汽车板簧吊耳加工组合机床电气控制系统设计
为了满足当今社会的生产需要，PIC控制的加工组合机床逐渐被采用，由于传统组合机床有效率低，故障率高，设备系统复杂等众多弊端，所以组合机床用PLC来代替继电器控制就显得尤为重要。这个课题就研究了利用和泉FA-2J型PLC控制代替继电器—接触器控制的汽车板簧吊耳加工组合机床，然后采用移位寄存器来对状态控制器（中间记忆装置）进行设置，完成手动和自动两种控制程序的设计，最后通过和泉PLC编程软件WindLDR验证调试整个程序的可行性。通过这个课题发现该组合机床可提高机器的技术指标，合理利用资源能够改善设备运行的情况，减少故障率，减少工作量，可以极大地提高生产率和控制性能。关键词 PLC,FA-2J型,移位寄存器，WindLDR
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的提出 1
1.2 研究的内容 1
1.3 研究的背景 1
2 组合机床及控制系统总方案的确定 2
2.1 板簧吊耳加工组合机床的介绍 2
2.2 工作原理 3
2.3 系统总体方案的选择 3
3 组合机床电气控制系统的硬件设计 5
3.1 PLC的选型 5
3.2 I/O分配 7
3.3 I/O模块接线图 9
3.4 电气原理图设计 10
4 PLC控制系统程序设计 11
4.1 设计方法 11
4.2 电控系统的控制要求 12
4.3 自动控制程序设计 13
4.4 手动调整控制程序设计 18
结 论 20
致 谢 21
参考文献 22
附 录 23
1 绪论
1.1 课题的提出
本课题主要是来源于实践，目前用接触器的逻辑关系来控制汽车板簧吊耳加工组合机床的系统已经不能够达到现在生产工艺精度的要求。在这种科技生产力的不断发展和进步的大环境下，PLC的应用在制造领域和生产领域已经达到必不可少的地步，甚至达到了具有无可替代的地步。而我在学校也有PLC的课程，对PLC控制系统有一定的认知，就想如果将PLC控制系统应用在这些老式机床上，那么机床的性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
能肯定能够得到巨大的提升。最后通过查阅大量资料并且在老师的指导下，就确定了这个课题。
1.2研究的内容
在本次课题中，我们最先要研究的就是，如何正确无误的使用PLC技术去精确控制和完美实现汽车板簧吊耳加工组合机床的运作。因此本次论文的主要目的利用PLC代替传统的控制系统，以完成对机床加工过程的控制。以提高工件质量和生产效率，提升经济效益。然后按照下列步骤去设计：
（1）系统总体方案设计；
（2）PLC选型、确定I/O点分配；
（3）设计得到电气控制原理图并描绘；
（4）梯形图设计，编写程序。
1.3 研究的背景
对于单工位加工工件的机床，加工每一个部件时，都需要单独的进行，成本相对较高，时间较长，而且长时间加工会让加工的工件产生加工误差，造成工件的精度不高，次品率增加，机床磨损严重，到后期企业维修保养机床的费用会大大的增加。组合机床可以在加工工件时多个工位同时进行，大大的减少了工件的加工时间，节省了企业的加工成本，大大提高了一个企业的产品生产效率。现在随着通用部件的产生，国际上逐渐采用了通用部件，所以组合机床以效率高、成本低的优势逐渐占据了机械加工行业的主导地位，成为行业的必备机床。但无论是加工简单还是复杂的工件的机床，都是用控制系统来操控这些机床的。
2 组合机床及控制系统总方案的确定
2.1 板簧吊耳加工组合机床的介绍
图21是板簧吊耳加工组合机床的结构示意图。该机床由液压驱动回转工作台、液压驱动动力滑台、液压站和立柱、底座五大部分组成。四工位液压驱动夹具被安装在回转式工作台上。滑台上载有扩孔、粗精铰孔主轴及主轴箱和驱动电动机。立柱上安装有滑台的滑动导轨及驱动油缸。底座内装有工作台的抬起、落下、松开、夹紧及回转的驱动油缸及控制装置。
图21 板簧吊耳加工组合机床示意图
2.2 工作原理
