深孔加工组合机床plc控制系统设计(附件)
本次设计课题为深孔加工组合机床PLC控制系统设计，通过PLC控制系统来改善传统的组合机床中冷却和排屑困难问题以及传统继电器中体积大，更新速度慢，设备复杂等问题。本次设计采取两边分级进给的加工方法，确定了总体的设计方案。在硬件设计中通过机床的功能确定，I/O口的个数，内存的大小，确定使用S7-200CPU226的西门子PLC，根据选择PLC的型号绘制主电路图以及外部接线图，在软件设计中选择STEP7-Micro/WIN软件进行程序编写，最后根据梯形图进行模拟仿真，通过反复的修改和测试最终完成整个方案设计。本次设计在解决问题的同时也有助于提高深孔加工质量以及生产效率。关键词 深孔加工，PLC，S7-200，CPU226,STEP7-Micro/WIN
目 录
1 引言 1
1.1 深孔加工组合机床简介1
1.2 课题研究背景和目的1
1.3 课题研究任务2
2 课题总体方案设计 2
2.1 深孔加工过程 2
2.2 组合机床控制要求 4
2.3 控制方式选择 5
2.4 设计要求及主要流程 6
3 PLC控制系统硬件设计8
3.1 PLC选型8
3.2 主电路方案设计11
3.3 I/O端口分配12
3.4 外部接线图设计14
4 软件设计15
4.1 PLC编程语言15
4.2 编程软件介绍说明15
4.3 梯形图及程序设计说明16
结论 23
致谢 24
参考文献25
附录A 26
1 引言
1．1 深孔加工组合机床简介
深孔加工组合机床主要功能是来加工深孔的。深孔加工是一个难度系数较高的过程，深孔加工的钻孔深度与钻头直径之比往往在10倍以上, 因此, 在钻孔过程中排屑和冷却成为主要问题[2]。因为它加工的孔深度较长，如果一次性加工的话，孔深导致切削过程变长，排屑和散热都比较困难，所以对于钻头的要求很高，钻头在加工过程中由于温度高材料性能可能会发生 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
变化，导致钻头断裂。加工时不容易散热与此同时排屑也存在困难，所以加工深孔的过程对组合机床性能要求高。深孔加工组合机床除了要解决排屑和冷却的问题，还需要提高加工质量，保证机床加工效率。所以我们要提高深孔加工组合机床的综合性能来更好的完成深孔加工。
1．2 课题研究背景和意义
正如简介中所提到的，为了实现对深孔加工的智能控制,提高了深孔加工专机的性能,同时有效的保护了刀具,预防因钻头异常状态和加工工件的因素影响加工过程,保证加工过程的稳定性和可靠性,减小经济损失,提高生产效率和经济效益[3]。研究深孔加工的新工艺、深孔加工刀具的新结构、深孔加工的检测方法和监测系统等已成为人们十分关注的问题[3]。
原来深孔加工所用的钻床，其控制系统由传统的继电接触器控制线路构成，不仅工人劳动强度大，生产效率低，而且加工精度也难以保证，远不能适应现代加工技术的发展需要[1]。为了降低成本，缩短制造周期，本文提出用可编程控制器(PLC)控制步进电动机和机床主轴的设计方法来实现深孔加工机床的自动化改造，使其能进行深孔加工[1]。继电器控制存在很多缺点，比如继电器控制存在延时现象，不能够迅速反应，继电器控制设备往往复杂庞大，占地面积大，拆装维修都不方便，除此之外继电器难以更新升级，不能很好的适应市场需求改变。但是，如果采用PLC（可编程逻辑控制器）这些问题都可以得到解决。PLC技术相对来说成熟一些，PLC技术拥有很多优点。比如控制操作简单，反应迅速使得加工效率，加工精度提高，适应性较强，生产管理监测方便。正是由于这些优缺点的明显对比，继电器控制正在被PLC取代。用PLC来控制深孔加工组合机床能够更好的实现深孔加工。改善传统的组合机床的缺点，提高深孔加工的生产效率和生产质量。
