zkj2型四工位组合机床电控系统设计(附件)
PLC是一种可靠性高、安装、使用、维护方便的新一代工业控制装置，它具有多种控制功能。本文从机床自动控制的实际需要出发,以ZKJ-2 型四工位组合机床为例,介绍了利用PLC 的顺序编程控制功能来改造机床电控系统的具体方法。根据该机床的工作原理和控制要求,给出了PLC控制系统的硬件配置及软件设计思想。硬件部分介绍了利用PLC 进行控制系统设计的步骤；软件部分阐述了程序设计思路，并给出部分梯形图。本系统既可以用于新型机床的开发也可以用于机床的数控改造，采用PLC对其进行改造,从而克服了原有缺点,提高了机床的可靠性,同时给系统的维护和使用带来很大方便。关键词 组合机床 控制系统 可编程控制器（PLC）目 录
1 引言1
2 课题来源及设计要求1
2.1 课题来源1
2.2 设计目的1
2.3 生产工艺1
2.4 控制要求分析2
3 总体方案选择2
3.1 继电器控制方案2
3.2 工控机控制方案2
3.3 可编程控制器（PLC）3
4 可编程控制器（PLC）的选择 4
4.1 可编程控制器的结构特点4
4.2 三菱FX2N可编程控制器4
5 硬件设计5
5.1 液压动力滑台设计5
5.2 液压回转工作台设计6
5.3 组合机床电气控制设计6
5.4 I/O点确定6
5.5 PLC模块接线图7
5.6 自动工作循环控制电路7
5.7 辅助电路8
5.8 电气系统的操纵面板示意图8
6 软件设计8
6.1 顺序控制程序的设计和方法9
6.2 STL指令10
6.3 总体框图11
6.4 公共程序12
6.5 故障报警程序12
6.6 初始化程序13
6.7 手动程序14
6.8 自动程序15
6.9 模拟程序22
结论 23
致谢 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
> 6.1 顺序控制程序的设计和方法9
6.2 STL指令10
6.3 总体框图11
6.4 公共程序12
6.5 故障报警程序12
6.6 初始化程序13
6.7 手动程序14
6.8 自动程序15
6.9 模拟程序22
结论 23
致谢 25
参考文献 26
表1 I/O点定义号分配
图1 电气系统的操纵面板示意图 （图号4/1）
图2 组合机床电气原理图 （图号4/2）
图3 PLC模块接线图 （图号4/3）
图4 组合机床状态转移图 （图号4/3） 1 引言
钻、扩、铰组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的机床及组合机床主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。传统组合机床的电气控制线路以继电器逻辑控制为基础,中间继电器、时间继电器的大量使用是接线复杂、更改工艺及维修困难的重要原因,与现代工业控制的实际需要相去较远。现代制造工程正从各个角度对组合机床提出愈来愈高的要求：产品更新换代周期短，多品种、中小批量轮番生产成为普遍生产方式。这就需要组合机床不断吸收新科技，不断开发新技术、新工艺，研制新产品，能对多品种、小批量生产方式作出快速响应，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。一种新型的组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC），是一种能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。它不仅满足了市场竞争所提出高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期的要求，还指出了我国组合机床技术要向模块化、可变可调、任意加工性、以及通信技术的应用等方面发展。
2 课题来源及设计要求
2.1 课题来源
某机床厂技改项目。因为该厂所拥有的组合机床均以继电器逻辑控制作为机床电气控制系统的传统机床为主，工作效率低，并且由于使用时间长、工作环境恶劣等多方面原因，其控制系统经常出现问题，维修困难，甚至影响生产，为工厂带来诸多不利。
2.2 设计目的
对传统以继电器逻辑控制为基础的组合机床的控制系统进行改革，提高生产效率，满足社会发展需要，为工厂赢利。
2.3 生产工艺
设计一种多齿盘定位液压回转台、具有延时停留的一工进液压滑台的四工位卧式钻、扩、铰组合机床。回转台有四个工作位置，每回转90°为一个工位，它们分别为：装卸、钻孔、扩孔和铰孔工位。除装卸工位外，其余三个工位分别安装有各自的钻削动力头。
2.4 控制要求分析