该机床有自动和手动两种调节方式。当动力滑台和工作台转位油缸处于原位，工作台回转离合器结合时，将工作方式选择开关置于自动工作位置上，按下启动按钮，机床即按转台松开、抬起转台向前回转转台慢速反靠转台落下、夹紧滑台快进滑台工进滑台快退转台离合器脱开回转油缸返回转台离合器结合的自动工作循环进行工作（如图22）。
图22 板簧吊耳加工组合机床自动工作循环图
2.3 系统总体方案的选择
2.3.1 PLC与传统继电器控制系统的比较
对于PLC来说，它的可靠性更高，因为它里面配备的是没有触电的半导体开关，通过这些半导体开关来完成机床的控制系统的开关动作，再者是因为PLC的结构严谨，体积小，到时候出现问题时，维修人员就可以及时更换维修。它还具备了自检和监督功能，在自身出现问题时，及时发现并随即显示给操作人员，及时的排除故障。它还能对控制程序的执行情况进行动态的监视与观察，方便了后期设备运行过程中的调试和维护。继电器控制系统较为便宜，里面的配置以及结构较为简单，成本较低，都是通用部件，可以在出现问题时随时进行更换维修。而对于PLC来说，都是集成电路，本身生产这类配件的成本就较高，出现问题就需要更换一整块控制集成电路板，所以价格就比继电器控制系统要昂贵同时PLC有以下特点①体积小，能量消耗少②通用性强，使用方便③有很强的抗干扰能力，效率高，工作可靠④该系统的设计简单，安装相对方便⑤调试简单，维修方便。PLC采用的是工作方式是循环扫描。整个过程扫描一次所需的时间称为一个扫描周期。程序存放在存储区中它通过编程器输入，当它开始运行后，在系统的控制下，开始对程序进行逐一的扫描并执行程序，直到运行到最后一条程序结束。这种方式叫做循环扫描。
之前继电器控制系统因为它的相关特点，受到企业家的欢迎，因此，运用的企业还是挺多的。但缺陷是动作速度不灵敏，可靠性不强，经常出现各类的问题。而随着PLC逐渐发展，继电器控制系统就更加显得不够完美，慢慢PLC就占据了行业的主导地位。
（1）工作方式：当设备运行时，电流接通，继电器控制系统处于受约束状态（应该吸合的地方处于吸合状态，而不吸合的地方都受一些条件的限制处于不吸合的状态）。但是对于PLC来说，这又是另一种工作方式，它的工作方式是有规律的，并且不受限制的。
（2）限时控制：继电器控制系统比如电磁式、半导体式、空气阻尼式，它们的定时精度都不太高，会存在相应的时间误差，导致产品的精度不高，并且还会受到当地环境的湿度以及温度变化的影响，再加上一些继电器控制器的结构复杂，更是难以维护和维修。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的提出 1
1.2 研究的内容 1
1.3 研究的背景 1
2 组合机床及控制系统总方案的确定 2
2.1 板簧吊耳加工组合机床的介绍 2
2.2 工作原理 3
2.3 系统总体方案的选择 3
3 组合机床电气控制系统的硬件设计 5
3.1 PLC的选型 5
3.2 I/O分配 7
3.3 I/O模块接线图 9
3.4 电气原理图设计 10
4 PLC控制系统程序设计 11
4.1 设计方法 11
4.2 电控系统的控制要求 12
4.3 自动控制程序设计 13
4.4 手动调整控制程序设计 18
结 论 20
致 谢 21
参考文献 22
附 录 23
1 绪论
1.1 课题的提出
本课题主要是来源于实践，目前用接触器的逻辑关系来控制汽车板簧吊耳加工组合机床的系统已经不能够达到现在生产工艺精度的要求。在这种科技生产力的不断发展和进步的大环境下，PLC的应用在制造领域和生产领域已经达到必不可少的地步，甚至达到了具有无可替代的地步。而我在学校也有PLC的课程，对PLC控制系统有一定的认知，就想如果将PLC控制系统应用在这些老式机床上，那么机床的性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
能肯定能够得到巨大的提升。最后通过查阅大量资料并且在老师的指导下，就确定了这个课题。
1.2研究的内容
在本次课题中，我们最先要研究的就是，如何正确无误的使用PLC技术去精确控制和完美实现汽车板簧吊耳加工组合机床的运作。因此本次论文的主要目的利用PLC代替传统的控制系统，以完成对机床加工过程的控制。以提高工件质量和生产效率，提升经济效益。然后按照下列步骤去设计：