本课题目的是通过充分发挥PLC的优点，以此来提升深孔加工组合机床的整体性能，包括稳定性，高效性，安全性等。取代了传统的继电器，从而改善设备费用高，操作繁琐，灵敏度差，经济效益差等缺点。同时利用PLC控制来解决传统组合机床中可以原有的散热，排屑等问题，以此来提升加工孔的质量。本次设计可以实现在深孔加工中节约成本，提高经济性收益，同时能对生产过程中机床安全提供保证，减少加工过程中钻头突然断裂以及不必要的损耗，有利于环境保护，环保性也得到了极大的提高。在当今社会我们不再是只是单单追求生产率，安全性，是否有利于环境保护，经济效益，是否负荷法律法规的要求，这些因素也是我们这些设计者需要重点考虑。
1．3 课题研究任务
此次课题的研究任务：深孔加工组合机床PLC控制系统的设计，通过PLC控制系统来改善传统的组合机床中冷却和排屑困难问题以及传统继电器中体积大，更新速度慢，设备复杂等问题。从而提升深孔的生产效率和质量，改善企业的经济效益。其中需要重点解决的问题，有以下几个：
控制系统总体方案设计；
控制系统的硬件设计：设计主电路图， I/O端口分配， I/O点接线图，外部接线图；
（3）软件设计：编制梯形图以及程序说明。
2 课题总体设计方案
2．1 深孔加工组合机床的加工过程
深孔也叫做细长孔，它是长径比超过20的孔。在组合机床中，对于这种孔，一般采用加长麻花钻钻孔加工，由于所需要加工的孔深度较长，所以相应的加工的时间也变长，再加上钻头并不是中空的样式，散热性能差，在快速钻孔的过程中，钻头周围的温度会急剧升高，从而导致钻头的性能下降，比如，硬度下降，磨损加快，切削力发生改变，使得钻头的工作能力降低，使用寿命也减少，最终的后果就是深孔的质量不容易得到较好的保证。除去散热差，还存在排屑困难等问题。所以我们在实际的生产实践中通过分级进给的方式进行生产加工。当我们所需要加工孔的深度尺寸较大时，为了减少刀具长度，提高刀具的性能和生产效率，往往采用两边分级进级的方式。使用PLC控制的深孔钻床能自动完成分级进给的加工工艺, 可提高加工效率, 进给深度调整方便[2]。
目 录
1 引言 1
1.1 深孔加工组合机床简介1
1.2 课题研究背景和目的1
1.3 课题研究任务2
2 课题总体方案设计 2
2.1 深孔加工过程 2
2.2 组合机床控制要求 4
2.3 控制方式选择 5
2.4 设计要求及主要流程 6
3 PLC控制系统硬件设计8
3.1 PLC选型8
3.2 主电路方案设计11
3.3 I/O端口分配12
3.4 外部接线图设计14
4 软件设计15
4.1 PLC编程语言15
4.2 编程软件介绍说明15
4.3 梯形图及程序设计说明16
结论 23
致谢 24
参考文献25
附录A 26
1 引言
1．1 深孔加工组合机床简介
深孔加工组合机床主要功能是来加工深孔的。深孔加工是一个难度系数较高的过程，深孔加工的钻孔深度与钻头直径之比往往在10倍以上, 因此, 在钻孔过程中排屑和冷却成为主要问题[2]。因为它加工的孔深度较长，如果一次性加工的话，孔深导致切削过程变长，排屑和散热都比较困难，所以对于钻头的要求很高，钻头在加工过程中由于温度高材料性能可能会发生 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
变化，导致钻头断裂。加工时不容易散热与此同时排屑也存在困难，所以加工深孔的过程对组合机床性能要求高。深孔加工组合机床除了要解决排屑和冷却的问题，还需要提高加工质量，保证机床加工效率。所以我们要提高深孔加工组合机床的综合性能来更好的完成深孔加工。
