基于plc的數(shù)控車床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床是一種機(jī)電一體化的數(shù)字控制自動(dòng)化機(jī)床。早期的數(shù)控機(jī)床是依靠繼電器邏輯來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。由于繼電器邏輯是一種硬接線系統(tǒng)，布線復(fù)雜，體積龐大，更改困難，一旦出現(xiàn)問題，很難維修。這樣的系統(tǒng)，其可靠性往往也不高，影響正常的生產(chǎn)。</p><p>　　本文正是針對這一問題展開工作的。本文介紹了用三菱FX

2、2N微型可編程控制器對CK9930機(jī)床的電氣控制部分的改造設(shè)計(jì)，重點(diǎn)闡述了數(shù)控機(jī)床PLC的功能、機(jī)床的電氣控制原理及相應(yīng)的PLC程序編制與調(diào)試三方面的問題。并且詳盡地展示了PLC控制程序的開發(fā)過程。</p><p>　　根據(jù)數(shù)控車床所承擔(dān)加工任務(wù)的特點(diǎn)，可知其操作過程比較復(fù)雜。要用PLC控制車床動(dòng)作，必須將PLC及其控制模塊和相應(yīng)的執(zhí)行元件加以組合。所以在該控制程序的開發(fā)過程中，采用了模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。<

3、;/p><p>　　本文主要完成了主軸控制、坐標(biāo)軸控制、自動(dòng)換刀控制、定時(shí)潤滑控制以及報(bào)警處理等功能的PLC控制程序的開發(fā)。并且利用FXGP_WIN-C軟件編寫了該機(jī)床的PLC控制程序，并借助其運(yùn)行、監(jiān)控功能，通過相關(guān)設(shè)備，觀察了程序的運(yùn)行情況。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC控制，數(shù)控車床，梯形圖</p><p><b>　　目 錄</b>

4、</p><p>　　第一章 概述 ……………………………………………………………………… 1</p><p>　　1.1 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 ………………………………………………… 1</p><p>　　1.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成 ………………………………………………… 1</p><p>　　1.1.2 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理 …

5、………………………………………… 2</p><p>　　1.2 PLC的硬件與工作原理 ……………………………………………… 3</p><p>　　1.2.1 PLC的簡介 ……………………………………………………… 3</p><p>　　1.2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) ………………………………………………… 3</p><p&g

6、t;　　1.2.3 PLC的工作原理 ………………………………………………… 4</p><p>　　第二章 數(shù)控車床的PLC ………………………………………………………… 5</p><p>　　2.1 數(shù)控車床PLC的信息傳遞 ……………………………………………… 5</p><p>　　2.2 數(shù)控車床中PLC的功能 ………………………………………

7、………… 6</p><p>　　2.2.1 PLC對輔助功能的處理 ………………………………………… 6</p><p>　　2.2.2 PLC的控制對象 ………………………………………………… 6</p><p>　　2.3 用PLC實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的功能 ………………………………… 7</p><p>　　2.4 利用P

8、LC代替繼電器—接觸器控制方式的優(yōu)越性 ………………… 8</p><p>　　第三章 CK9930數(shù)控車床電氣控制分析 ……………………………………… 9</p><p>　　3.1 車床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式 …………………………………………… 9</p><p>　　3.2 車床對電氣控制的要求 ……………………………………………… 9</p

9、><p>　　3.3 車床的電氣控制電路分析 …………………………………………… 10</p><p>　　3.3.1 主電路分析 …………………………………………………… 11</p><p>　　3.3.2 控制電路分析 ………………………………………………… 11</p><p>　　第四章 PLC控制程序的設(shè)計(jì) …………………

10、………………………………… 12</p><p>　　4.1 PLC程序設(shè)計(jì)方法 …………………………………………………… 12</p><p>　　4.1.1 PLC的程序設(shè)計(jì)步驟 …………………………………………… 12</p><p>　　4.2 PLC程序的模塊化設(shè)計(jì) ………………………………………… 12 </p><p&g

11、t;　　4.3 輸入輸出分配 ……………………………………………………… 12</p><p>　　4.4 梯形圖程序設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 15</p><p>　　4.4.1 梯形圖總體框圖 ……………………………………………… 15</p><p>　　4.4.2 公用程序 ………………………………………………………

12、16</p><p>　　4.4.3 回原點(diǎn)程序 …………………………………………………… 16</p><p>　　4.4.4 主軸控制程序 ………………………………………………… 17</p><p>　　4.4.5 坐標(biāo)軸控制程序 ……………………………………………… 17</p><p>　　4.4.6 報(bào)警處理程序 …