根据生产工艺和设计要求可知，使用合理的控制方案是对组合机床控制系统改造的关键，而其控制方案不仅要能完成原来组合机床加工工艺的要求，还要比以前的更优越，更能满足生产要求。改革后的组合机床必须有自动工作和手动调整两种工作方式、有必要的联琐保护、报警功能以使机床安全可靠，要安装相应的工作状态指示灯来显示机床运行状态，最后就是结构美观、体积小、性价比高。
3 总体控制方案选择
3.1 继电器控制方案
传统组合机床的电气控制线路以继电器逻辑控制为基础，它是针对一定的生产机械以及固定的生产工艺而设计，使用硬件接线方式安装而成，其连线多而且复杂、体积大、功耗大，只能完成既定的逻辑(或顺序)控制、定时、计数等功能，即开关量控制；一旦改变生产工艺过程，继电器控制系统必须重新配线，因而适应性差，且体积庞大，安装维修都不方便；另外，继电器的触点数量有限而且会磨损、腐蚀，寿命短，可靠性差，系统的灵活性和可扩展性受到很大限制，与现代工业控制的实际需要相去较远。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 的顺序控制功能可以方便地完成组合机床电气控制系统的改造任务。
3.2 工控机控制方案
3.2.1 工控机控制的特点
这种方案是以工控机作为控制系统的控制核心，在工控机机内外加一块运动控制卡(PMAC)组成整个系统的控制单元。由于工控机的结构和元器件都是依据工业环境来选择设计的，它的功能与一般的PC机一样，但它具有以下特点：(1)高可靠性。(2)可维护性。 (3)高适应性。
3.2.2 工控机控制方案的优缺点分析
由于工业控制计算机对系统的控制是运用专用的软件来对硬件进行控制，所以需要设计者懂得计算机语言，并且熟悉系统硬件接口。考虑到目前的工控机的迅速发展，该系统有如下优点：(1)工业控制计算机很容易相互进行网络传输，这样能够进行大规模数字处理分析，也便于运用网络进行远距离控制。(2)由于工业控制计算机有很强的信息处理能力和很大的内存及硬盘存储空间，能够进行大量的数据和信号处理。(3)由于工业控制计算机工控机系统运动控制卡的数字和信号处理能力很强，所以它能快速适应市场变化，能依据产品的变化，通过修改部分软件系统就能实现，同时可以随时运用新出现的软件系统对现有技术进行改造。(4)具有较强的抗干扰能力。(5)可视性较好，由于所有的工业控制计算机都有自己的显示器，其显示能力很强，所以该方案可视性也好。但其也存在如下缺点:(1)稳定性不是很理想；。虽然工业控制计算机的硬件系统有很好的抗干扰能力，但由于所用的用户软件都是建立在已有的系统软件之上，现在的计算机软件系统都还无法避免不出现死机的情况。(2)对操作者有较高的技术要求。由于该
1 引言1
2 课题来源及设计要求1
2.1 课题来源1
2.2 设计目的1
2.3 生产工艺1
2.4 控制要求分析2
3 总体方案选择2
3.1 继电器控制方案2
3.2 工控机控制方案2
3.3 可编程控制器（PLC）3
4 可编程控制器（PLC）的选择 4
4.1 可编程控制器的结构特点4
4.2 三菱FX2N可编程控制器4
5 硬件设计5
5.1 液压动力滑台设计5
5.2 液压回转工作台设计6
5.3 组合机床电气控制设计6
5.4 I/O点确定6
5.5 PLC模块接线图7
5.6 自动工作循环控制电路7
5.7 辅助电路8
5.8 电气系统的操纵面板示意图8
6 软件设计8
6.1 顺序控制程序的设计和方法9
6.2 STL指令10
6.3 总体框图11
6.4 公共程序12
6.5 故障报警程序12
6.6 初始化程序13
6.7 手动程序14
6.8 自动程序15
6.9 模拟程序22
结论 23
致谢 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
> 6.1 顺序控制程序的设计和方法9
6.2 STL指令10
6.3 总体框图11
6.4 公共程序12
6.5 故障报警程序12
6.6 初始化程序13
6.7 手动程序14
6.8 自动程序15
6.9 模拟程序22
结论 23
致谢 25
参考文献 26
表1 I/O点定义号分配
图1 电气系统的操纵面板示意图 （图号4/1）
图2 组合机床电气原理图 （图号4/2）
图3 PLC模块接线图 （图号4/3）
图4 组合机床状态转移图 （图号4/3） 1 引言
