双面铣削组合机床PLC控制设计
目 录
1 引言1
1.1 双面铣削组合机床简介1
1.2 本课题研究的意义2
1.3 本课题主要研究任务3
2 课题总体方案设计3
3 硬件系统设计6
3.1 PLC简介6
3.2 PLC机型选择6
3.3 I/O分配表8
3.4 PLC外部模块接线图9
3.5 主电路设计10
3.6 液压控制回路设计12
4 软件系统设计13
4.1 编程语言简介13
4.2 编程方法简介14
4.3 编程软件简介15
4.4 PLC控制程序设计与说明16
结论 20
致谢 21
参考文献22
附录1 PLC控制梯形图23
附录2 语句表程序27
1 引言
组合机床一般采用多把刀具同时加工，还可以多工位甚至多工序同时加工，这样的加工方式，能把生产效率提高好几倍，这种功效不是普通机床可以比的。而且根据设计的需要还可以灵活地选用通用部件，节约人力物力。它能对有特定要求和特定工艺的零件，进行专门化的加工，并且具有高效的自动化。我国发展的组合机床在很多方面都有不小的贡献，诸多行业也在使用，是实现高效发展不可或缺的设备之一。
1.1 双面铣削组合机床简介
双面铣削组合机床是一种专用加工设备，用于加工工件的两相对表面，主要铣削加工箱体类铸件、钢件和有色金属零件，加工精度和效率均高于普通加工机床。双面铣削组合机床的底座上安装有两个相对布置的动力滑台，上面固定着左、右铣削动力头，中间的铣削工作 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
台完成铣削工作，配套左右铣削头以及各种夹具，装上相应的刀具即可进行平面铣削[1] ，如图1-1所示。
图1-1 双面铣削组合机床结构示意图
双面铣削组合机床的控制过程：准备铣削工作时，先将工件装入夹具定位夹紧后，按下起动按钮，开始自动循环。首先液压泵电动机启动，液压系统正常工作，随后两边刀具电动机起动，两边动力滑台带着刀具同时快速前进，滑台行至行程终端停止；在终点设置挡铁以提高加工精度，然后工件工作台快进、工进；铣削完毕后，左、右动力滑台在液压系统驱动下快速退回原位，压下行程开关后后刀具电动机立即停止；接下来铣削工作台快速退回原位；最后一步松开夹具取出加工工件，这样一次完整的加工循环结束，整个流程如图1-2所示。
图1-2 双面铣削组合机床工作循环图
1.2 本课题研究的意义
在我国，组合机床已有28年的历史，已经具备了一定的开发基础，很多行业都或多或少的应用到组合机床。美国早在二十世纪初就成功制成组合机床，当时正是汽车快速发展的时候，机床主要用来加工汽车所需的零件。为了方便各个制造厂生产部件互换以及用户零件的使用，确定了标准的使用原则。二十世纪70年代以来，为了适应机械制造发展的需要，很多新型的刀具和技术被开发和研制出来，这些刀具和技术配合使得工件加工的精度不断提高，组合机床也扮演了重要的角色。
由于组合机床及其自动线是一种可以根据用户需求设计的技术含量很高的产品，我国的总体水平普遍落后于美国、德国这些发达国家，国内如果想应用基本上只能靠进口，这就导致产品成本的提高[2]。所以，我们要不断开发研制新产品，向柔性化方向发展，成为新一代的自动化装备。但现有的组合机床仍多是继电器-接触器控制，这种方式要用大量复杂的硬接线，导致系统可靠性差，降低了生产效率，不能满足现代自动化加工的生产要求。正是在这个背景下，本课题应运而生。
采用可编程序控制的方式可以很好的解决这个问题，通过对双面铣削组合机床的改造，来实现组合机床PLC控制的设计，使理论与实践更好结合，提高综合运用所学知识和设计的能力。PLC结合继电器-接触器控制和计算机灵活方便的优点，使得PLC有许多不可取代的特点如可靠性高，抗干扰能力强；通用性强，使用方便；编程语言简单、易学易掌握；系统设计周期短；安装简单，调试方便，维护工作量小等。本课题主要研究组合机床与PLC结合控制，以节省生产成本，充分利用现有资源，最大限度地发挥其最大效益，因此对双面铣削组合机床进行PLC改造很有必要。
1.3 本课题主要研究任务
（1）分析双面铣削组合机床的控制过程，拟定控制系统的总体方案。
（2）硬件部分设计，包括统计I/O点，选择PLC的型号，进行I/O定义号分配，绘制I/O外部模块接线图，设计主电路和液压控制回路。
