PLC的机床滑台控制系统设计
PLC的机床滑台控制系统设计[20200123191106]
【摘要】
本文的研究对象是数控机床的工作滑台，通过对工作滑台的主要结构和运动形式进行了研究，并对机床滑台的工作过程和控制要求进行了分析，给出了机床滑台动作循环图、液压元件动作表。设计以PLC为控制核心、采用变频驱动技术、操控监控设备等组成电气数字控制系统，替换传统的控制模拟电路，并进行了软硬件设计，列出了PLC的I/O地址分配表，绘制了PLC的I/O分配图和单循环自动工作流程图，编写了PLC控制序的梯形图和指令表；使整个控制系统的操作变得简单、方便，提高了系统的自动化程度和实用性。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:PLC；编程技术；机床滑台；
引言 1
一、机械滑台的概述 2
（一）机械滑台的介绍 2
（二）机械滑台的结构部件 2
（三）机床滑台的电气控制要求 2
二、PLC控制系统硬件设计 2
（一）PLC的简介 2
（二）PLC控制系统设计的一般步骤 3
（三）PLC的选型 3
（四）PLC的I/O分配表 3
三、变频调速器 5
（一）变频器的概述 5
（二）变频器原理 5
（三）变频器的选型 6
（四）主电路设计图 7
四、PLC控制系统软件设计 7
（一）PLC的编程语言与编程方法 7
（二）PLC编程软件 7
（三）PLC控制系统程序设计 8
（四）程序设计 9
总结 14
参考文献 15
谢辞 16
引言
现代科学技术的发展给制造业带来了日新月异的发展，越来越多的新技术、新材料、新工艺进入到应用阶段。为了充分发挥机器设备的效能，快速提高加工技术和精度，越来越多的公司都会投入大量的资金对传统的老式机床进行改造，把新技术、新科技应用于老的设备，也能取得很好的效果，大为提高设备的生产效率。
其中用PLC模块、变频驱动技术、操控监控设备等组成电气数字控制系统，以实现编程输入、人机交互、自动化加工的控制方式，提高加工能力、减少故障，提高效能，已经成为公司进行技术改造的有效途径和有力工具。
论文以数控机床工作滑台的技术改造为背景，概述了机床工作滑台的改造工作，以及对PLC在其中的应用作了简要介绍。本文的研究对象是机床工作滑台，设计采用以三菱电机公司的FX2N系列PLC作为工作滑台的主控制器，同时连接PC端通过工业组态技术实现控制与监控功能，实现一个全新的自动控制系统。
一、机械滑台的概述
（一）机械滑台的介绍
随着近年来机械工业的发展，在原来机械滑台的基础上，通过把普通丝杠更换成滚珠丝杠，在铸铁的导轨面上镶嵌直线导轨，把变速箱电机更换成伺服电机，使滑台可以快速进退，利用滚珠丝杠和线轨获得较高的精度。
在这次设计中，针对的滑台选用优质铸铁导轨，采用（两导轨之间）双封闭结构，精度高，动态性能好。机床工作滑台设计要求刚度高，热变形小，进给稳定性高，能够保证了加工状态下（负荷下）的实际精度。
工作滑台主要用于实现进给运动，卧式、立式机床均可使用，在机械滑台上安装动力箱（装上多轴箱）钻削头、镗削头、铣削头、镗孔车端面头等各种部件，用以完成钻、扩、铰、镗、锪窝、刮端面、倒角、车端面、铣削及攻丝等工序，亦可在其上安装工件组成输送运动实现工作循环。
（二）机械滑台的结构部件
机械滑台由床身，滑板，丝杠，变速箱等组成。其结构简单，便于维修。机械滑台工作原理是滑板在床身上做纵向运动，因其丝杠传动，再加上变速箱的作用，可获得快慢等多种运行速度。
机械滑台导轨为双矩形结构，可采用高牌号铸铁或镶钢材料，滑台因此分为A、B型两种。滑台具有普通级和精密级两种精度。该系列机械滑台精密级可改为NC-1HJT系列交流伺服滑台。具有较好的耐磨性，滚株丝杆传动，加工精度高，外形美观，可适用于粗、精加工机床。选用合适的滑台关系到机床整机的性能和经济性，通常设计时根据主动力部件的大小选用，一般选用与主动力部件同规格或大一号规格。改造的机床机械滑台采用（两导轨之间）双封闭结构，精度高。
（三）机床滑台的电气控制要求
1机床有单动力头自动循环工作、点动、单循环自动工作三种工作方式。
2五台电机均为单向旋转。
3要求有电源、油泵工作、工件夹紧与放松和加工等信号指示。
4油泵电机在自动加工一个循环后不停机。
5必要的联锁与保护环节。
二、PLC控制系统硬件设计
（一）PLC的简介
