精镗孔组合机床的plc控制设计
目前，很多机械加工车间还大量的使用以传统继电器控制的组合机床进行生产，但是随着整个行业自动化水平的提高，这种现有的方式越来越难以满足生产的要求。本文具体分析了精镗孔组合机床的工艺特点，加工过程和它的控制要求，最终给出了一种基于PLC控制的设计方案，其中包括硬件设计和软件设计。硬件方面确定了PLC型号，端口分配和I/O点接线图，还进行了主电路和液压控制回路的设计；软件方面主要选择了西门子STEP7用梯形图语言编写了梯形图程序，同时给出典型工序的梯形图设计说明。关键词 精镗孔组合机床，液压系统，PLC控制目 录
1 绪论 1
1.1 精镗孔组合机床简介 1
1.2 课题研究意义 1
1.3 课题研究任务 2
2 课题总体方案设计 2
2.1 精镗孔组合机床的加工过程 2
2.2 精镗孔组合机床的控制要求 3
2.3 方案选择 4
3 PLC控制系统硬件设计 5
3.1 PLC选型 5
3.2 端口分配 7
3.3 I/O点接线图 9
3.4 主电路设计 11
3.5 液压控制回路设计 12
4 PLC控制系统软件设计 15
4.1 编程语言选择 15
4.2 编程方法选择 15
4.3 编程软件介绍 16
4.4 梯形图程序设计 17
总结 23
致谢 24
参考文献 25
附录A 梯形图程序 26
附录B 语句表程序 30
1 绪论
1.1 精镗孔组合机床简介
目前，组合机床是一种十分高效的自动化生产装备。精镗孔组合机床作为其中的一种，它主要被用作一个或者多个高精度孔的镗削加工[1]。由于精镗孔组合机床可以做到高质量、高效率、大批量的加工箱体类零件，同时它又具有很好的经济性，所以它日渐被广泛地应用于内燃机、发动机、拖拉机、汽车、船舶、航空等众多制造业生产领域。由于大多数机械制造业部门仍然采用着组合机床和自动化生产线进行大批量的零件生产
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简介
目前，组合机床是一种十分高效的自动化生产装备。精镗孔组合机床作为其中的一种，它主要被用作一个或者多个高精度孔的镗削加工[1]。由于精镗孔组合机床可以做到高质量、高效率、大批量的加工箱体类零件，同时它又具有很好的经济性，所以它日渐被广泛地应用于内燃机、发动机、拖拉机、汽车、船舶、航空等众多制造业生产领域。由于大多数机械制造业部门仍然采用着组合机床和自动化生产线进行大批量的零件生产，因此，组合机床及其自动化生产线的技术水平在一定程度上，决定了这些制造业部门生产产品的效率与质量。
虽然精镗孔组合机床在结构形式上与一般组合机床没有太大区别，但是我们需要考虑它的两个主要的工艺特点，一个是主轴上刀具的定位问题，另一个是主轴上刀具必须与工件孔的位置错开来的让刀问题。
1.2 课题研究意义
精镗孔组合机床作为一种专用类型的机床，它的控制系统与普通机床一样，目前仍然广泛采用的是继电器作为其控制方式。但是由于继电器控制系统存在着很多明显的缺陷，例如排障和维修不方便，线路多而且暴露在外面等，这些都会对整个控制的稳定产生影响，导致控制可靠性下降。
随着传统继电器系统越来越难以满足企业对自动化程度的要求，可编程序的控制技术在工业生产中显示出它的优势，它除了能明显的节约生产成本外，还具有明显的抵抗外部环境干扰的能力，同时整体化的设计大大方便了操作者的使用，最为重要的还是其具有较高的安全性与可靠性[2]。因此PLC对继电器系统的改造有其可能性也有了必要性。
本课题题目为精镗孔组合机床的PLC控制设计，即使用PLC控制系统与精镗孔组合机床相互结合来实现精镗孔组合机床的自动化控制。通过这一基于PLC的改造，势必会使精镗孔组合机床的控制更加稳定可靠，也会使设备更加易于检修，并且能够适应经常变动的工艺条件，PLC的软起动功能使设备运行趋稳，自动化水平提高，最终取得较好的经济效益[3]。
1.3 课题研究任务
（1）分析精镗孔组合机床的工艺过程，拟订控制系统的总体方案。
