铣端面打中心孔组合机床plc控制系统设计(附件)
随着近几年国家在机械行业进行了大规模的改革，所以PLC在工业领域得到了广泛的应用，从而提高了产业的自动化生产水平，对机床进行了更新换代。本课题研究的是铣端面打中心孔组合机床PLC控制系统设计，通过对铣端面打中心孔组合机床加工过程的了解和控制要求的分析，确定了利用西门子S7-200系列PLC进行控制设计的总体方案。与传统继电器控制相比，PLC控制系统消除了其加工效率、加工精度低下，经济效益差，不安全系数高的问题。本文对PLC选型进行了分析，进行了PLC控制的硬件、软件设计，对PLC仿真软件进行介绍，列出I/O分配表，绘制出I/O接线图、主电路图和梯形图，实现了对机床的自动控制。关键词 组合机床，PLC，S7-200，自动控制
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究目的 1
1.3 课题研究任务 2
2 课题总体方案设计 2
2.1 铣端面打中心孔组合机床工作循环 2
2.2 控制方式的选择 4
3 PLC控制系统硬件设计 5
3.1 PLC的选择 5
3.2 I/O端口分配 9
3.3 I/O点接线图 12
3.4 主电路设计 12
4 PLC控制系统的软件设计 13
4.1 PLC编程语言 13
4.2 S7200仿真编程软件 14
4.3 梯形图程序设计 15
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 25
1 绪论
1.1 课题研究背景
本课题来源于工程实践，研究的是铣端面打中心孔组合机床PLC控制系统设计。铣端面打中心孔组合机床是一种对轴类零件进行铣削端面和打中心孔特定加工的加工设备[1]。其中，轴类零件的中心孔是其进行所有后续加工的加工基准，在其后续的加工中扮演着重要的作用。
通过查阅资料和经过实习以后，了解到目前对于零件的铣削加工和打中心孔加工往往是分别进行的，即分别在不同的机床上完成整个加工。对于中心孔的加工而言，一般情况下是采用车床架中心架车面打中心孔来加工大轴、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
长轴、台阶轴的中心孔，但是由于机床只有一个用于加工的刀具，所以工件在加工完一端的中心孔以后需要调头才能加工另一端的中心孔。故整个加工过程中需要进行两次装夹，容易造成装夹误差，造成加工精度降低。同时，由于长轴、大轴、台阶轴而言，存在体积大，质量重的缺点，所以在调头时存在费时、费工，而且加工效率低、不安全系数高等问题。而该组合机床则解决了目前针对大轴、长轴、台阶轴两端中心孔加工方式等上述一系列问题[2]。
目前大部分的工厂仍在使用传统的继电器对机床进行控制，不仅接线复杂，而且寻找故障和排除故障的难度很大，如果中间的控制过程发生变化，想进行更改会十分困难，从而会导致企业的生产效率低下，经济效益差。但是目前PLC越来越广泛的使用使得将PLC应用在机床上变得越发可行，利用PLC则可以对机床的控制系统进行改造升级，可以大大的简化机床的结构，更加方便地实现生产和绩效管理，降低了加工中的不安全系数从而使企业的生产加工效率提高，加强企业的竞争力。该课题就是在这种控制技术的基础上，利用PLC对传统的机床进行改进，利用新的控制方式，提高目前铣削加工和打中心孔加工的效率、减少加工过程中的不安全问题，提高生产的自动化，减少生产过程中人力物力的投入，并且达到相应的精度要求[3]。
1.2 课题研究目的
本课题来源于工程实践，通过该环节的训练，培养学生调查研究，中外文献检索与阅读的能力，综合运用专业理论的技术，知识分析解决实际问题的思考方式，独立研究与论证的态度，使用计算机的能力，撰写设计说明书或论文的方法。分析了设计过程中可能出现的问题，并提出了相应的解决方案，从而培养了创新能力。
1.3 课题研究任务
本课题研究的是铣端面打中心孔组合机床PLC控制系统的设计，通过利用PLC与机床相结合，运用新的控制方式，改变以往利用传统继电器对机床进行控制的方式，将新的控制技术和控制方法运用到一般的加工设备上，把传统继电器控制系统的费工、费时，且加工效率低、不安全系数高等问题都解决，提供一种效率、精度、可靠性都很高的的PLC控制系统下的铣端面打中心孔组合机床，并对PLC控制系统实施改造方案的应用进行研究，对改造中的一些细节问题进行研究探讨。该课题具体任务如下：
（1）系统的总体方案设计；
（2）系统的硬件设计，包括设计并绘制电气控制原理图；选择输入、输出设备，统计I/O点；选择PLC的型号，进行I/O定义号分配；
（3）系统的软件设计，包括梯形图设计和编写程序。
2 课题总体方案设计
2.1 铣端面打中心孔组合机床工作循环
该机床可以分为手动工作和自动工作两个工作方式。如果想要机床进行自动工作的话，只需要按下机床的自动控制开关，机床就可以自动的对工件进行加工，从零件到最后的成品，整个过程不需要操作人员进行人为操作。而如果机床处在手动工作状态当中的话，机床响应每一个点动按钮所对应的动作，机床的操作人员可以根据加工需求对整个加工工程中的每一个工步进行点动控制[4]。机床的工作流程如图22所示。
机床的一个自动工作循环如下所示：
（1）将工件放在机床的夹紧装置中；
（2）按下操作面板上的自动加工按钮；
（3）机床的夹紧装置把工件夹紧，使其保持固定的位置；
