多工位回转工作台组合机床plc控制设计
本课题是多工位回转工作台组合机床PLC控制设计。由于传统的组合机床大多数是由继电器控制运行，本课题是将传统由继电器控制的多工位回转工作台改造成由PLC控制，进而改进继电器控制的不足。本文详细叙述了多工位回转工作台的PLC程序设计过程，并对原有的继电器设备进行了分析与改造。根据原有的继电器控制要求，确定了总体的设计方案，之后分别进行硬件设计和软件设计。使工作台完成了钻孔，扩孔，铰孔以及装卸的要求。关键词 回转工作台，组合机床，PLC，程序设计目 录
1 绪论- 1
1.1 研究背景1
1.2 国内外发展1
1.3 本文主要内容2
2 多工位回转工作台组合机床的总体设计方案2
2.1 对多工位回转工作台组合机床的要求分析2
2.2 对机床控制程序设计进行分析3
3 多工位回转工作台组合机床的硬件设计3
3.1 组合机床的介绍3
3.2 回转台的控制要求4
3.3 多工位回转工作台组合机床液压系统说明4
3.4 主电路7
3.5 PLC简介8
4 多工位回转工作台组合机床的软件设计13
4.1 PLC控制程序的设计与说明13
5 仿真调试17
5.1 编程软件的介绍17
5.2 程序仿真调试18
结论 20
致谢 21
参考文献22
附录A 梯形图 23
附录B 程序语句表 26
1 绪论
1．1 研究背景
本课题是多工位回转工作台组合机床PLC控制设计，回转工作台组合机床是一种自动化程度较高、生产效率较高的组合机床，工作多工位回转工作台机床PLC控制设计台上有多个工位，同时安装多个零件加工，每个工位上的加工内容各不相同，由对应的刀具完成；工件在一次装夹后，分别由多把刀具同时加工，所以效率非常高[1]。但是很多多工位组合机床是有继电器-接触器控制的。继电器在长时间使用之后，容易损坏。而且继电器的触点很容易产生电弧，甚至会将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
机床是一种自动化程度较高、生产效率较高的组合机床，工作多工位回转工作台机床PLC控制设计台上有多个工位，同时安装多个零件加工，每个工位上的加工内容各不相同，由对应的刀具完成；工件在一次装夹后，分别由多把刀具同时加工，所以效率非常高[1]。但是很多多工位组合机床是有继电器-接触器控制的。继电器在长时间使用之后，容易损坏。而且继电器的触点很容易产生电弧，甚至会将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力还有物力去改制、安装和调试。正是基于这种现状本课题欲研究多工位回转工作台的PLC控制设计，相对于传统的继电器控制，PLC的优势则比较明显：功能强，性价比高；硬件配套齐全，性价比高；可靠性高，抗干扰能力强；系统的设计、安装、调试工作量少；编程方法简单。
使用PLC不经可以简化线路，而且在机床生产不同产品时，能够灵活的调整，同时也提高了机床的可靠性降低了故障发生的可能性。
1.2 国内外发展
控制器分组合逻辑控制器和微程序控制器，两种控制器各有长处和短处。组合逻辑控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，也就是说整个系统的硬度相对较大，但它的速度快。组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。然而微程序控制器设计则方便很多，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段程序，但是它是通过执行一段微程序[2]。
目前老式的逻辑控制器已经慢慢不能满足厂家的生产要求，大多数厂家开始去使用PLC来代替，或者其他微程序控制器。
在1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台PLC，并在GM公司的汽车自动装配线上首次使用[3]。在之后的几十年中PLC不断发展，特别是以1984年之后PLC的规模更大，存储器的容量又提高了一个数量级，有的PLC已采用了32位微处理器，多台PLC可与大系统一起连成整体的分布式控制系统，在软件方面有的已与通用计算机系统兼容。编程语言除了传统的梯形图、流程图语句以外，还有用于算术的basic语言、用于机床控制的数控语言等[4]。在人机接口方面，采用了显示信息等更多直观的CRT，完全代替了原来的仪表盘，使用户的编程和操作更加方便灵活。PLC的I/O模块一方面发展自带微处理器的智能I/O模块，另一方面也注意增大I/O点数，以适应控制范围的增大[5]。