13、……………………………………………… 18</p><p>　　4.4.7 定時(shí)潤滑控制程序 …………………………………………… 18</p><p>　　4.4.8 冷卻程序 ……………………………………………………… 19</p><p>　　4.4.9 自動(dòng)換刀控制程序 …………………………………………… 19</p><p&

14、gt;　　4.4.10 需要說明的問題 …………………………………………… 21</p><p>　　4.5 梯形圖程序的調(diào)試 …………………………………………… 21</p><p>　　4.6 本章小結(jié) …………………………………………………… 21</p><p>　　結(jié) 論 ……………………………………………………………………

15、………22</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………23</p><p><b>　　第1章 概 述</b></p><p>　　CK9930型數(shù)控車床配備的是華中I型數(shù)控系統(tǒng)，是一種比較老式的小型簡易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，這一數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足加工要求，本課題就是對現(xiàn)

16、有的CK9930數(shù)控車床所進(jìn)行的改造項(xiàng)目的一個(gè)組成部分。主要是車床電氣控制部分進(jìn)行改造。</p><p>　　車床電氣控制系統(tǒng)是控制車床各部分的工作、協(xié)調(diào)完成車床加工任務(wù)的核心部分，它由大量繼電器構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的邏輯控制電路。該車床復(fù)雜的繼電器邏輯控制線路構(gòu)成的電氣控制系統(tǒng)故障率高，難于維護(hù)，很有必要對其進(jìn)行改造，即用PLC代替繼電器--接觸器控制方式。</p><p>　　1.1數(shù)控系統(tǒng)的

17、工作原理</p><p>　　國際信息處理聯(lián)盟對數(shù)控機(jī)床做了如下定義定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼或其他符號(hào)編碼指令規(guī)定的程序。</p><p>　　這里所說的程序控制系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control,簡稱NC）而現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)都是以計(jì)算機(jī)作為控制中心，所以稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computerized Numerical Co

18、ntrol, 簡稱CNC)。</p><p>　　1.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成</p><p>　　CNC系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，CNC系統(tǒng)主要是指圖中的CNC控制器，它是由計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)控系統(tǒng)軟件及相應(yīng)的輸入/輸出接口構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)和</p><p>　　可編程控制器所組成。前者處理機(jī)床軌跡運(yùn)動(dòng)的數(shù)字控制，后者則處理開關(guān)量的邏輯控制。</p>

19、<p>　　圖1-1 CNC系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　1.1.2 數(shù)控系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　雖然數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，但其的基本原理都是相通的。即都是通過運(yùn)算器進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后對進(jìn)給軸進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的數(shù)控功能。</p><p><b>　?。?）進(jìn)給系統(tǒng)控制</b></p><

20、;p>　　進(jìn)給系統(tǒng)的控制大多是通過控制步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。步進(jìn)電機(jī)是一種在外加電脈沖信號(hào)的作用下一步一步地運(yùn)轉(zhuǎn),將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的機(jī)電元件。其角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比,在時(shí)間上與輸入同步, 控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電順序, 便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度及轉(zhuǎn)動(dòng)方向；無脈沖輸入時(shí),在繞組電源的激勵(lì)下,氣隙磁場使轉(zhuǎn)子保持原來的位置狀態(tài)。利用這一原理,便可實(shí)現(xiàn)加工時(shí)縱、橫向的進(jìn)給,并可獲得較高精度。</p

21、><p><b>　　（2） 開關(guān)量控制</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床的開關(guān)量信號(hào)控制是通過PLC來完成的。</p><p>　　機(jī)床的各開關(guān)量可通過I/O 口進(jìn)行信息交換。由于I/O 口可輸入信號(hào)和輸出信號(hào), 其輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯譯碼電路轉(zhuǎn)換成多路的輸出信號(hào), 可實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)、冷卻泵及主軸變速等的控制； 輸入口可接受行程限位開關(guān)暫停、主軸同

22、步脈沖、選刀回答等信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)各種狀態(tài)的檢測, 最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各開關(guān)量控制。</p><p><b>　?。?）主軸控制</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)只對主軸系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)控制。數(shù)控裝置通過PLC對主軸系統(tǒng)進(jìn)行起?？刂?。</p><p>　　1.2 PLC的硬件與工作原理</p><p>　　1.2.1 PLC

23、簡介</p><p>　　可編程序控制器（Programmable Controller）簡稱PC，為了不與個(gè)人計(jì)算機(jī)（也簡稱PC）混淆，通常將可編程序控制器稱為PLC。它是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。</p><p>　　目前，PLC已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控