钻、扩、铰组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的机床及组合机床主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。传统组合机床的电气控制线路以继电器逻辑控制为基础,中间继电器、时间继电器的大量使用是接线复杂、更改工艺及维修困难的重要原因,与现代工业控制的实际需要相去较远。现代制造工程正从各个角度对组合机床提出愈来愈高的要求：产品更新换代周期短，多品种、中小批量轮番生产成为普遍生产方式。这就需要组合机床不断吸收新科技，不断开发新技术、新工艺，研制新产品，能对多品种、小批量生产方式作出快速响应，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。一种新型的组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC），是一种能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。它不仅满足了市场竞争所提出高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期的要求，还指出了我国组合机床技术要向模块化、可变可调、任意加工性、以及通信技术的应用等方面发展。
2 课题来源及设计要求
2.1 课题来源
某机床厂技改项目。因为该厂所拥有的组合机床均以继电器逻辑控制作为机床电气控制系统的传统机床为主，工作效率低，并且由于使用时间长、工作环境恶劣等多方面原因，其控制系统经常出现问题，维修困难，甚至影响生产，为工厂带来诸多不利。
2.2 设计目的
对传统以继电器逻辑控制为基础的组合机床的控制系统进行改革，提高生产效率，满足社会发展需要，为工厂赢利。
2.3 生产工艺
设计一种多齿盘定位液压回转台、具有延时停留的一工进液压滑台的四工位卧式钻、扩、铰组合机床。回转台有四个工作位置，每回转90°为一个工位，它们分别为：装卸、钻孔、扩孔和铰孔工位。除装卸工位外，其余三个工位分别安装有各自的钻削动力头。
2.4 控制要求分析
根据生产工艺和设计要求可知，使用合理的控制方案是对组合机床控制系统改造的关键，而其控制方案不仅要能完成原来组合机床加工工艺的要求，还要比以前的更优越，更能满足生产要求。改革后的组合机床必须有自动工作和手动调整两种工作方式、有必要的联琐保护、报警功能以使机床安全可靠，要安装相应的工作状态指示灯来显示机床运行状态，最后就是结构美观、体积小、性价比高。
3 总体控制方案选择
3.1 继电器控制方案
传统组合机床的电气控制线路以继电器逻辑控制为基础，它是针对一定的生产机械以及固定的生产工艺而设计，使用硬件接线方式安装而成，其连线多而且复杂、体积大、功耗大，只能完成既定的逻辑(或顺序)控制、定时、计数等功能，即开关量控制；一旦改变生产工艺过程，继电器控制系统必须重新配线，因而适应性差，且体积庞大，安装维修都不方便；另外，继电器的触点数量有限而且会磨损、腐蚀，寿命短，可靠性差，系统的灵活性和可扩展性受到很大限制，与现代工业控制的实际需要相去较远。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 的顺序控制功能可以方便地完成组合机床电气控制系统的改造任务。
3.2 工控机控制方案
3.2.1 工控机控制的特点
这种方案是以工控机作为控制系统的控制核心，在工控机机内外加一块运动控制卡(PMAC)组成整个系统的控制单元。由于工控机的结构和元器件都是依据工业环境来选择设计的，它的功能与一般的PC机一样，但它具有以下特点：(1)高可靠性。(2)可维护性。 (3)高适应性。
3.2.2 工控机控制方案的优缺点分析
由于工业控制计算机对系统的控制是运用专用的软件来对硬件进行控制，所以需要设计者懂得计算机语言，并且熟悉系统硬件接口。考虑到目前的工控机的迅速发展，该系统有如下优点：(1)工业控制计算机很容易相互进行网络传输，这样能够进行大规模数字处理分析，也便于运用网络进行远距离控制。(2)由于工业控制计算机有很强的信息处理能力和很大的内存及硬盘存储空间，能够进行大量的数据和信号处理。(3)由于工业控制计算机工控机系统运动控制卡的数字和信号处理能力很强，所以它能快速适应市场变化，能依据产品的变化，通过修改部分软件系统就能实现，同时可以随时运用新出现的软件系统对现有技术进行改造。(4)具有较强的抗干扰能力。(5)可视性较好，由于所有的工业控制计算机都有自己的显示器，其显示能力很强，所以该方案可视性也好。但其也存在如下缺点:(1)稳定性不是很理想；。虽然工业控制计算机的硬件系统有很好的抗干扰能力，但由于所用的用户软件都是建立在已有的系统软件之上，现在的计算机软件系统都还无法避免不出现死机的情况。(2)对操作者有较高的技术要求。由于该
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/mjsk/1486.html