PLC（Programmable logic Controller）可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统。可编程控制器是计算机家族中的一员，它使用了可编程序的记忆以存储指令，用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数和演算等功能，并通过数字或模拟的输入和输出，以控制各种机械或生产过程。
PLC的特点如下：
1可靠性高，抗干扰能力强
2编程简单，易学易用
3配套齐全，功能完善，适用性强
4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
5体积小，容量大，重量轻，能耗低 ，成本低
（二）PLC控制系统设计的一般步骤
PLC控制系统设计包括硬件设计和软件设计。所谓硬件设计，是指PLC外部设备的设计，而软件设计即PLC应用程序的设计。整个系统的设计分以下6步进行。
1熟悉被控对象
2评估控制任务
3硬件选择
4编写应用程序
5程序调试
6编写技术文件
（三）PLC的选型
本机床滑台控制系统采的是日本三菱公司的FX2N系编程控制器，根据设计的机床控制系统对输入输出的要求，本机床控制系统设计选择了日本三菱公司生产的FX2N系列可编程控制器中的FX2N–80MR-001。该型号的输入点数40个，输出点数40个，输出形式是R-继电器输出（有接点，交流、直流负载两用）。不但满足本设计中的输入输出点数的基本要求，而且为日后本机床控制系统的升级改造保留有一定的系统扩展空间。
（四）PLC的I/O分配表
本控制系统的PLC的输入、输出点数的确定是根据控制系统设计要求和所需控制的现场设备数量加以确定。
1PLC的输入端口包括自动循环工作按钮、点动按钮、油泵启动、总停按钮、SA1等，还包括电动机的热保护继电器输入，输入形式是热继电器的常开触点。
2PLC的输出端口包括运行指示灯、交流接触器、继电器等。
表2-1 PLC的I/O分配表
图2-1 PLC的I/O分配图
三、变频调速器
（一）变频器的概述
通常，把电压和频率固定不变的工频交流电(50Hz或60Hz)变换为电压或频率可变的交流电，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。
变频器的分类——按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器等。
【摘要】
本文的研究对象是数控机床的工作滑台，通过对工作滑台的主要结构和运动形式进行了研究，并对机床滑台的工作过程和控制要求进行了分析，给出了机床滑台动作循环图、液压元件动作表。设计以PLC为控制核心、采用变频驱动技术、操控监控设备等组成电气数字控制系统，替换传统的控制模拟电路，并进行了软硬件设计，列出了PLC的I/O地址分配表，绘制了PLC的I/O分配图和单循环自动工作流程图，编写了PLC控制序的梯形图和指令表；使整个控制系统的操作变得简单、方便，提高了系统的自动化程度和实用性。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:PLC；编程技术；机床滑台；
引言 1
一、机械滑台的概述 2
（一）机械滑台的介绍 2
（二）机械滑台的结构部件 2
（三）机床滑台的电气控制要求 2
二、PLC控制系统硬件设计 2
（一）PLC的简介 2
（二）PLC控制系统设计的一般步骤 3
（三）PLC的选型 3
（四）PLC的I/O分配表 3
三、变频调速器 5
（一）变频器的概述 5
（二）变频器原理 5
（三）变频器的选型 6
（四）主电路设计图 7
四、PLC控制系统软件设计 7
（一）PLC的编程语言与编程方法 7
（二）PLC编程软件 7
（三）PLC控制系统程序设计 8
（四）程序设计 9
总结 14
参考文献 15
谢辞 16
引言
现代科学技术的发展给制造业带来了日新月异的发展，越来越多的新技术、新材料、新工艺进入到应用阶段。为了充分发挥机器设备的效能，快速提高加工技术和精度，越来越多的公司都会投入大量的资金对传统的老式机床进行改造，把新技术、新科技应用于老的设备，也能取得很好的效果，大为提高设备的生产效率。
其中用PLC模块、变频驱动技术、操控监控设备等组成电气数字控制系统，以实现编程输入、人机交互、自动化加工的控制方式，提高加工能力、减少故障，提高效能，已经成为公司进行技术改造的有效途径和有力工具。
论文以数控机床工作滑台的技术改造为背景，概述了机床工作滑台的改造工作，以及对PLC在其中的应用作了简要介绍。本文的研究对象是机床工作滑台，设计采用以三菱电机公司的FX2N系列PLC作为工作滑台的主控制器，同时连接PC端通过工业组态技术实现控制与监控功能，实现一个全新的自动控制系统。