24、制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置，并被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。</p><p>　　與一般微機(jī)控制系統(tǒng)最大的區(qū)別是，PLC必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和廣闊的應(yīng)用范圍。</p><p>　　1.2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。

25、</p><p>　　PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。</p><p>　　圖1-2 PLC的基本結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　PLC的軟件系統(tǒng)則包括系統(tǒng)軟件和用戶應(yīng)用軟件。</p><p>　　從廣義上講，可編程序控制器PLC實(shí)質(zhì)上是一種專用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相聯(lián)接的接口，以及具有更直接的

26、適用于工業(yè)控制要求的編程語言。</p><p>　　1.2.3 PLC的工作原理</p><p>　?。?）PLC的工作過程</p><p>　　PLC上電后，就在系統(tǒng)程序的監(jiān)控下，周而復(fù)始地按一定的順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種任務(wù)進(jìn)行查詢、判斷和執(zhí)行，這個(gè)過程實(shí)質(zhì)上是按順序循環(huán)掃描的過程。執(zhí)行一個(gè)循環(huán)掃描過程所需的時(shí)間稱為掃描周期，其典型值為1～100ms。PLC的工作

27、過程如圖1.3所示。</p><p>　　圖1-3 PLC的工作過程</p><p>　?。?）用戶程序的循環(huán)掃描過程</p><p>　　PLC的工作過程與CPU的操作模式有關(guān)。CPU有兩個(gè)操作模式:STOP模式和RUN模式。在掃描周期內(nèi)，STOP模式和RUN模式的主要差別是：RUN模式下執(zhí)行用戶程序，而在STOP模式下不執(zhí)行用戶程序。PLC對用戶程序進(jìn)行循環(huán)

28、掃描可分為三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。</p><p>　　第2章 數(shù)控車床PLC</p><p>　　在數(shù)控車床中，位置控制是由位置控制器來實(shí)現(xiàn)的。而其它的大部分動(dòng)作即輔助機(jī)械動(dòng)作的控制如主軸啟停、換向,換刀控制、冷卻和潤滑系統(tǒng)的運(yùn)行以及報(bào)警監(jiān)測等功能則可由可編程控制器(PLC)來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2.1 數(shù)控車床PLC

29、的信息傳遞</p><p>　　通過PLC來實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，需要將各種控制和檢測信號(hào)通過按鈕和檢測元件輸入PLC，再通過PLC內(nèi)部程序的運(yùn)算將結(jié)果輸出到各種執(zhí)行設(shè)備，完成電氣控制系統(tǒng)對于車床的控制。所以就涉及PLC與數(shù)控裝置、機(jī)床之間的信息交換。可編程控制器與CNC機(jī)床的強(qiáng)電、CNC數(shù)控裝置I/0口的聯(lián)接可歸納為下列三部分：</p><p>　?。?）PLC輸入輸出端與機(jī)床

30、面板信號(hào)聯(lián)接</p><p>　　CNC數(shù)控機(jī)床操作面板上有按鈕、旋鈕開關(guān)和指示燈等，按鈕、旋鈕開關(guān)直接與可編程控制器的輸入端接線柱相連，指示燈直接與PLC輸出端接線柱相連。</p><p>　?。?）PLC輸出端與機(jī)床強(qiáng)電信號(hào)聯(lián)接</p><p>　　PLC在CNC機(jī)床中的主要作用是控制強(qiáng)電部分，如:主控電源、伺服電源、刀架電機(jī)正轉(zhuǎn)、潤滑電機(jī)等。每個(gè)電機(jī)的運(yùn)行程序

31、控制邏輯都固化在PLC中，受機(jī)床操作面板開關(guān)和數(shù)控系統(tǒng)軟件的控制。</p><p>　?。?） PLC輸入端與CNC機(jī)床數(shù)控裝置I/O口的聯(lián)接</p><p>　　可編程控制器輸出端的通斷是由其輸入端通斷狀態(tài)及梯形圖程序決定的，CNC機(jī)床數(shù)控裝置與可編程控制器的聯(lián)接是通過軟開關(guān)直接控制PLC輸入端的通斷，以決定PLC輸出端的狀態(tài)。從數(shù)控裝置I/O口的信息流向分析，可以分為兩種情況:一是數(shù)控

