plc的专用数控镗床控制系统设计(附件)
本文介绍了基于PLC的专用数控镗床的控制系统的设计方案。该设计采用了三菱公司的FX2N-48MT系列PLC作为控制系统核心，控制专用数控镗床实现所需的加工过程。并且其中包含手动控制和自动控制两种控制方式。本文着重叙述了PLC的硬件设计和软件设计，其中包括电气原理图的设计、PLC的选型、I/O分配表的规划以及梯形图的设计等。采用PLC控制，使机床的工作效率变高，易于操作人员进行简单化操作，并且检查和维修也更加方便。关键词 专用数控镗床，PLC，I/O分配表，梯形图
目 录
1 绪论 1
1.1 专用数控镗床概述及其发展现状 1
1.2 课题研究的背景及其意义1
2 PLC概述 3
2.1 PLC的基本组成 3
2.2 PLC的分类 4
2.3 PLC的基本工作原理及其主要特点 5
3 控制系统的硬件设计 6
3.1 机床加工对象 6
3.2 机床的控制要求及工艺流程 6
3.3 设计电气原理图 8
3.4 专用数控镗床气压系统说明 9
3.5 PLC选型以及I/O点数的选择 10
3.6 确定I/O分配表 10
3.7 触摸屏人机界面的设计 11
3.8 变频器控制设计 13
3.9 PLC的高速计数 14
3.10 伺服驱动控制设计 15
3.11 定位模块设计 16
4 控制系统的软件设计 16
4.1 软件系统设计的主要流程 16
4.2 梯形图的设计和说明 17
5 系统仿真 23
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 31
附录B 33
1 绪论
1.1 专用数控镗床概述及其发展现状
对锻出，铸出或钻出的孔做进一步加工的加工工艺称为镗孔。采用镗孔加工，可以扩大孔径和提高孔的精度，以及减小孔的表面粗糙度，并且还能够更好 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
地校正原孔轴的偏斜程度。一般来说，普通镗床，主要用于完成高精度孔的加工或多个孔的精加工，还可以参与和孔精加工有关的其他加工表面的加工。而与普通镗床相比，在此基础上，专用数控镗床引入了自动控制理论。因此，专用数控镗床具有输出稳定、低频转矩大、高性能矢量控制转矩动态响应快、精度高、减速和停止速度快、抗干扰能力强等主要优点。
专用数控镗床主要用于完成多种零件精镗孔的加工，其具有较高的加工精度和较高的生产效率。在结构形式上，与一般组合机床的结构形式相比差别不大。
近年来，国内外专用数控镗床的技术发展得非常快。新技术应用如雨后春笋般层出不穷，速度、效率不断提高，产品结构不断更新，工艺性能也趋向复合化，尤其突出了精细化制造。
随着现代机床广泛应用电主轴、直线电机、线性导轨等能够支撑高速运行技术的传动元件，机床的运行速度达到了一个新的高度。主轴系统设计逐步采用现代高速电主轴结构取代传统的镗杆伸缩式结构。虽然传统的镗杆伸缩式结构，可以进行深孔镗削和大功率切削，但是现代高速电主轴结构凭借其高转速、高运行速度、高精度、高效率，以及简化的主轴箱内部结构而成为主流。除此之外，主轴可更换加工中心的创新设计解决了主轴与镗杆伸缩式结构间存在的缺点。
1.2 课题研究的背景及其意义
1.2.1 课题研究的背景
现在工厂中的机床很多都是采用继电器来充当控制系统。继电器控制系统虽然成本低，但是它也有安全性隐患、接触器触点易损坏以及寿命短等缺点。除此之外，在改变加工工件循环动作时，机床必须得重新设计程序。这些缺点会导致工厂的产品生产效率降低，经济效益减少。因此，本设计对这方面的问题做出了相关研究，并且利用PLC控制系统来解决相应问题。希望通过采用PLC控制系统来进一步地提高产品的质量和生产效率。
1.2.2 专用数控镗床采用PLC控制的意义及其经济性分析
专用数控镗床一般用于大批量生产中，它具有加工精度稳定，生产效率高，自动化程度高，机床结构简单，易于操作者操作的优点。但是当加工工件的结构与尺寸发生改变时，制造机床必须重新调整或者重新设计，因此其适用性差。很多电气控制系都采用继电器来控制系统，但是继电器控制系统电路存在很多机械触点。这会导致设备的接线复杂，出现响应慢，可靠性差，故障率高等问题，而且也不便于调整和维修。与采用传统的继电器接触器的控制相比较，用PLC控制专用数控镗床，其控制逻辑的软件设计功能可以在很大程度上提升机床电控系统的柔性。这样便能够让机床平稳运行，大大降低了故障，也可以让操作人员和维护人员的工作变得更加轻松。同时，其可靠性，控制性能得到明显增强。
从经济层面分析，采用PLC控制专用数控镗床有益于今后对机床的保养和维护，大大降低了后期的维修成本。而且产品生产率和企业整体自动化的水平也会大幅提升，具有很好的社会和经济效益。
综上所述，采用PLC控制专用数控镗床，能够满足我们的设计需求，且经济性也比较好。
1.2.3 安全保障、环境保护及相关法律法规
根据《中华人民共和国安全生产法》第十八条规定：