一、机械滑台的概述
（一）机械滑台的介绍
随着近年来机械工业的发展，在原来机械滑台的基础上，通过把普通丝杠更换成滚珠丝杠，在铸铁的导轨面上镶嵌直线导轨，把变速箱电机更换成伺服电机，使滑台可以快速进退，利用滚珠丝杠和线轨获得较高的精度。
在这次设计中，针对的滑台选用优质铸铁导轨，采用（两导轨之间）双封闭结构，精度高，动态性能好。机床工作滑台设计要求刚度高，热变形小，进给稳定性高，能够保证了加工状态下（负荷下）的实际精度。
工作滑台主要用于实现进给运动，卧式、立式机床均可使用，在机械滑台上安装动力箱（装上多轴箱）钻削头、镗削头、铣削头、镗孔车端面头等各种部件，用以完成钻、扩、铰、镗、锪窝、刮端面、倒角、车端面、铣削及攻丝等工序，亦可在其上安装工件组成输送运动实现工作循环。
（二）机械滑台的结构部件
机械滑台由床身，滑板，丝杠，变速箱等组成。其结构简单，便于维修。机械滑台工作原理是滑板在床身上做纵向运动，因其丝杠传动，再加上变速箱的作用，可获得快慢等多种运行速度。
机械滑台导轨为双矩形结构，可采用高牌号铸铁或镶钢材料，滑台因此分为A、B型两种。滑台具有普通级和精密级两种精度。该系列机械滑台精密级可改为NC-1HJT系列交流伺服滑台。具有较好的耐磨性，滚株丝杆传动，加工精度高，外形美观，可适用于粗、精加工机床。选用合适的滑台关系到机床整机的性能和经济性，通常设计时根据主动力部件的大小选用，一般选用与主动力部件同规格或大一号规格。改造的机床机械滑台采用（两导轨之间）双封闭结构，精度高。
（三）机床滑台的电气控制要求
1机床有单动力头自动循环工作、点动、单循环自动工作三种工作方式。
2五台电机均为单向旋转。
3要求有电源、油泵工作、工件夹紧与放松和加工等信号指示。
4油泵电机在自动加工一个循环后不停机。
5必要的联锁与保护环节。
二、PLC控制系统硬件设计
（一）PLC的简介
PLC（Programmable logic Controller）可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统。可编程控制器是计算机家族中的一员，它使用了可编程序的记忆以存储指令，用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数和演算等功能，并通过数字或模拟的输入和输出，以控制各种机械或生产过程。
PLC的特点如下：
1可靠性高，抗干扰能力强
2编程简单，易学易用
3配套齐全，功能完善，适用性强
4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
5体积小，容量大，重量轻，能耗低 ，成本低
（二）PLC控制系统设计的一般步骤
PLC控制系统设计包括硬件设计和软件设计。所谓硬件设计，是指PLC外部设备的设计，而软件设计即PLC应用程序的设计。整个系统的设计分以下6步进行。
1熟悉被控对象
2评估控制任务
3硬件选择
4编写应用程序
5程序调试
6编写技术文件
（三）PLC的选型
本机床滑台控制系统采的是日本三菱公司的FX2N系编程控制器，根据设计的机床控制系统对输入输出的要求，本机床控制系统设计选择了日本三菱公司生产的FX2N系列可编程控制器中的FX2N–80MR-001。该型号的输入点数40个，输出点数40个，输出形式是R-继电器输出（有接点，交流、直流负载两用）。不但满足本设计中的输入输出点数的基本要求，而且为日后本机床控制系统的升级改造保留有一定的系统扩展空间。
（四）PLC的I/O分配表
本控制系统的PLC的输入、输出点数的确定是根据控制系统设计要求和所需控制的现场设备数量加以确定。
1PLC的输入端口包括自动循环工作按钮、点动按钮、油泵启动、总停按钮、SA1等，还包括电动机的热保护继电器输入，输入形式是热继电器的常开触点。
2PLC的输出端口包括运行指示灯、交流接触器、继电器等。
表2-1 PLC的I/O分配表
图2-1 PLC的I/O分配图
三、变频调速器
（一）变频器的概述
通常，把电压和频率固定不变的工频交流电(50Hz或60Hz)变换为电压或频率可变的交流电，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。
变频器的分类——按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器等。
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