32、裝置從I/O口輸出指令，控制PLC完成相應(yīng)的動(dòng)作；另一種是檢測PLC輸入口的開關(guān)狀態(tài)，數(shù)控裝置的I/O口是輸入信號(hào)，數(shù)控裝置根據(jù)輸入信號(hào)的性質(zhì)做出相應(yīng)的控制。</p><p>　　2.2 數(shù)控車床中PLC的功能</p><p>　　2.2.1 PLC對輔助功能的處理</p><p>　　目前，數(shù)控機(jī)床程序中，有關(guān)機(jī)床坐標(biāo)系約定、準(zhǔn)備功能、輔助功能、刀具功能及程序

33、格式等方面己趨于統(tǒng)一，形成了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即所謂的CNC機(jī)床ISO代碼。歸納起來有4種功能:一種是準(zhǔn)備功能，即所謂的G代碼；第二種是輔助功能，即所謂的M代碼；第三種是刀具功能，即所謂的T代碼；第四種是轉(zhuǎn)速功能即所謂的S代碼。其中，G功能主要與聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)有關(guān)，是通過CPU控制數(shù)控裝置的I/0接口實(shí)現(xiàn)；M功能主要控制機(jī)床強(qiáng)電部分，包括主軸換向、冷卻液開關(guān)等功能；T功能與刀具的選擇和補(bǔ)償有關(guān)。</p><p><

34、;b>　?、?M功能的處理</b></p><p>　　M指令主要有M02 (程序停止) 、M03 (主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)) 、M04 (主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))、M05 ( 主軸停止) 、M06 ( 準(zhǔn)備換刀) 等。其中一部分是由數(shù)控系統(tǒng)本身的硬件和軟件來實(shí)現(xiàn),還有一部分需要數(shù)控裝置與PLC 相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　?、?T功能的處理</b>&

35、lt;/p><p>　　在PLC上實(shí)現(xiàn)的主要是刀具選擇。當(dāng)遇到包含某個(gè)刀具編碼的換刀指令時(shí), 對應(yīng)的數(shù)控裝置I/O口變成高電平,數(shù)控系統(tǒng)將T代碼指令送給PLC，PLC經(jīng)過譯碼指令進(jìn)行譯碼后，檢索刀號(hào)，然后控制換刀裝置進(jìn)行換刀。</p><p><b>　　⑶ S功能的處理</b></p><p>　　S功能主要完成對主軸轉(zhuǎn)速的控制,常用的有代碼法和

36、直接指定法。代碼法是S后面跟二位數(shù)字,這些數(shù)字不直接表示主軸轉(zhuǎn)速的大小,而是機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的序號(hào)；直接指定法是S后面直接就是主軸轉(zhuǎn)速的大小,例如S1500 表示主軸轉(zhuǎn)速是1500 r/min。</p><p>　　2.2.2 PLC的控制對象</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)可以分為兩部分：控制伺服電動(dòng)機(jī)和主軸電機(jī)動(dòng)作的系統(tǒng)部分NC 和控制輔助電氣部分的PLC。數(shù)控機(jī)床PLC主要完成數(shù)控機(jī)

37、床的順序控制，包括對NC、機(jī)床及操作面板傳來的信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)施急停及超程信號(hào)的監(jiān)控，并且完成對主軸、刀架、冷卻、潤滑等功能的控制。 </p><p><b>　?、?操作信號(hào)處理</b></p><p>　　接收操作面板上的信號(hào)和NC部分傳來的數(shù)控信號(hào)以控制數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行。</p><p><b>　?、?主軸控制<

38、;/b></p><p>　　控制主軸的啟動(dòng)、停止及正反轉(zhuǎn)。</p><p><b>　?、?坐標(biāo)軸控制</b></p><p>　　控制坐標(biāo)軸的伺服驅(qū)動(dòng)及限位開關(guān)等。</p><p><b>　?、?換刀控制</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)對程序換刀的控制。<

39、/p><p><b>　　⑤ 冷卻控制</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)程序控制冷卻的啟動(dòng)、停止。</p><p><b>　?、?潤滑控制 </b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)定時(shí)潤滑的控制。</p><p>　　2.3 用PLC實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的功能</p>

40、<p>　　從本質(zhì)來講，基于PLC 的機(jī)床電氣控制系統(tǒng)對機(jī)床的控制思路仍然與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)是一致的。只是在控制手段上采用了先進(jìn)的控制設(shè)備。</p><p>　　PLC 控制系統(tǒng)其優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)加工工藝要求的不同相應(yīng)的修改程序就可以實(shí)現(xiàn)。車床電氣控制系統(tǒng)屬于廣泛的應(yīng)用系統(tǒng)，不針對特殊的加工工藝，因此PLC 內(nèi)部的程序只需要相對每個(gè)控制按鈕發(fā)出的信號(hào)，做出相應(yīng)的動(dòng)作即可。</p>&l