（4）左右床头箱横向向工作台快速前进到一定的位置（在该位置上，机床能够保证工件左右两端铣削加工的长度是一致的），停止前进；
（5）工作台纵向前进，机床同时对工件的左右两个端面进行铣削加工；
（6）两端面铣削加工完成后，左右床头箱快退至初始位置，机床对于工件的铣削端面加工结束；
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究目的 1
1.3 课题研究任务 2
2 课题总体方案设计 2
2.1 铣端面打中心孔组合机床工作循环 2
2.2 控制方式的选择 4
3 PLC控制系统硬件设计 5
3.1 PLC的选择 5
3.2 I/O端口分配 9
3.3 I/O点接线图 12
3.4 主电路设计 12
4 PLC控制系统的软件设计 13
4.1 PLC编程语言 13
4.2 S7200仿真编程软件 14
4.3 梯形图程序设计 15
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 25
1 绪论
1.1 课题研究背景
本课题来源于工程实践，研究的是铣端面打中心孔组合机床PLC控制系统设计。铣端面打中心孔组合机床是一种对轴类零件进行铣削端面和打中心孔特定加工的加工设备[1]。其中，轴类零件的中心孔是其进行所有后续加工的加工基准，在其后续的加工中扮演着重要的作用。
通过查阅资料和经过实习以后，了解到目前对于零件的铣削加工和打中心孔加工往往是分别进行的，即分别在不同的机床上完成整个加工。对于中心孔的加工而言，一般情况下是采用车床架中心架车面打中心孔来加工大轴、 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
长轴、台阶轴的中心孔，但是由于机床只有一个用于加工的刀具，所以工件在加工完一端的中心孔以后需要调头才能加工另一端的中心孔。故整个加工过程中需要进行两次装夹，容易造成装夹误差，造成加工精度降低。同时，由于长轴、大轴、台阶轴而言，存在体积大，质量重的缺点，所以在调头时存在费时、费工，而且加工效率低、不安全系数高等问题。而该组合机床则解决了目前针对大轴、长轴、台阶轴两端中心孔加工方式等上述一系列问题[2]。
目前大部分的工厂仍在使用传统的继电器对机床进行控制，不仅接线复杂，而且寻找故障和排除故障的难度很大，如果中间的控制过程发生变化，想进行更改会十分困难，从而会导致企业的生产效率低下，经济效益差。但是目前PLC越来越广泛的使用使得将PLC应用在机床上变得越发可行，利用PLC则可以对机床的控制系统进行改造升级，可以大大的简化机床的结构，更加方便地实现生产和绩效管理，降低了加工中的不安全系数从而使企业的生产加工效率提高，加强企业的竞争力。该课题就是在这种控制技术的基础上，利用PLC对传统的机床进行改进，利用新的控制方式，提高目前铣削加工和打中心孔加工的效率、减少加工过程中的不安全问题，提高生产的自动化，减少生产过程中人力物力的投入，并且达到相应的精度要求[3]。
1.2 课题研究目的
本课题来源于工程实践，通过该环节的训练，培养学生调查研究，中外文献检索与阅读的能力，综合运用专业理论的技术，知识分析解决实际问题的思考方式，独立研究与论证的态度，使用计算机的能力，撰写设计说明书或论文的方法。分析了设计过程中可能出现的问题，并提出了相应的解决方案，从而培养了创新能力。
1.3 课题研究任务
本课题研究的是铣端面打中心孔组合机床PLC控制系统的设计，通过利用PLC与机床相结合，运用新的控制方式，改变以往利用传统继电器对机床进行控制的方式，将新的控制技术和控制方法运用到一般的加工设备上，把传统继电器控制系统的费工、费时，且加工效率低、不安全系数高等问题都解决，提供一种效率、精度、可靠性都很高的的PLC控制系统下的铣端面打中心孔组合机床，并对PLC控制系统实施改造方案的应用进行研究，对改造中的一些细节问题进行研究探讨。该课题具体任务如下：
（1）系统的总体方案设计；
（2）系统的硬件设计，包括设计并绘制电气控制原理图；选择输入、输出设备，统计I/O点；选择PLC的型号，进行I/O定义号分配；
（3）系统的软件设计，包括梯形图设计和编写程序。
2 课题总体方案设计
2.1 铣端面打中心孔组合机床工作循环
该机床可以分为手动工作和自动工作两个工作方式。如果想要机床进行自动工作的话，只需要按下机床的自动控制开关，机床就可以自动的对工件进行加工，从零件到最后的成品，整个过程不需要操作人员进行人为操作。而如果机床处在手动工作状态当中的话，机床响应每一个点动按钮所对应的动作，机床的操作人员可以根据加工需求对整个加工工程中的每一个工步进行点动控制[4]。机床的工作流程如图22所示。
机床的一个自动工作循环如下所示：
（1）将工件放在机床的夹紧装置中；
（2）按下操作面板上的自动加工按钮；
（3）机床的夹紧装置把工件夹紧，使其保持固定的位置；
（4）左右床头箱横向向工作台快速前进到一定的位置（在该位置上，机床能够保证工件左右两端铣削加工的长度是一致的），停止前进；
（5）工作台纵向前进，机床同时对工件的左右两个端面进行铣削加工；
（6）两端面铣削加工完成后，左右床头箱快退至初始位置，机床对于工件的铣削端面加工结束；
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