1．2 课题研究背景和意义
正如简介中所提到的，为了实现对深孔加工的智能控制,提高了深孔加工专机的性能,同时有效的保护了刀具,预防因钻头异常状态和加工工件的因素影响加工过程,保证加工过程的稳定性和可靠性,减小经济损失,提高生产效率和经济效益[3]。研究深孔加工的新工艺、深孔加工刀具的新结构、深孔加工的检测方法和监测系统等已成为人们十分关注的问题[3]。
原来深孔加工所用的钻床，其控制系统由传统的继电接触器控制线路构成，不仅工人劳动强度大，生产效率低，而且加工精度也难以保证，远不能适应现代加工技术的发展需要[1]。为了降低成本，缩短制造周期，本文提出用可编程控制器(PLC)控制步进电动机和机床主轴的设计方法来实现深孔加工机床的自动化改造，使其能进行深孔加工[1]。继电器控制存在很多缺点，比如继电器控制存在延时现象，不能够迅速反应，继电器控制设备往往复杂庞大，占地面积大，拆装维修都不方便，除此之外继电器难以更新升级，不能很好的适应市场需求改变。但是，如果采用PLC（可编程逻辑控制器）这些问题都可以得到解决。PLC技术相对来说成熟一些，PLC技术拥有很多优点。比如控制操作简单，反应迅速使得加工效率，加工精度提高，适应性较强，生产管理监测方便。正是由于这些优缺点的明显对比，继电器控制正在被PLC取代。用PLC来控制深孔加工组合机床能够更好的实现深孔加工。改善传统的组合机床的缺点，提高深孔加工的生产效率和生产质量。
本课题目的是通过充分发挥PLC的优点，以此来提升深孔加工组合机床的整体性能，包括稳定性，高效性，安全性等。取代了传统的继电器，从而改善设备费用高，操作繁琐，灵敏度差，经济效益差等缺点。同时利用PLC控制来解决传统组合机床中可以原有的散热，排屑等问题，以此来提升加工孔的质量。本次设计可以实现在深孔加工中节约成本，提高经济性收益，同时能对生产过程中机床安全提供保证，减少加工过程中钻头突然断裂以及不必要的损耗，有利于环境保护，环保性也得到了极大的提高。在当今社会我们不再是只是单单追求生产率，安全性，是否有利于环境保护，经济效益，是否负荷法律法规的要求，这些因素也是我们这些设计者需要重点考虑。
1．3 课题研究任务
此次课题的研究任务：深孔加工组合机床PLC控制系统的设计，通过PLC控制系统来改善传统的组合机床中冷却和排屑困难问题以及传统继电器中体积大，更新速度慢，设备复杂等问题。从而提升深孔的生产效率和质量，改善企业的经济效益。其中需要重点解决的问题，有以下几个：
控制系统总体方案设计；
控制系统的硬件设计：设计主电路图， I/O端口分配， I/O点接线图，外部接线图；
（3）软件设计：编制梯形图以及程序说明。
2 课题总体设计方案
2．1 深孔加工组合机床的加工过程
深孔也叫做细长孔，它是长径比超过20的孔。在组合机床中，对于这种孔，一般采用加长麻花钻钻孔加工，由于所需要加工的孔深度较长，所以相应的加工的时间也变长，再加上钻头并不是中空的样式，散热性能差，在快速钻孔的过程中，钻头周围的温度会急剧升高，从而导致钻头的性能下降，比如，硬度下降，磨损加快，切削力发生改变，使得钻头的工作能力降低，使用寿命也减少，最终的后果就是深孔的质量不容易得到较好的保证。除去散热差，还存在排屑困难等问题。所以我们在实际的生产实践中通过分级进给的方式进行生产加工。当我们所需要加工孔的深度尺寸较大时，为了减少刀具长度，提高刀具的性能和生产效率，往往采用两边分级进级的方式。使用PLC控制的深孔钻床能自动完成分级进给的加工工艺, 可提高加工效率, 进给深度调整方便[2]。
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