plc的专业数控钻床控制系统设计(附件)
由控制系统控制的专用数控钻床，生产批量大，且生产效率高。本设计以PLC作为电气控制系统实现了专用数控钻床的全自动控制。首先根据机器的要求设计出液压系统原理图，其次设计出能够满足控制这个液压系统的电气控制系统。通过对PLC的选型，制定出I/O分配表，然后画出PLC的主电路图和控制电路图，由此得到PLC的外部接线图。通过电脑的软件仿真测试该控制系统，发现该系统没有问题，完全能够完成全专用钻床的控制过程。关键词 数控钻床，液压，PLC，控制系统
目 录
1 绪论 1
1. 1 钻床概述 1
1. 2 目前的现状和发展趋势 1
1. 3 课题研究的背景和意义 2
2 PLC简介 5
2. 1 PLC概述 5
2. 2 PLC分类 5
2. 3 PLC的基本组成 7
2. 4 PLC的基本工作原理 8
3 专用数控钻床控制系统的设计 9
3. 1 运动分析 9
3. 2 控制要求 10
3. 3 设计专用数控钻床的液压系统原理图 11
3. 4 专用钻床的电气原理图 12
3. 5 选择PLC的类型 14
3. 6 元器件的选择 15
3. 7 确定I/O分配表 15
4 控制系统的软件设计 17
4. 1 控制流程 17
4. 2 梯形图的设计 18
5 程序仿真调试 22
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪论
1. 1 钻床概述
钻孔在各行各业中处处可见，它是指用钻头在实体质料中加工出孔的操纵。普通钻床主要是作用于对工件孔的加工。普通钻床结构并不是很复杂，主轴运动和进给运动都是通过钻头的旋转来控制，因此它只能完成一些对加工精度要求不高的指令，如钻通孔等，只有换上特殊刀具才可以实现锪孔，铰孔等加工。与普通钻床相比，专用数控车床引入了自动控制理论。因此，专用数控钻床便有了它的主要优点：具备很高的加工精度，另外稳固的加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
工质量也成为特有的优势；专用数控钻床大批量生产，生产效率高为企业节省了经济成本；专用数控钻床的自动循环操作，降低了操作产生的粉尘和噪声，让车间环境得到改善。另外根据《中华人民共和国安全生产法》第十八条规定，从事操作的工人必须接受安全培训，及时消灭操作不慎引起的安全事故。
1. 2 目前的现状和发展趋势
目前，专用数控钻床的研究与生产已经取得了相当的突破，其已经运用到了很多行业以及产品的制造中。现在世界最大的三家厂商是：日本Fanuc，德国西门子，日本三菱，其产品量大且面广，然而技术并不是最高的，别的另有法国Num，西班牙凡高等。数控机床是应用二进制数学方法输入，加工过程中可随时进行编程，可以根据加工工艺的变化需要来控制主轴和进给速度，并且能进行多坐标联动，轻松地加工繁杂的曲面。鉴于加工对象有“善变、多变、善变”的特征，可以轻易的进行批次调整，不仅如此，还可以实现中小批庞大繁琐品种的柔性出产，来顺应社会对各种各样产品的需求。但这样代价就比较昂贵，就需要我们对其经济的合理性进行正确的剖析; 硬件和软件的相辅相成就使得数控机床能实现信息反馈、补偿、主动进行加减速等功能，可以进一步增加机床的加工精度、效率、自动化水平;数控机床是通过电子操控为主要方式的机电一体化的机床，这样便可以完全发挥微电子、计算机技术固有的长处，轻松实现信息化、智能化、网络化，可以方便地组成种种先进制造体系，如FMS、FTL、FA,乃至未来的CIMS,都能尽最大可能地提升企业的劳动生产率。
