多工位回转工作台组合机床plc控制系统设计(附件)
多工位组合机床是针对某些特定工件、按特定工序进行批量加工的专用设备。是一种自动化程度很高、加工效率很高的组合机床，工作台上有多个工位，可以进行多个零件同时加工。但是，以往的多工位组合机床大多采用继电器控制。容易出故障，控制速度也很慢。本文主要对多工位组合机床进行了PLC改造。本篇毕业设计说明书首先对控制方式进行分析，并最终选择了PLC来进行控制。参考了多工位组合机床的加工工艺流程，绘制出加工流程图，主电路控制图。对输入输出端口进行了详细的分析，并进行分配，绘制出外部接线图。设计出调速及动力提供方式，并设计出以PLC梯形图为主体的逻辑控制方式。经过PLC改造，多工位组合机床可以变得更加稳定，更加高效。关键词 PLC，组合机床，电气控制
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题的目的及意义 1
1.3 课题的任务 2
2 课题总体方案设计 2
2.1 多工位组合机床结构 2
2.2 多工位组合机床的工作流程图 3
2.3 多工位组合机床的手动夹紧部分 4
2.4 多工位组合机床的控制选择 4
3 组合机床PLC控制系统的硬件设计 6
3.1 PLC的选型 6
3.2 I/O接口的分配 7
3.3 绘制PLC外部接线图 9
3.3 多工位回转工作台液压系统说明 10
3.4 主电路图的绘制 11
4 PLC控制系统的软件设计 12
4.1 PLC的编程语言 12
4.2 S7200的编程软件 13
4.3 PLC程序的梯形图设计 13
结论 18
致谢 19
参考文献 20
附录A：多工位回转工作台组合机床梯形图设计 21
1 绪论
1.1 课题研究的背景
组合机床是针对一些有特定的加工要求，或者有固定的形状，需要特定的加工工艺的工件加工机床。这种机床大多能多工位同时加工，并且可以自动循环。组合机床随着工业生产的持续进步，结合了通用机床和专用机床的优点。通用机床加工工件的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
时候，只有一个工位可以进行加工工作，不能够达到独自完成加工的程度、需要人力不间断的操作、不能在短时间加工出更多的工件，但通用机床可以更换不同的通用部件，用来完成对不同工件的处理。专用机床能够进行多个工位同时加工，能够达到独自完成加工的程度，结构清晰明了，能在短时间加工出更多的工件。但专用机床的制造需要耗费大量的人力物力，而且需要很长的时间，需要大量的资金。加工工件也不是很稳定。专用机床只能加工某一特定的工件，当工件形状产生变更，甚至是尺寸上的一点变化，就得重新制作新的专用机床。组合机床综合了这些传统机床的长处，并且提高了生产效率。与传统的机床相比，组合机床可以节省大量的成本，在工业生产中很受欢迎，而且可以形成一条生产线，不需要太多的人力作业。
传统组合机床的电气控制线路采用继电接触控制系统，存在接线复杂，故障率很高，可靠性比较差等缺点。随着机械加工精度和效率要求的日益提高，PLC正迅速地应用于机械加工设备的控制系统中。PLC可靠性高、抗干扰能力强、系统组合灵活方便、编程语言简单易懂、对产品工艺适应性强。应用PLC对其进行技术改造，可以把机械加工设备的功能、效率提高到一个新的水平，提高产品的加工质量、生产效率，降低设备故障率，其经济效率显著。随着可编程序控制器(PLC)的广泛应用和机床电控技术的不断发展，利用PLC可以方便地完成组合机床电气控制系统的改造[2]。
组合机床是针对特定工件，进行特定加工而设计的一种高效率自动化专用加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且具有自动循环的功能。工作台上有多个工位，可以进行多个工件同时加工，每个工位上的加工内容互不相同，由相对应的动力头分别加工；因为分别由多个工位同时加工，所以加工效率非常高【8】。
1.2 课题的目的及意义