（3）软件部分设计，编写控制系统梯形图程序，进行仿真调试。
2 课题总体方案设计
双面铣削组合机床的控制系统是典型的顺序控制，包括液压泵电动机和左、右刀具电动机首先起动，之后左、右动力滑台快速前进，工作台快速前进，完成铣削工作后左、右动力滑台快速后退，到达原位后刀具电动机停止转动，接下来工作台快速后退，停在原位以便下一次循环，自动循环的控制图如图2-1所示。
图2-1 自动循环工作流程图
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现上述控制要求的方案有很多，如普通的继电器-接触器控制，可编程逻辑控制器即PLC，单片机等，下面针对上面三个方案进行分析比较，择优而行。
传统的继电器控制价格低廉，采用大量而又复杂的硬件接线方式安装而成，只能进行开关量的控制，导致系统可靠性差，维修不方便，降低了生产效率，不能满足现代自动化加工的生产要求；单片机控制是程序存储控制，在设计时硬件和软件均要设计，需要设计者具有一定的计算机水平，抗干扰性能差，通用性不强。
相比之下，PLC具有很多其他控制方式不可比拟的优点：
（1）抗干扰能力强，稳定性高
基本上所有的用户都希望控制系统能有非常高的可靠性，这通常是首先考虑的因素。PLC用无触点的电子存储器件来实现大量的开关动作，这样一来继电器的使用量就较少了很多。接线复杂的现象就被杜绝了，可靠性增强，使用寿命也变长了。一些干扰措施的设定也大大提高了装置的可靠性。
（2） 结构简单，适用性强，应用灵活
如今，PLC已经形成了各种规模的产品，在许多工业场合都得到广泛的使用。它的硬件设施很完备，用户可以根据自己的需要找到自己所需的装置，对于不同的控制系统可以灵活地选择组件，没多大局限性。在其控制系统中，复杂而繁多的接线线路是不存在的，只要确定输入输出借口的外部接线即可。若设计过程中工艺条件有变化，可以对程序进行修改，修改接线的工作量也不多。对于不同的控制对象，只要做出少些改变，原来的装置还可以继续使。
（3） 编程简单，易学易用
考虑到一般工作人员的读图和使用微机的水平，PLC采用的是通俗易懂、容易学习的编程语言，是面向用户的设备。简单的指令和表达方式对于工作人员而言省却了不少的研究时间。梯形图的设计直截了当，方便掌握，每一个程序段都显示的清清楚楚。与继电器原理图相类似，只是PLC用少许的逻辑控制指令就能够达成想要的功效，学习的时候也不需要专业的计算机知识和语言。
可编程控制器体积小、质量轻、功耗低同时还有良好的抗振性和适应温度变化的能力，是一种比较理想的控制器。
1 引言1
1.1 双面铣削组合机床简介1
1.2 本课题研究的意义2
1.3 本课题主要研究任务3
2 课题总体方案设计3
3 硬件系统设计6
3.1 PLC简介6
3.2 PLC机型选择6
3.3 I/O分配表8
3.4 PLC外部模块接线图9
3.5 主电路设计10
3.6 液压控制回路设计12
4 软件系统设计13
4.1 编程语言简介13
4.2 编程方法简介14
4.3 编程软件简介15
4.4 PLC控制程序设计与说明16
结论 20
致谢 21
参考文献22
附录1 PLC控制梯形图23
附录2 语句表程序27
1 引言
组合机床一般采用多把刀具同时加工，还可以多工位甚至多工序同时加工，这样的加工方式，能把生产效率提高好几倍，这种功效不是普通机床可以比的。而且根据设计的需要还可以灵活地选用通用部件，节约人力物力。它能对有特定要求和特定工艺的零件，进行专门化的加工，并且具有高效的自动化。我国发展的组合机床在很多方面都有不小的贡献，诸多行业也在使用，是实现高效发展不可或缺的设备之一。
1.1 双面铣削组合机床简介
双面铣削组合机床是一种专用加工设备，用于加工工件的两相对表面，主要铣削加工箱体类铸件、钢件和有色金属零件，加工精度和效率均高于普通加工机床。双面铣削组合机床的底座上安装有两个相对布置的动力滑台，上面固定着左、右铣削动力头，中间的铣削工作 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
台完成铣削工作，配套左右铣削头以及各种夹具，装上相应的刀具即可进行平面铣削[1] ，如图1-1所示。
图1-1 双面铣削组合机床结构示意图
