣泛。電磁吸盤結(jié)構(gòu)如圖 3 所示 圖 3 電磁吸盤 結(jié)構(gòu) 電磁吸盤的外殼是鋼制箱體，中部的芯體上繞有線圈，吸盤的蓋板用鋼板制成，鋼制蓋板用非磁性材料如鉛錫合金隔離成若干小塊。當線圈通上直流電后，吸盤的芯體被刺化，產(chǎn)生磁場，磁通便以芯體和工件作回路，工件被牢牢吸住 [16] 。 電磁吸盤的控制電路包括整流裝置、控制裝置和保護裝置三個部分 ，如圖 4 所示 。整流裝置由變壓器 橋式整流器 成，供給 110 伏直流電源。控制裝置由按鈕 接觸器 成。充磁過程如下：按下充磁按鈕 觸器 圈獲電吸合， 觸頭閉合 ，電磁吸盤 電，工作臺充磁吸住工件。同時其自鎖觸頭閉合，聯(lián)鎖觸頭斷開。 18 磨削加工完畢，在取下加工好的工件時，先按 斷電磁吸盤 直流電源，由于吸盤和工件都有剩磁，所以需要對吸盤和工件進行去磁。 圖 4 電磁吸盤電路 去磁過程如下：先按點動按鈕 觸器 圈獲電吸合， 兩副主觸頭閉合，電磁吸盤通入反向直流電，使工作臺和工件去磁。去磁時，為防止因時間過長使工作臺反向磁化，再次吸住工件，因而接 觸器 用點動控制。保護裝置有放電電阻 R 和電容 C 以及零壓繼電器 成，電阻 R 和電容 C 的作用是：電磁吸盤是一個大電感，在充磁吸工件時，存儲有大量磁場能量。當它脫離電源的一瞬間，吸盤 的兩端產(chǎn)生較大的自感電動勢，會使線圈和其他電器損壞，故用電阻和電容組成放電回路。利用電容 C 兩端的電壓不能突變的特點，使電磁吸盤線圈兩端的電壓變化趨于緩慢。阻 R 消耗電磁能量。如果參數(shù)選配得當，此時 路可以組成一個衰減震蕩電路，，利用電對去磁將是非常有用的零壓繼電器 作用是在加工過程中，若電源電壓不足，則電 磁吸盤將吸不牢工件，會導致工件被砂輪打出，造成嚴重事故。因此在電路中零壓繼電器 其線圈并聯(lián)在直流電源上，其常開觸頭串聯(lián)在液壓泵電動7918150350 1516132414 171824 12 7電磁吸盤控制充磁 去磁電磁吸盤充磁 去磁11 12 13 14 15 16 17 18 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 機和砂輪電機的 控制電路中，若電磁吸盤將吸不牢工件， 會釋放，使液壓泵電動機和砂輪電機停轉(zhuǎn)，保證了安全 。 （ 4）照明和指示燈電路分析 圖 5 中 照明燈，其工作電壓為 24 伏，由變壓器 給， 照明負荷隔離開關(guān)。 指示燈，其工作電壓為 6 伏，也由變壓器給， 6 個指示燈的作用是： 亮，表示電源正常，不亮，表示電源有 故障。 亮，表示油泵電機 于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，工作臺正在進行往復運動；不亮，表示 轉(zhuǎn)。 圖 5 指 示 和 照明電路 亮，表示砂輪電動機 冷卻泵電動機 于運轉(zhuǎn)狀態(tài)；不亮，表示 轉(zhuǎn)。 亮，表示砂輪升降電動機 于工作狀態(tài)，不亮，表示 轉(zhuǎn)。 亮，表示電磁吸盤 于充磁狀態(tài)，不亮，表示電磁吸盤未工作。 亮，表示電磁吸盤 于退磁狀態(tài)，不亮，表示電磁吸盤未工作。 析控制對象， 進行系統(tǒng)的硬件設計 任何一種繼電器系統(tǒng)都有三個部分組成，即輸入部分，邏輯部分和輸出部分。系統(tǒng)輸入部分由所有行程開關(guān)、儀表觸點、方式選擇開關(guān)、控制按鈕等組成。邏指示燈照明燈變壓器 通電液壓泵砂輪機砂輪升降電磁吸盤工作照明燈19 20 21 22 23 24 254 74 2