本课题来源于工程实践，通过该环节的训练，培养自己的调查研究、中外文献检索与阅读的能力；综合运用专业理论、知识分析解决实际问题的能力；独立研究与论证的能力；使用计算机的能力；撰写设计说明书或论文的能力。通过多工位回转工作台组合机床PLC控制系统进行研究设计，掌握典型机电产品PLC电控系统的设计过程，能对设计过程中可能遇到的问题进行分析，并培养创新能力。
1.3 课题的任务
多工位组合机床由回转工作台，工作滑台，动力头组成。每个滑台上承载着各自的动力头，形成各个加工工位，可以对工件执行钻、扩、铰等工序的处理。设备包含冷却、液压系统，主要问题有：
（1）制定控制系统的总体计划；
（2）选择输入、输出设备，统计I/O点；
（3）选择PLC，进行I/O定义号分配；
（4）编制控制系统软件程序。
2 课题总体方案设计
2.1 多工位组合机床结构
多工位工件回转工作台有一个回转工作台和若干个滑台组装而成，每个滑台装有与其对应的动力头，有两个或两个以上的加工工位，滑台装载着动力头对应着相应的加工工位。按照滑台的安装和要求，组合机床有卧式和立式两种。立式结构紧凑，体积小；卧式结构可以灵活安放，更加适用于进给有不同要求的加工表面。本设计以钻、扩、绞多工位组合机床为基础，设计改进了卧式结构的组合机床控制。其结构示意图如图21所示。
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图21 多工位组合机床工位分布
多工位回转工作台组合机床的控制由回转工作台的自动回转控制和对应工位滑台的前进及后退控制、加工头对工件的加工控制构成。
（1）回转工作台的工作过程，首先工作台抬起，然后工作台转动，然后工作台反靠，最后工作台夹紧。
（2) 动力头滑台的动作控制，首先三个动力头同时快进，然后三个动力头分别工进，然后等待所有动力头全部工进结束，最后三个动力头同时快退。动力头电动机在自动循环的工进过程开始动作。
在每个零件的加工前进所需要的距离可能各不相同的情况下，因此需要不一样的前进速度，所以利用不同线路的液压来完成动力头的控制工作。
2.2 多工位组合机床的工作流程图
多工位组合机床的工作步骤为；首先放置工件，扳动扳手手动夹紧，打开启动按钮。自锁销下缩，回转台回转，然后回转台减速反方向转动实现反靠。自锁销伸出，挡住回转台，实现定位。紧接着，液压滑台快进，全部到达固定位置后，开始工进，等待全部工进结束，同时退回。当工件在所有工位上加工完成，加工结束，取下工件。大体流程图如图22所示。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题的目的及意义 1
1.3 课题的任务 2
2 课题总体方案设计 2
2.1 多工位组合机床结构 2
2.2 多工位组合机床的工作流程图 3
2.3 多工位组合机床的手动夹紧部分 4
2.4 多工位组合机床的控制选择 4
3 组合机床PLC控制系统的硬件设计 6
3.1 PLC的选型 6
3.2 I/O接口的分配 7
3.3 绘制PLC外部接线图 9
3.3 多工位回转工作台液压系统说明 10
3.4 主电路图的绘制 11
4 PLC控制系统的软件设计 12
4.1 PLC的编程语言 12
4.2 S7200的编程软件 13
4.3 PLC程序的梯形图设计 13
结论 18
致谢 19
参考文献 20
附录A：多工位回转工作台组合机床梯形图设计 21
1 绪论
1.1 课题研究的背景
组合机床是针对一些有特定的加工要求，或者有固定的形状，需要特定的加工工艺的工件加工机床。这种机床大多能多工位同时加工，并且可以自动循环。组合机床随着工业生产的持续进步，结合了通用机床和专用机床的优点。通用机床加工工件的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