1.3 本文主要内容
本文主要介绍的是四工位回转工作台组合机床的方案设计，围绕这个方案设计，本文做了下述的详细的说明。
多工位回转工作台组合机床的总体方案设计
根据该组合机床的加工要求，可以看出该机床需要4个工位，且工作台需要回转，在明确加工精度要求之后，分析并制定出合理的硬件设计和程序设计。
多工位回转工作台组合机床的硬件设计
介绍多工位回转工作台组合机床的液压回路，明确各个液压执行部件的液压回路，工作要求，并对PLC的电气元件进行选择，并详细说明各个元器件的作用。
多工位回转工作台组合机床的程序设计
介绍设计的思路，说明控制要求，并绘制梯形图，并对各个部分进行详细的介绍。
运用STEP7绘制出梯形图并对其进行仿真模拟运行
对STEP7进行简要介绍，对仿真出现的问题作出。
2 多工位回转工作台组合机床的总体设计方案
2.1 对多工位回转工作台组合机床的要求分析
2.1.1 组合机床的自动循环示意图
该组合机床的工作循环示意图如下图2-1所示。
图2-1 组合机床的工作循环示意图
2.1.2 组合机床的工作方式
该机床需要自动有自动和手动两种循环方式，且这两种工作方式的切换可以自由的选择，因此为了避免这两种工作方式发生混乱，这两种方式的切换需要严格控制。
2.1.3 对电动机的控制要求
该机床所需5个电动机，分别是液压泵电机、冷切泵电机、一工位滑台上的钻孔动力头电机、二工位滑台上的扩孔孔动力头电机、三工位滑台上的铰孔动力头电机。这5台电机的工作情况只需要其进行单项转动无需考虑反向转动。且需要考虑冷却泵电机、液压泵电机和三个工位上的动力头电机的启动停止顺序。
2.2 对机床控制程序设计进行分析
由于在工控网络中可以使用的控制方式有很多种，例如早期的继电器控制，和后来的微控制器控制。在本科学习中，学习的相关微控制器有单片机和PLC。考虑到单片机的本身内存有限，且单片机开发难度偏大等因素，本文中使用的控制器是PLC。
1 绪论- 1
1.1 研究背景1
1.2 国内外发展1
1.3 本文主要内容2
2 多工位回转工作台组合机床的总体设计方案2
2.1 对多工位回转工作台组合机床的要求分析2
2.2 对机床控制程序设计进行分析3
3 多工位回转工作台组合机床的硬件设计3
3.1 组合机床的介绍3
3.2 回转台的控制要求4
3.3 多工位回转工作台组合机床液压系统说明4
3.4 主电路7
3.5 PLC简介8
4 多工位回转工作台组合机床的软件设计13
4.1 PLC控制程序的设计与说明13
5 仿真调试17
5.1 编程软件的介绍17
5.2 程序仿真调试18
结论 20
致谢 21
参考文献22
附录A 梯形图 23
附录B 程序语句表 26
1 绪论
1．1 研究背景
本课题是多工位回转工作台组合机床PLC控制设计，回转工作台组合机床是一种自动化程度较高、生产效率较高的组合机床，工作多工位回转工作台机床PLC控制设计台上有多个工位，同时安装多个零件加工，每个工位上的加工内容各不相同，由对应的刀具完成；工件在一次装夹后，分别由多把刀具同时加工，所以效率非常高[1]。但是很多多工位组合机床是有继电器-接触器控制的。继电器在长时间使用之后，容易损坏。而且继电器的触点很容易产生电弧，甚至会将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
机床是一种自动化程度较高、生产效率较高的组合机床，工作多工位回转工作台机床PLC控制设计台上有多个工位，同时安装多个零件加工，每个工位上的加工内容各不相同，由对应的刀具完成；工件在一次装夹后，分别由多把刀具同时加工，所以效率非常高[1]。但是很多多工位组合机床是有继电器-接触器控制的。继电器在长时间使用之后，容易损坏。而且继电器的触点很容易产生电弧，甚至会将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力还有物力去改制、安装和调试。正是基于这种现状本课题欲研究多工位回转工作台的PLC控制设计，相对于传统的继电器控制，PLC的优势则比较明显：功能强，性价比高；硬件配套齐全，性价比高；可靠性高，抗干扰能力强；系统的设计、安装、调试工作量少；编程方法简单。