双面铣削组合机床的控制过程：准备铣削工作时，先将工件装入夹具定位夹紧后，按下起动按钮，开始自动循环。首先液压泵电动机启动，液压系统正常工作，随后两边刀具电动机起动，两边动力滑台带着刀具同时快速前进，滑台行至行程终端停止；在终点设置挡铁以提高加工精度，然后工件工作台快进、工进；铣削完毕后，左、右动力滑台在液压系统驱动下快速退回原位，压下行程开关后后刀具电动机立即停止；接下来铣削工作台快速退回原位；最后一步松开夹具取出加工工件，这样一次完整的加工循环结束，整个流程如图1-2所示。
图1-2 双面铣削组合机床工作循环图
1.2 本课题研究的意义
在我国，组合机床已有28年的历史，已经具备了一定的开发基础，很多行业都或多或少的应用到组合机床。美国早在二十世纪初就成功制成组合机床，当时正是汽车快速发展的时候，机床主要用来加工汽车所需的零件。为了方便各个制造厂生产部件互换以及用户零件的使用，确定了标准的使用原则。二十世纪70年代以来，为了适应机械制造发展的需要，很多新型的刀具和技术被开发和研制出来，这些刀具和技术配合使得工件加工的精度不断提高，组合机床也扮演了重要的角色。
由于组合机床及其自动线是一种可以根据用户需求设计的技术含量很高的产品，我国的总体水平普遍落后于美国、德国这些发达国家，国内如果想应用基本上只能靠进口，这就导致产品成本的提高[2]。所以，我们要不断开发研制新产品，向柔性化方向发展，成为新一代的自动化装备。但现有的组合机床仍多是继电器-接触器控制，这种方式要用大量复杂的硬接线，导致系统可靠性差，降低了生产效率，不能满足现代自动化加工的生产要求。正是在这个背景下，本课题应运而生。
采用可编程序控制的方式可以很好的解决这个问题，通过对双面铣削组合机床的改造，来实现组合机床PLC控制的设计，使理论与实践更好结合，提高综合运用所学知识和设计的能力。PLC结合继电器-接触器控制和计算机灵活方便的优点，使得PLC有许多不可取代的特点如可靠性高，抗干扰能力强；通用性强，使用方便；编程语言简单、易学易掌握；系统设计周期短；安装简单，调试方便，维护工作量小等。本课题主要研究组合机床与PLC结合控制，以节省生产成本，充分利用现有资源，最大限度地发挥其最大效益，因此对双面铣削组合机床进行PLC改造很有必要。
1.3 本课题主要研究任务
（1）分析双面铣削组合机床的控制过程，拟定控制系统的总体方案。
（2）硬件部分设计，包括统计I/O点，选择PLC的型号，进行I/O定义号分配，绘制I/O外部模块接线图，设计主电路和液压控制回路。
（3）软件部分设计，编写控制系统梯形图程序，进行仿真调试。
2 课题总体方案设计
双面铣削组合机床的控制系统是典型的顺序控制，包括液压泵电动机和左、右刀具电动机首先起动，之后左、右动力滑台快速前进，工作台快速前进，完成铣削工作后左、右动力滑台快速后退，到达原位后刀具电动机停止转动，接下来工作台快速后退，停在原位以便下一次循环，自动循环的控制图如图2-1所示。
图2-1 自动循环工作流程图
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（2） 结构简单，适用性强，应用灵活
如今，PLC已经形成了各种规模的产品，在许多工业场合都得到广泛的使用。它的硬件设施很完备，用户可以根据自己的需要找到自己所需的装置，对于不同的控制系统可以灵活地选择组件，没多大局限性。在其控制系统中，复杂而繁多的接线线路是不存在的，只要确定输入输出借口的外部接线即可。若设计过程中工艺条件有变化，可以对程序进行修改，修改接线的工作量也不多。对于不同的控制对象，只要做出少些改变，原来的装置还可以继续使。
（3） 编程简单，易学易用
考虑到一般工作人员的读图和使用微机的水平，PLC采用的是通俗易懂、容易学习的编程语言，是面向用户的设备。简单的指令和表达方式对于工作人员而言省却了不少的研究时间。梯形图的设计直截了当，方便掌握，每一个程序段都显示的清清楚楚。与继电器原理图相类似，只是PLC用少许的逻辑控制指令就能够达成想要的功效，学习的时候也不需要专业的计算机知识和语言。
可编程控制器体积小、质量轻、功耗低同时还有良好的抗振性和适应温度变化的能力，是一种比较理想的控制器。
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