41、t;p>　　通過PLC 來實(shí)現(xiàn)車床電氣控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，需要將各種控制和檢測信號(hào)通過按鈕和檢測元件輸入PLC，再通過PLC 內(nèi)部程序的運(yùn)算將結(jié)果輸出到各種執(zhí)行設(shè)備，完成電氣控制系統(tǒng)對于車床的控制。每個(gè)功能的輸入信號(hào)，都可以通過控制面板上的按鈕進(jìn)行操作，輸出則可以通過接觸器、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成。基于PLC 的車床電氣控制系統(tǒng)功能分解如圖2-1。</p><p>　　圖2-1 PLC 車床控制系統(tǒng)分解圖

42、</p><p>　　利用PLC代替繼電器--接觸器控制方式的優(yōu)越性</p><p>　　⑴ 可維護(hù)性好 采用PLC進(jìn)行控制后, 由于采用了專用芯片及集成電路，提高了集成度，減少了元器件數(shù)量，機(jī)床控制電路的接線量大為減少，故障率大大降低?？删S護(hù)性好，基本上無需維護(hù)。</p><p>　?、?可靠性高 PLC的平均無故障工作時(shí)間高達(dá)300000 h（約34.2年）

43、，所以其可靠性高。而采用繼電器--接觸器控制機(jī)床的控制則因?yàn)榇嬖诖罅繖C(jī)械觸點(diǎn)，工作電壓和工作電流較大，可靠性較差。</p><p>　　⑶ 提高機(jī)床柔性 當(dāng)機(jī)床加工程序發(fā)生變化時(shí),只需要修改PLC的程序就可以進(jìn)行新的加工,更改較方便,機(jī)床的柔性很好。</p><p>　?、?效價(jià)比高 交流接觸器的額定壽命約為800～1600h，遠(yuǎn)低于PLC，</p><p>　

44、　再考慮到因更換壞掉的接觸器所耽誤的工時(shí)，從經(jīng)濟(jì)性的角度來看，用PLC也是很合算的（PLC價(jià)格與I/O點(diǎn)數(shù)成正比，而機(jī)床所要用的I/O點(diǎn)數(shù)并不多）。</p><p>　?、?可聯(lián)網(wǎng)通信 由于PLC具有通信功能,采用可編程控制器進(jìn)行機(jī)床改造后,可以與其它智能設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信,在今后的進(jìn)一步技術(shù)改造升級(jí)中,可根據(jù)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中，提高工廠自動(dòng)化水平。</p><p>　　第3章 CK9

45、930數(shù)控車床電氣控制分析</p><p>　　數(shù)控車床主要用于軸類、盤類零件的加工,能自動(dòng)完成外圍柱面、內(nèi)孔、錐面、圓弧面、螺紋等工序的粗細(xì)加工,并能在圓柱面或端面上進(jìn)行銑槽、鉆孔、鉸孔等工作,可以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件在預(yù)先加工好定位基面后,一次裝夾下完成從毛坯到成品的全部工序. 因此,能夠極大地提高生產(chǎn)率。</p><p>　　車床主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式</p><p>

46、　　CK9930數(shù)控車床是為兩軸車床。床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑300mm，最大工件長度500mm，刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑140mm，外型尺寸1100 mm×580 mm×580 mm。其結(jié)構(gòu)主要有床身、主軸變速箱、床鞍、卡盤、刀架、絲杠和尾架等組成。其中，床身是一個(gè)整體的鑄件。刀架通過床鞍安置在床身的導(dǎo)軌上。</p><p>　　CK9930數(shù)控車床的運(yùn)動(dòng)形式有：</p><p

47、>　?、?主運(yùn)動(dòng)：工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是主軸通過卡盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)形式。</p><p>　?、?進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：刀架的橫向或縱向的直線運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　3.2 車床對電氣控制的要求</p><p>　　車床工藝范圍廣，因而它的調(diào)速范圍大、運(yùn)動(dòng)多。其對電氣控制的要求有：</p><p>　?、贋檫m應(yīng)各種工件加工工藝的要求，主軸應(yīng)能