最常见的专用钻床是利用设计好的普通钻床和结合专用夹具来实现的。专用钻床的运动控制通常是使用三相交流异步电动机来带动刀具转动实现主运动；进给运动的控制是使用液压滑台或机械滑台来实现，通过钻床提供的液压系统来驱动液压滑台，并且使用继电器来控制它的运动，另外利用快进和工进和使用三相交流异步电动机带动丝杠来完成控制机械滑台运动。可见，专用钻床的机械结构较普通钻床复杂了许多。
从我国数控钻床的发展水平来看，整体的技术相对薄弱，开发水平不高，信息化技术应用不普遍 。而国外技术在我国这个行业占很大比重，不仅如此，外国掌握着大量的高新产品开发的核心技术。因此，我国对国外技术的依赖很大，仍停留在掌握现有技术和提高效益上，不能从根本上研发自主开发能力和技术创新能力。
1. 3 课题研究的背景和意义
1.3.1 课题研究的背景
目前大部分企业都在使用传统的继电器控制系统，使用继电器来控制可以简化结构，减少成本，但也有部分缺陷存在。例如：安全性不高、接触器触点磨损快且严重、使用周期短。特别在改变产品动作的循环时，需要重新进行新的循环程序设计、设备运行安装检查、最终的调试检测，如果不这样就无法满足现代化的生产要求以及生产速度。这类缺陷直接会导致大部分大中型企业的生产效率降低，经济效益减少，最终导致企业无力更换机床来提高工件生产效率而破产倒闭。所以，目前工作的重中之重就是将普通钻床组合机床进行技术改造，由此提高机床的使用效率以及产品的生产速度，同时提高了产品的质量和产量。现在部分企业已经在意识到了这个问题的严重程度，并积极地改进普通钻床，在后期的产品生产过程中取得了较大的突破。
1.3.2 专用钻床采用PLC控制的意义
数控机床是典型的机电一体化机床，是通过数字控制技术来控制机床上各部分移动的部件，是现代制造业核心设备。随着现代机械制造业的发展，这也带动了微电子技术、计算机技术和软件技术的蓬勃发展，因此，数控机床也得到了大大的提高，如：控制系统越来越趋向小型化、拥有自我诊断功能，最重要的一点是它的可靠性取得质的飞跃。而数控系统大多为通用机床所用，用于成本高的专用机床，比较复杂。因此，利用PLC技术，定位控制技术及变频技术进行控制，是最好的选择。
目 录
1 绪论 1
1. 1 钻床概述 1
1. 2 目前的现状和发展趋势 1
1. 3 课题研究的背景和意义 2
2 PLC简介 5
2. 1 PLC概述 5
2. 2 PLC分类 5
2. 3 PLC的基本组成 7
2. 4 PLC的基本工作原理 8
3 专用数控钻床控制系统的设计 9
3. 1 运动分析 9
3. 2 控制要求 10
3. 3 设计专用数控钻床的液压系统原理图 11
3. 4 专用钻床的电气原理图 12
3. 5 选择PLC的类型 14
3. 6 元器件的选择 15
3. 7 确定I/O分配表 15
4 控制系统的软件设计 17
4. 1 控制流程 17
4. 2 梯形图的设计 18
5 程序仿真调试 22
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪论
1. 1 钻床概述
钻孔在各行各业中处处可见，它是指用钻头在实体质料中加工出孔的操纵。普通钻床主要是作用于对工件孔的加工。普通钻床结构并不是很复杂，主轴运动和进给运动都是通过钻头的旋转来控制，因此它只能完成一些对加工精度要求不高的指令，如钻通孔等，只有换上特殊刀具才可以实现锪孔，铰孔等加工。与普通钻床相比，专用数控车床引入了自动控制理论。因此，专用数控钻床便有了它的主要优点：具备很高的加工精度，另外稳固的加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