（2）对精镗孔组合机床控制系统的硬件进行设计，其中主要包括PLC型号的选择，输入/输出点的统计以及分配PLC的各个端口，画出输入/输出点之间的接线图表，此外还设计了精镗孔组合机床的液压控制回路以及它的主电路。
（3）对精镗孔组合机床控制系统的软件进行设计，本文主要编写梯形图程序。
2 课题总体方案设计
2.1 精镗孔组合机床的加工过程
通过对精镗孔组合机床工艺特点的分析，想要在尽量节约时间的情况下精镗出一组孔（ 本文以箱体零件上一组同轴孔为例），就要做到多个孔同时进行加工。最后又要求精加工，所以在退刀时不能在镗孔的表面留有刀痕。综上可知在进刀和退刀过程中我们必须要实现让刀。整个加工过程，如图2-1所示：
图2-1 加工循环过程流程图
首先要将待加工零件装夹到夹具上表面的定位表面上，并且使零件紧靠在夹具侧面的预定位表面上，预定位面的目的是方便伸缩定位销能够插入定位孔，然后工件被液压缸抬起，实现一个让刀偏移量，刀具在液压滑台带动下快速进给[4]。当各把刀具进给到距离加工孔端面一定位置时，工件被放下，伸缩销上移，插入工件定位孔中，然后夹紧用液压缸将会动作，工件被夹紧，等到夹牢以后，主轴才会转动，并在液压滑台带动下作工作进给，进行工件加工；当工件加工完毕，滑台应该停止进给，刀具准停，实现刀尖朝上以便后退不刮伤工件表面，之后松开工件，工件抬起用液压缸把加工的工件抬起来，液压滑台带动刀具快速后退，实现让刀，当液压滑台后退到起点位置时，一次加工循环过程结束。
从图2-1中可以看出，精镗孔组合机床精镗同轴孔时的控制过程为顺序控制。可以实现这种顺序控制的方式在实际中很多，比如可以使用传统的继电器来达到这种顺序控制、或者使用先进的PLC来达到这种顺序控制，甚至能够采用单片机来达到这一要求。
2.2 精镗孔组合机床的控制要求
根据对精镗孔加工工艺过程的分析，对于既要有主轴定位，又需要有让刀运动的组合机床，其控制要求应该包括以下几点：
（1）要求动力头在快进和快退时主轴不旋转；在开始加工之前工件必须处于被液压缸抬起的状态，而在加工的时候工件又必须被放下；在整个过程中抬起工件，落下工件或者夹紧工件和松开工件等这一系列的动作都用液压系统来进行。
（2）动力头的进给和主轴的旋转是由两个电机分别带动的，在开始切削及加工过程中，进给运动与主电动机应保证严格的互锁，任何一个电动机断电，均不允许工作。
（3）只有在夹紧着的工件被松开以后，并且触
1 绪论 1
1.1 精镗孔组合机床简介 1
1.2 课题研究意义 1
1.3 课题研究任务 2
2 课题总体方案设计 2
2.1 精镗孔组合机床的加工过程 2
2.2 精镗孔组合机床的控制要求 3
2.3 方案选择 4
3 PLC控制系统硬件设计 5
3.1 PLC选型 5
3.2 端口分配 7
3.3 I/O点接线图 9
3.4 主电路设计 11
3.5 液压控制回路设计 12
4 PLC控制系统软件设计 15
4.1 编程语言选择 15
4.2 编程方法选择 15
4.3 编程软件介绍 16
4.4 梯形图程序设计 17
总结 23
致谢 24
参考文献 25
附录A 梯形图程序 26
附录B 语句表程序 30
1 绪论
1.1 精镗孔组合机床简介
目前，组合机床是一种十分高效的自动化生产装备。精镗孔组合机床作为其中的一种，它主要被用作一个或者多个高精度孔的镗削加工[1]。由于精镗孔组合机床可以做到高质量、高效率、大批量的加工箱体类零件，同时它又具有很好的经济性，所以它日渐被广泛地应用于内燃机、发动机、拖拉机、汽车、船舶、航空等众多制造业生产领域。由于大多数机械制造业部门仍然采用着组合机床和自动化生产线进行大批量的零件生产
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
简介
目前，组合机床是一种十分高效的自动化生产装备。精镗孔组合机床作为其中的一种，它主要被用作一个或者多个高精度孔的镗削加工[1]。由于精镗孔组合机床可以做到高质量、高效率、大批量的加工箱体类零件，同时它又具有很好的经济性，所以它日渐被广泛地应用于内燃机、发动机、拖拉机、汽车、船舶、航空等众多制造业生产领域。由于大多数机械制造业部门仍然采用着组合机床和自动化生产线进行大批量的零件生产，因此，组合机床及其自动化生产线的技术水平在一定程度上，决定了这些制造业部门生产产品的效率与质量。