48、在一定范圍內(nèi)調(diào)速，采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪變速系統(tǒng)。</p><p>　?、谟捎诓捎谬X輪變速，為防止出現(xiàn)頂齒現(xiàn)象，要求主軸系統(tǒng)變速時(shí)作低速斷續(xù)沖動(dòng)。</p><p>　?、垡笾鬏S能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)。</p><p>　?、茈娐窇?yīng)有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖的措施。</p><p>　　3.3 車床的電氣控制電路分析</p><p&g

49、t;　　CK9930數(shù)控車床的電氣原理圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 CK9930數(shù)控車床電氣原理圖</p><p>　　3.3.1 主電路分析</p><p>　　將三相電源經(jīng)空氣斷路器Q1和Q2引入，單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)主軸電動(dòng)機(jī)M1用接觸器KM3和KM4形成的互鎖電路控制正反轉(zhuǎn)。變壓器T1為X軸、Z軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供AC55V供電電源；變壓器

50、T2為強(qiáng)電控制電路提供AC220V電源；變壓器T3和整流電路為弱電控制電路和主控電路板提供DC24V供電電源。</p><p>　　3.3.2控制電路分析</p><p><b>　?。?）啟動(dòng)過程</b></p><p>　　啟動(dòng)時(shí)，合上Q1，引入三相電源。按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電吸合，則KM1的主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)接通電源直接

51、啟動(dòng)運(yùn)行。與此同時(shí)，在超程解除（X33）有效狀況下閉合繼電器RA2，且使X31有效（控制器收到主電路接通信號(hào)），則繼電器RA1通電，RA1的觸點(diǎn)閉合，接觸器KM2線圈通電吸合，KM2的主觸頭閉合，為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電，且主軸電機(jī)也通電。</p><p>　　在控制面板上采用的是旋鈕開關(guān)，撥到“開” 的位置后能一直保持接通狀態(tài)，從而使得KM1能夠持續(xù)閉合，為控制電路供電。</p><p>&

52、lt;b>　?。?）主軸正反轉(zhuǎn)</b></p><p>　　該車床采用兩個(gè)接觸器KM3和KM4來實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制。在電路中，為了防止兩個(gè)接觸器同時(shí)動(dòng)作而造成短路，將實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)的KM3和KM4進(jìn)行互鎖。所以，電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路實(shí)際上是由互鎖的兩個(gè)方向相反的單向運(yùn)行線路組成的。其具體的控制過程如下：</p><p>　　繼電器RA3閉合，RA3常閉觸點(diǎn)斷開。&

53、lt;/p><p>　　1、接觸器KM3閉合，KM4由互鎖電路斷開（即使RA4誤動(dòng)作也不會(huì)閉合），主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)。</p><p>　　2、繼電器RA4閉合，RA4常閉觸點(diǎn)斷開。</p><p>　　3、接觸器KM4閉合，KM3由互鎖電路斷開（即使RA4誤動(dòng)作也不會(huì)閉合），主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　正如上面所指出的那樣，在該正反轉(zhuǎn)控制電路

54、中，兩個(gè)接觸器的常閉觸頭KM3和KM4互鎖。所以在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的換向操作時(shí)，必須先按下停止按鈕才能反向啟動(dòng)。</p><p><b>　　（3）停止過程</b></p><p>　　按下急停按鈕SB1，則繼電器RA2斷電，RA2的輔助觸點(diǎn)斷開，從而使得與之串聯(lián)在一起的繼電器RA1斷電，RA1的輔助觸點(diǎn)斷開。與RA1的觸點(diǎn)串聯(lián)的接觸器KM2線圈斷電，同時(shí)接觸器KM1的觸頭

55、也斷開。KM2線圈斷電使步進(jìn)電機(jī)斷電。KM2的觸頭也會(huì)隨KM2線圈的斷電而斷開，則主軸控制電路斷電。KM1觸頭的斷開也會(huì)使控制電路斷電。</p><p>　　另外，若是行程開關(guān)接通，也會(huì)使繼電器RA2斷電，同理，整個(gè)控制電路也將會(huì)斷電。</p><p>　　補(bǔ)充：若為按下急停，X30有效，單片機(jī)控制電路無法正常啟動(dòng)；若為行程開關(guān)接通（206為高電平），X30無效，單片機(jī)控制電路可以正常啟動(dòng)

56、，認(rèn)知超程錯(cuò)誤。</p><p>　　第4章 PLC控制程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 PLC程序設(shè)計(jì)方法</p><p>　　4.1.1 PLC的編程語言</p><p>　　國際電工委員會(huì)（IEC）于1994年5月公布了可編程序控制器語言標(biāo)準(zhǔn)(IEC61131-3),詳細(xì)地說明了句法、語義和下述5種編程語言：</p>