时候，只有一个工位可以进行加工工作，不能够达到独自完成加工的程度、需要人力不间断的操作、不能在短时间加工出更多的工件，但通用机床可以更换不同的通用部件，用来完成对不同工件的处理。专用机床能够进行多个工位同时加工，能够达到独自完成加工的程度，结构清晰明了，能在短时间加工出更多的工件。但专用机床的制造需要耗费大量的人力物力，而且需要很长的时间，需要大量的资金。加工工件也不是很稳定。专用机床只能加工某一特定的工件，当工件形状产生变更，甚至是尺寸上的一点变化，就得重新制作新的专用机床。组合机床综合了这些传统机床的长处，并且提高了生产效率。与传统的机床相比，组合机床可以节省大量的成本，在工业生产中很受欢迎，而且可以形成一条生产线，不需要太多的人力作业。
传统组合机床的电气控制线路采用继电接触控制系统，存在接线复杂，故障率很高，可靠性比较差等缺点。随着机械加工精度和效率要求的日益提高，PLC正迅速地应用于机械加工设备的控制系统中。PLC可靠性高、抗干扰能力强、系统组合灵活方便、编程语言简单易懂、对产品工艺适应性强。应用PLC对其进行技术改造，可以把机械加工设备的功能、效率提高到一个新的水平，提高产品的加工质量、生产效率，降低设备故障率，其经济效率显著。随着可编程序控制器(PLC)的广泛应用和机床电控技术的不断发展，利用PLC可以方便地完成组合机床电气控制系统的改造[2]。
组合机床是针对特定工件，进行特定加工而设计的一种高效率自动化专用加工设备，这类设备大多能多刀同时工作，并且具有自动循环的功能。工作台上有多个工位，可以进行多个工件同时加工，每个工位上的加工内容互不相同，由相对应的动力头分别加工；因为分别由多个工位同时加工，所以加工效率非常高【8】。
1.2 课题的目的及意义
本课题来源于工程实践，通过该环节的训练，培养自己的调查研究、中外文献检索与阅读的能力；综合运用专业理论、知识分析解决实际问题的能力；独立研究与论证的能力；使用计算机的能力；撰写设计说明书或论文的能力。通过多工位回转工作台组合机床PLC控制系统进行研究设计，掌握典型机电产品PLC电控系统的设计过程，能对设计过程中可能遇到的问题进行分析，并培养创新能力。
1.3 课题的任务
多工位组合机床由回转工作台，工作滑台，动力头组成。每个滑台上承载着各自的动力头，形成各个加工工位，可以对工件执行钻、扩、铰等工序的处理。设备包含冷却、液压系统，主要问题有：
（1）制定控制系统的总体计划；
（2）选择输入、输出设备，统计I/O点；
（3）选择PLC，进行I/O定义号分配；
（4）编制控制系统软件程序。
2 课题总体方案设计
2.1 多工位组合机床结构
多工位工件回转工作台有一个回转工作台和若干个滑台组装而成，每个滑台装有与其对应的动力头，有两个或两个以上的加工工位，滑台装载着动力头对应着相应的加工工位。按照滑台的安装和要求，组合机床有卧式和立式两种。立式结构紧凑，体积小；卧式结构可以灵活安放，更加适用于进给有不同要求的加工表面。本设计以钻、扩、绞多工位组合机床为基础，设计改进了卧式结构的组合机床控制。其结构示意图如图21所示。
/
图21 多工位组合机床工位分布
多工位回转工作台组合机床的控制由回转工作台的自动回转控制和对应工位滑台的前进及后退控制、加工头对工件的加工控制构成。
（1）回转工作台的工作过程，首先工作台抬起，然后工作台转动，然后工作台反靠，最后工作台夹紧。
（2) 动力头滑台的动作控制，首先三个动力头同时快进，然后三个动力头分别工进，然后等待所有动力头全部工进结束，最后三个动力头同时快退。动力头电动机在自动循环的工进过程开始动作。
在每个零件的加工前进所需要的距离可能各不相同的情况下，因此需要不一样的前进速度，所以利用不同线路的液压来完成动力头的控制工作。
2.2 多工位组合机床的工作流程图
多工位组合机床的工作步骤为；首先放置工件，扳动扳手手动夹紧，打开启动按钮。自锁销下缩，回转台回转，然后回转台减速反方向转动实现反靠。自锁销伸出，挡住回转台，实现定位。紧接着，液压滑台快进，全部到达固定位置后，开始工进，等待全部工进结束，同时退回。当工件在所有工位上加工完成，加工结束，取下工件。大体流程图如图22所示。
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