使用PLC不经可以简化线路，而且在机床生产不同产品时，能够灵活的调整，同时也提高了机床的可靠性降低了故障发生的可能性。
1.2 国内外发展
控制器分组合逻辑控制器和微程序控制器，两种控制器各有长处和短处。组合逻辑控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，也就是说整个系统的硬度相对较大，但它的速度快。组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。然而微程序控制器设计则方便很多，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段程序，但是它是通过执行一段微程序[2]。
目前老式的逻辑控制器已经慢慢不能满足厂家的生产要求，大多数厂家开始去使用PLC来代替，或者其他微程序控制器。
在1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台PLC，并在GM公司的汽车自动装配线上首次使用[3]。在之后的几十年中PLC不断发展，特别是以1984年之后PLC的规模更大，存储器的容量又提高了一个数量级，有的PLC已采用了32位微处理器，多台PLC可与大系统一起连成整体的分布式控制系统，在软件方面有的已与通用计算机系统兼容。编程语言除了传统的梯形图、流程图语句以外，还有用于算术的basic语言、用于机床控制的数控语言等[4]。在人机接口方面，采用了显示信息等更多直观的CRT，完全代替了原来的仪表盘，使用户的编程和操作更加方便灵活。PLC的I/O模块一方面发展自带微处理器的智能I/O模块，另一方面也注意增大I/O点数，以适应控制范围的增大[5]。
1.3 本文主要内容
本文主要介绍的是四工位回转工作台组合机床的方案设计，围绕这个方案设计，本文做了下述的详细的说明。
多工位回转工作台组合机床的总体方案设计
根据该组合机床的加工要求，可以看出该机床需要4个工位，且工作台需要回转，在明确加工精度要求之后，分析并制定出合理的硬件设计和程序设计。
多工位回转工作台组合机床的硬件设计
介绍多工位回转工作台组合机床的液压回路，明确各个液压执行部件的液压回路，工作要求，并对PLC的电气元件进行选择，并详细说明各个元器件的作用。
多工位回转工作台组合机床的程序设计
介绍设计的思路，说明控制要求，并绘制梯形图，并对各个部分进行详细的介绍。
运用STEP7绘制出梯形图并对其进行仿真模拟运行
对STEP7进行简要介绍，对仿真出现的问题作出。
2 多工位回转工作台组合机床的总体设计方案
2.1 对多工位回转工作台组合机床的要求分析
2.1.1 组合机床的自动循环示意图
该组合机床的工作循环示意图如下图2-1所示。
图2-1 组合机床的工作循环示意图
2.1.2 组合机床的工作方式
该机床需要自动有自动和手动两种循环方式，且这两种工作方式的切换可以自由的选择，因此为了避免这两种工作方式发生混乱，这两种方式的切换需要严格控制。
2.1.3 对电动机的控制要求
该机床所需5个电动机，分别是液压泵电机、冷切泵电机、一工位滑台上的钻孔动力头电机、二工位滑台上的扩孔孔动力头电机、三工位滑台上的铰孔动力头电机。这5台电机的工作情况只需要其进行单项转动无需考虑反向转动。且需要考虑冷却泵电机、液压泵电机和三个工位上的动力头电机的启动停止顺序。
2.2 对机床控制程序设计进行分析
由于在工控网络中可以使用的控制方式有很多种，例如早期的继电器控制，和后来的微控制器控制。在本科学习中，学习的相关微控制器有单片机和PLC。考虑到单片机的本身内存有限，且单片机开发难度偏大等因素，本文中使用的控制器是PLC。
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