57、;<p>　?、?順序功能圖(Seouential function chart)；</p><p>　?、?梯形圖(Ladder diagram)；</p><p>　?、?功能塊圖(Function block diagram)；</p><p>　?、?指令表(Instruction list)；</p><p>

58、;　?、?結(jié)構(gòu)文本(Structured text)。</p><p>　　該標(biāo)準(zhǔn)中有兩種圖形語言——梯形圖（LD）和功能塊圖（FBD），還有兩種文字語言——指令表（IL）和結(jié)構(gòu)文本（ST），順序功能圖（SFC）是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖。[8]</p><p>　　其中，梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，有PLC第一編程語言之稱。梯形圖采用類似于繼電器觸點(diǎn)、線圈的圖形符號(hào)，容易理解和掌

59、握。梯形圖常被稱為程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。梯形圖也很適合于開關(guān)量邏輯控制。本文也采用梯形圖進(jìn)行程序的編制。</p><p>　　4.1.2 PLC程序設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　圖4-1所示為PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的一般步驟。</p><p><b>　　-0</b></p><p>　　圖4-1 PLC控制

60、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的一般步驟</p><p>　　4.2 PLC程序的模塊化設(shè)計(jì)</p><p>　　由于車床的操作過程復(fù)雜，機(jī)加工控制對象每一工作循環(huán)周期的控制關(guān)系比較復(fù)雜，因此，如果將各種控制程序“混合”在一起設(shè)計(jì)，則各程序間必然會(huì)相互“牽連”，從而使設(shè)計(jì)的難度成倍增大。</p><p>　　為此作者決定在PLC用戶程序程序設(shè)計(jì)中，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，即對系統(tǒng)按

61、照控制功能進(jìn)行模塊劃分，將不同功能的程序放在不同的模塊中設(shè)計(jì)，依次對各控制功能的模塊設(shè)計(jì)梯形圖。這樣，使得每一部分的程序都可以單獨(dú)設(shè)計(jì)和修改，也就是說設(shè)計(jì)和修改某一部分程序時(shí)，不必?fù)?dān)心會(huì)對另一部分程序造成影響。程序結(jié)構(gòu)清晰，便于調(diào)試，還可以根據(jù)需要靈活增加其他控制功能。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中，綜合車床的特點(diǎn)，在開發(fā)該機(jī)床的PLC控制程序的過程中將PLC程序劃分為7個(gè)模塊，即公用程序模塊、主軸模塊、坐標(biāo)軸

62、控制模塊、潤滑控制模塊、自動(dòng)換刀模塊、報(bào)警模塊和冷卻控制模塊。 </p><p>　　4.3 輸入輸出分配</p><p>　　接下來就是編制I/O分配表。I/O分配表是設(shè)計(jì)梯形圖程序的基礎(chǔ)資料之一，也是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)必須首先完成的工作，會(huì)給PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試帶來很多方便。</p><p>　　在編制I/O分配表時(shí)，同類型的輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)盡量集中

63、在一起,連續(xù)分配。本次程序開發(fā)所用I/O分配見表4-1所示。</p><p>　　表4-1 輸入輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子分配一覽表</p><p>　　輸入端 輸出端</p><p>　　輸入設(shè)備 輸入端子號(hào) 輸 出 輸出端子號(hào)</p>

64、<p>　　旋鈕開關(guān) X0—X13 循環(huán)啟動(dòng) Y0</p><p>　　循環(huán)啟動(dòng)按鈕 X14 進(jìn)給保持 Y1</p><p>　　進(jìn)給保持按鈕 X15 單 段 Y2</p&

65、gt;<p>　　單段按鈕 X16 機(jī)床鎖住 Y3</p><p>　　機(jī)床鎖住按鈕 X17 快 進(jìn) Y4</p><p>　　主軸正轉(zhuǎn)按鈕 X20 主軸正轉(zhuǎn) Y5<

66、/p><p>　　主軸反轉(zhuǎn)按鈕 X21 主軸反轉(zhuǎn) Y6</p><p>　　主軸停按鈕 X22 主軸停 Y7</p><p>　　X向退按鈕 X23 X向退 Y1

67、0</p><p>　　X向進(jìn)按鈕 X24 X向進(jìn) Y11</p><p>　　Z向退按鈕 X25 Z向退 Y12</p><p>　　Z向進(jìn)按鈕 X26 Z向進(jìn)

68、 Y13</p><p>　　快進(jìn)按鈕 X27 NC報(bào)警 Y14</p><p>　　急停按鈕 X30 超程報(bào)警 Y15</p><p>　　超程解除按鈕 X33