工质量也成为特有的优势；专用数控钻床大批量生产，生产效率高为企业节省了经济成本；专用数控钻床的自动循环操作，降低了操作产生的粉尘和噪声，让车间环境得到改善。另外根据《中华人民共和国安全生产法》第十八条规定，从事操作的工人必须接受安全培训，及时消灭操作不慎引起的安全事故。
1. 2 目前的现状和发展趋势
目前，专用数控钻床的研究与生产已经取得了相当的突破，其已经运用到了很多行业以及产品的制造中。现在世界最大的三家厂商是：日本Fanuc，德国西门子，日本三菱，其产品量大且面广，然而技术并不是最高的，别的另有法国Num，西班牙凡高等。数控机床是应用二进制数学方法输入，加工过程中可随时进行编程，可以根据加工工艺的变化需要来控制主轴和进给速度，并且能进行多坐标联动，轻松地加工繁杂的曲面。鉴于加工对象有“善变、多变、善变”的特征，可以轻易的进行批次调整，不仅如此，还可以实现中小批庞大繁琐品种的柔性出产，来顺应社会对各种各样产品的需求。但这样代价就比较昂贵，就需要我们对其经济的合理性进行正确的剖析; 硬件和软件的相辅相成就使得数控机床能实现信息反馈、补偿、主动进行加减速等功能，可以进一步增加机床的加工精度、效率、自动化水平;数控机床是通过电子操控为主要方式的机电一体化的机床，这样便可以完全发挥微电子、计算机技术固有的长处，轻松实现信息化、智能化、网络化，可以方便地组成种种先进制造体系，如FMS、FTL、FA,乃至未来的CIMS,都能尽最大可能地提升企业的劳动生产率。
最常见的专用钻床是利用设计好的普通钻床和结合专用夹具来实现的。专用钻床的运动控制通常是使用三相交流异步电动机来带动刀具转动实现主运动；进给运动的控制是使用液压滑台或机械滑台来实现，通过钻床提供的液压系统来驱动液压滑台，并且使用继电器来控制它的运动，另外利用快进和工进和使用三相交流异步电动机带动丝杠来完成控制机械滑台运动。可见，专用钻床的机械结构较普通钻床复杂了许多。
从我国数控钻床的发展水平来看，整体的技术相对薄弱，开发水平不高，信息化技术应用不普遍 。而国外技术在我国这个行业占很大比重，不仅如此，外国掌握着大量的高新产品开发的核心技术。因此，我国对国外技术的依赖很大，仍停留在掌握现有技术和提高效益上，不能从根本上研发自主开发能力和技术创新能力。
1. 3 课题研究的背景和意义
1.3.1 课题研究的背景
目前大部分企业都在使用传统的继电器控制系统，使用继电器来控制可以简化结构，减少成本，但也有部分缺陷存在。例如：安全性不高、接触器触点磨损快且严重、使用周期短。特别在改变产品动作的循环时，需要重新进行新的循环程序设计、设备运行安装检查、最终的调试检测，如果不这样就无法满足现代化的生产要求以及生产速度。这类缺陷直接会导致大部分大中型企业的生产效率降低，经济效益减少，最终导致企业无力更换机床来提高工件生产效率而破产倒闭。所以，目前工作的重中之重就是将普通钻床组合机床进行技术改造，由此提高机床的使用效率以及产品的生产速度，同时提高了产品的质量和产量。现在部分企业已经在意识到了这个问题的严重程度，并积极地改进普通钻床，在后期的产品生产过程中取得了较大的突破。
1.3.2 专用钻床采用PLC控制的意义
数控机床是典型的机电一体化机床，是通过数字控制技术来控制机床上各部分移动的部件，是现代制造业核心设备。随着现代机械制造业的发展，这也带动了微电子技术、计算机技术和软件技术的蓬勃发展，因此，数控机床也得到了大大的提高，如：控制系统越来越趋向小型化、拥有自我诊断功能，最重要的一点是它的可靠性取得质的飞跃。而数控系统大多为通用机床所用，用于成本高的专用机床，比较复杂。因此，利用PLC技术，定位控制技术及变频技术进行控制，是最好的选择。
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