（1）系统总体方案设计；
（2）PLC选型、确定I/O点分配；
（3）设计得到电气控制原理图并描绘；
（4）梯形图设计，编写程序。
1.3 研究的背景
对于单工位加工工件的机床，加工每一个部件时，都需要单独的进行，成本相对较高，时间较长，而且长时间加工会让加工的工件产生加工误差，造成工件的精度不高，次品率增加，机床磨损严重，到后期企业维修保养机床的费用会大大的增加。组合机床可以在加工工件时多个工位同时进行，大大的减少了工件的加工时间，节省了企业的加工成本，大大提高了一个企业的产品生产效率。现在随着通用部件的产生，国际上逐渐采用了通用部件，所以组合机床以效率高、成本低的优势逐渐占据了机械加工行业的主导地位，成为行业的必备机床。但无论是加工简单还是复杂的工件的机床，都是用控制系统来操控这些机床的。
2 组合机床及控制系统总方案的确定
2.1 板簧吊耳加工组合机床的介绍
图21是板簧吊耳加工组合机床的结构示意图。该机床由液压驱动回转工作台、液压驱动动力滑台、液压站和立柱、底座五大部分组成。四工位液压驱动夹具被安装在回转式工作台上。滑台上载有扩孔、粗精铰孔主轴及主轴箱和驱动电动机。立柱上安装有滑台的滑动导轨及驱动油缸。底座内装有工作台的抬起、落下、松开、夹紧及回转的驱动油缸及控制装置。
图21 板簧吊耳加工组合机床示意图
2.2 工作原理
该机床有自动和手动两种调节方式。当动力滑台和工作台转位油缸处于原位，工作台回转离合器结合时，将工作方式选择开关置于自动工作位置上，按下启动按钮，机床即按转台松开、抬起转台向前回转转台慢速反靠转台落下、夹紧滑台快进滑台工进滑台快退转台离合器脱开回转油缸返回转台离合器结合的自动工作循环进行工作（如图22）。
图22 板簧吊耳加工组合机床自动工作循环图
2.3 系统总体方案的选择
2.3.1 PLC与传统继电器控制系统的比较
对于PLC来说，它的可靠性更高，因为它里面配备的是没有触电的半导体开关，通过这些半导体开关来完成机床的控制系统的开关动作，再者是因为PLC的结构严谨，体积小，到时候出现问题时，维修人员就可以及时更换维修。它还具备了自检和监督功能，在自身出现问题时，及时发现并随即显示给操作人员，及时的排除故障。它还能对控制程序的执行情况进行动态的监视与观察，方便了后期设备运行过程中的调试和维护。继电器控制系统较为便宜，里面的配置以及结构较为简单，成本较低，都是通用部件，可以在出现问题时随时进行更换维修。而对于PLC来说，都是集成电路，本身生产这类配件的成本就较高，出现问题就需要更换一整块控制集成电路板，所以价格就比继电器控制系统要昂贵同时PLC有以下特点①体积小，能量消耗少②通用性强，使用方便③有很强的抗干扰能力，效率高，工作可靠④该系统的设计简单，安装相对方便⑤调试简单，维修方便。PLC采用的是工作方式是循环扫描。整个过程扫描一次所需的时间称为一个扫描周期。程序存放在存储区中它通过编程器输入，当它开始运行后，在系统的控制下，开始对程序进行逐一的扫描并执行程序，直到运行到最后一条程序结束。这种方式叫做循环扫描。
之前继电器控制系统因为它的相关特点，受到企业家的欢迎，因此，运用的企业还是挺多的。但缺陷是动作速度不灵敏，可靠性不强，经常出现各类的问题。而随着PLC逐渐发展，继电器控制系统就更加显得不够完美，慢慢PLC就占据了行业的主导地位。
（1）工作方式：当设备运行时，电流接通，继电器控制系统处于受约束状态（应该吸合的地方处于吸合状态，而不吸合的地方都受一些条件的限制处于不吸合的状态）。但是对于PLC来说，这又是另一种工作方式，它的工作方式是有规律的，并且不受限制的。
（2）限时控制：继电器控制系统比如电磁式、半导体式、空气阻尼式，它们的定时精度都不太高，会存在相应的时间误差，导致产品的精度不高，并且还会受到当地环境的湿度以及温度变化的影响，再加上一些继电器控制器的结构复杂，更是难以维护和维修。
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