（一）组织制定本单位安全生产规章制度和操作规程；
（二）组织制定并实施本单位安全生产教育和培训计划；
（三）督促、检查本单位的安全生产工作，及时消除生产安全事故隐患；
（四）组织制定并实施本单位的生产安全事故应急救援预案；
目 录
1 绪论 1
1.1 专用数控镗床概述及其发展现状 1
1.2 课题研究的背景及其意义1
2 PLC概述 3
2.1 PLC的基本组成 3
2.2 PLC的分类 4
2.3 PLC的基本工作原理及其主要特点 5
3 控制系统的硬件设计 6
3.1 机床加工对象 6
3.2 机床的控制要求及工艺流程 6
3.3 设计电气原理图 8
3.4 专用数控镗床气压系统说明 9
3.5 PLC选型以及I/O点数的选择 10
3.6 确定I/O分配表 10
3.7 触摸屏人机界面的设计 11
3.8 变频器控制设计 13
3.9 PLC的高速计数 14
3.10 伺服驱动控制设计 15
3.11 定位模块设计 16
4 控制系统的软件设计 16
4.1 软件系统设计的主要流程 16
4.2 梯形图的设计和说明 17
5 系统仿真 23
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 31
附录B 33
1 绪论
1.1 专用数控镗床概述及其发展现状
对锻出，铸出或钻出的孔做进一步加工的加工工艺称为镗孔。采用镗孔加工，可以扩大孔径和提高孔的精度，以及减小孔的表面粗糙度，并且还能够更好 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
地校正原孔轴的偏斜程度。一般来说，普通镗床，主要用于完成高精度孔的加工或多个孔的精加工，还可以参与和孔精加工有关的其他加工表面的加工。而与普通镗床相比，在此基础上，专用数控镗床引入了自动控制理论。因此，专用数控镗床具有输出稳定、低频转矩大、高性能矢量控制转矩动态响应快、精度高、减速和停止速度快、抗干扰能力强等主要优点。
专用数控镗床主要用于完成多种零件精镗孔的加工，其具有较高的加工精度和较高的生产效率。在结构形式上，与一般组合机床的结构形式相比差别不大。
近年来，国内外专用数控镗床的技术发展得非常快。新技术应用如雨后春笋般层出不穷，速度、效率不断提高，产品结构不断更新，工艺性能也趋向复合化，尤其突出了精细化制造。
随着现代机床广泛应用电主轴、直线电机、线性导轨等能够支撑高速运行技术的传动元件，机床的运行速度达到了一个新的高度。主轴系统设计逐步采用现代高速电主轴结构取代传统的镗杆伸缩式结构。虽然传统的镗杆伸缩式结构，可以进行深孔镗削和大功率切削，但是现代高速电主轴结构凭借其高转速、高运行速度、高精度、高效率，以及简化的主轴箱内部结构而成为主流。除此之外，主轴可更换加工中心的创新设计解决了主轴与镗杆伸缩式结构间存在的缺点。
1.2 课题研究的背景及其意义
1.2.1 课题研究的背景
现在工厂中的机床很多都是采用继电器来充当控制系统。继电器控制系统虽然成本低，但是它也有安全性隐患、接触器触点易损坏以及寿命短等缺点。除此之外，在改变加工工件循环动作时，机床必须得重新设计程序。这些缺点会导致工厂的产品生产效率降低，经济效益减少。因此，本设计对这方面的问题做出了相关研究，并且利用PLC控制系统来解决相应问题。希望通过采用PLC控制系统来进一步地提高产品的质量和生产效率。
1.2.2 专用数控镗床采用PLC控制的意义及其经济性分析
专用数控镗床一般用于大批量生产中，它具有加工精度稳定，生产效率高，自动化程度高，机床结构简单，易于操作者操作的优点。但是当加工工件的结构与尺寸发生改变时，制造机床必须重新调整或者重新设计，因此其适用性差。很多电气控制系都采用继电器来控制系统，但是继电器控制系统电路存在很多机械触点。这会导致设备的接线复杂，出现响应慢，可靠性差，故障率高等问题，而且也不便于调整和维修。与采用传统的继电器接触器的控制相比较，用PLC控制专用数控镗床，其控制逻辑的软件设计功能可以在很大程度上提升机床电控系统的柔性。这样便能够让机床平稳运行，大大降低了故障，也可以让操作人员和维护人员的工作变得更加轻松。同时，其可靠性，控制性能得到明显增强。
从经济层面分析，采用PLC控制专用数控镗床有益于今后对机床的保养和维护，大大降低了后期的维修成本。而且产品生产率和企业整体自动化的水平也会大幅提升，具有很好的社会和经济效益。
综上所述，采用PLC控制专用数控镗床，能够满足我们的设计需求，且经济性也比较好。
1.2.3 安全保障、环境保护及相关法律法规
根据《中华人民共和国安全生产法》第十八条规定：
（一）组织制定本单位安全生产规章制度和操作规程；
（二）组织制定并实施本单位安全生产教育和培训计划；
（三）督促、检查本单位的安全生产工作，及时消除生产安全事故隐患；
（四）组织制定并实施本单位的生产安全事故应急救援预案；
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