虽然精镗孔组合机床在结构形式上与一般组合机床没有太大区别，但是我们需要考虑它的两个主要的工艺特点，一个是主轴上刀具的定位问题，另一个是主轴上刀具必须与工件孔的位置错开来的让刀问题。
1.2 课题研究意义
精镗孔组合机床作为一种专用类型的机床，它的控制系统与普通机床一样，目前仍然广泛采用的是继电器作为其控制方式。但是由于继电器控制系统存在着很多明显的缺陷，例如排障和维修不方便，线路多而且暴露在外面等，这些都会对整个控制的稳定产生影响，导致控制可靠性下降。
随着传统继电器系统越来越难以满足企业对自动化程度的要求，可编程序的控制技术在工业生产中显示出它的优势，它除了能明显的节约生产成本外，还具有明显的抵抗外部环境干扰的能力，同时整体化的设计大大方便了操作者的使用，最为重要的还是其具有较高的安全性与可靠性[2]。因此PLC对继电器系统的改造有其可能性也有了必要性。
本课题题目为精镗孔组合机床的PLC控制设计，即使用PLC控制系统与精镗孔组合机床相互结合来实现精镗孔组合机床的自动化控制。通过这一基于PLC的改造，势必会使精镗孔组合机床的控制更加稳定可靠，也会使设备更加易于检修，并且能够适应经常变动的工艺条件，PLC的软起动功能使设备运行趋稳，自动化水平提高，最终取得较好的经济效益[3]。
1.3 课题研究任务
（1）分析精镗孔组合机床的工艺过程，拟订控制系统的总体方案。
（2）对精镗孔组合机床控制系统的硬件进行设计，其中主要包括PLC型号的选择，输入/输出点的统计以及分配PLC的各个端口，画出输入/输出点之间的接线图表，此外还设计了精镗孔组合机床的液压控制回路以及它的主电路。
（3）对精镗孔组合机床控制系统的软件进行设计，本文主要编写梯形图程序。
2 课题总体方案设计
2.1 精镗孔组合机床的加工过程
通过对精镗孔组合机床工艺特点的分析，想要在尽量节约时间的情况下精镗出一组孔（ 本文以箱体零件上一组同轴孔为例），就要做到多个孔同时进行加工。最后又要求精加工，所以在退刀时不能在镗孔的表面留有刀痕。综上可知在进刀和退刀过程中我们必须要实现让刀。整个加工过程，如图2-1所示：
图2-1 加工循环过程流程图
首先要将待加工零件装夹到夹具上表面的定位表面上，并且使零件紧靠在夹具侧面的预定位表面上，预定位面的目的是方便伸缩定位销能够插入定位孔，然后工件被液压缸抬起，实现一个让刀偏移量，刀具在液压滑台带动下快速进给[4]。当各把刀具进给到距离加工孔端面一定位置时，工件被放下，伸缩销上移，插入工件定位孔中，然后夹紧用液压缸将会动作，工件被夹紧，等到夹牢以后，主轴才会转动，并在液压滑台带动下作工作进给，进行工件加工；当工件加工完毕，滑台应该停止进给，刀具准停，实现刀尖朝上以便后退不刮伤工件表面，之后松开工件，工件抬起用液压缸把加工的工件抬起来，液压滑台带动刀具快速后退，实现让刀，当液压滑台后退到起点位置时，一次加工循环过程结束。
从图2-1中可以看出，精镗孔组合机床精镗同轴孔时的控制过程为顺序控制。可以实现这种顺序控制的方式在实际中很多，比如可以使用传统的继电器来达到这种顺序控制、或者使用先进的PLC来达到这种顺序控制，甚至能够采用单片机来达到这一要求。
2.2 精镗孔组合机床的控制要求
根据对精镗孔加工工艺过程的分析，对于既要有主轴定位，又需要有让刀运动的组合机床，其控制要求应该包括以下几点：
（1）要求动力头在快进和快退时主轴不旋转；在开始加工之前工件必须处于被液压缸抬起的状态，而在加工的时候工件又必须被放下；在整个过程中抬起工件，落下工件或者夹紧工件和松开工件等这一系列的动作都用液压系统来进行。
（2）动力头的进给和主轴的旋转是由两个电机分别带动的，在开始切削及加工过程中，进给运动与主电动机应保证严格的互锁，任何一个电动机断电，均不允许工作。
（3）只有在夹紧着的工件被松开以后，并且触
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