69、 X回參考點(diǎn) Y16</p><p>　　Z正向行程開關(guān) X34 Z回參考點(diǎn) Y17</p><p>　　Z反向行程開關(guān) X35 進(jìn)行潤滑 Y20</p><p>　　X正向行程開關(guān) X36

70、 潤滑故障報(bào)警 Y21</p><p>　　X反向行程開關(guān) X37 換刀完成 Y22</p><p>　　冷卻開按鈕 X40 刀架正轉(zhuǎn) Y23</p><p>　　冷卻關(guān)按鈕 X41

71、 驅(qū)動(dòng)指示 Y24</p><p>　　潤滑電機(jī)起動(dòng)按鈕 X42 冷卻開 Y25</p><p>　　潤滑油路壓力繼電器 X43 X軸驅(qū)動(dòng)使能 Y26</p><p>　　1～4號(hào)刀到位 X44—X47

72、 Z軸驅(qū)動(dòng)使能 Y27 </p><p>　　換刀按鈕 X50</p><p>　　4.4 梯形圖程序設(shè)計(jì)</p><p>　　在本次程序開發(fā)過程中采用的是FXGP_WIN-C編程軟件。FXGP_WIN-C是在Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的FX系列PLC的專用編程軟件，操作界面簡單方便，在該軟件中可通過梯形圖、指令

73、表及SFC 符號(hào)來編寫PLC程序。創(chuàng)建的程序可在串行系統(tǒng)中與PLC進(jìn)行通訊、文件傳送、操作監(jiān)控以及完成各種測試功能。</p><p>　　4.4.1 梯形圖總體框圖</p><p>　　圖 4-2 所示為該控制系統(tǒng)的PLC梯形圖程序的總體結(jié)構(gòu)，將程序分為公用程序、回原點(diǎn)程序、主軸控制程序、坐標(biāo)軸控制程序、報(bào)警處理程序、定時(shí)潤滑控制程序、冷卻程序、自動(dòng)換刀控制程序八個(gè)部分。</p&

74、gt;<p>　　圖 4-2 PLC程序總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　最大限度地滿足被控對象的控制要求，是PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的一大原則。在構(gòu)思出這個(gè)程序主體的框架后，接下來就是以它為主線，逐一編寫各子程序。</p><p>　　4.4.2 公用程序</p><p>　　公用程序如圖 4-3 所示。</p><p>　　

75、圖 4-3 公用程序</p><p>　　4.4.3 回原點(diǎn)程序</p><p>　　在正式進(jìn)行數(shù)控加工之前，刀架應(yīng)當(dāng)先回零，回零之后刀架在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置就定下來了。</p><p>　　圖4-4 回原點(diǎn)控制梯形圖</p><p>　　圖4-4 所示為刀架自動(dòng)回原點(diǎn)的梯形圖。 撥開回原點(diǎn)起動(dòng)按鈕X12，M14變?yōu)镺N, 刀架開

76、始向X和Z兩個(gè)方向退，退到X正向行程開關(guān)時(shí)X36為ON，刀架向Z方向退，到Z向限位處時(shí)，X34變?yōu)镺N, Z方向也停止并將M14復(fù)位。這時(shí)原點(diǎn)條件滿足，M0為ON，在公用程序中，初始步M0被置位，為以后的工作做好了準(zhǔn)備。</p><p>　　4.4.4 主軸控制程序</p><p>　　數(shù)控機(jī)床主軸控制包括主軸正反轉(zhuǎn)控制和主軸停轉(zhuǎn)控制等。</p><p>　　圖

77、4-5 主軸控制流程圖</p><p>　　圖4-6 主軸控制梯形圖</p><p>　　在梯形圖中，主軸正、反轉(zhuǎn)之間有邏輯互鎖關(guān)系，以免控制功能切換時(shí)發(fā)生故障。除此之外，必須采用PLC內(nèi)部的時(shí)間繼電器進(jìn)行延時(shí)控制，否則會(huì)造成正、反轉(zhuǎn)接觸器同時(shí)接通而引起電源短路。這是因?yàn)镻LC執(zhí)行程序的速度要比接觸器動(dòng)作速度快得多。程序中用定時(shí)器T0和T1來完成5s的轉(zhuǎn)換延時(shí)。另外，還利用PL

78、C內(nèi)部的輔助繼電器M03和M04作為正反轉(zhuǎn)控制的輔助繼電器。</p><p>　　4.4.5 坐標(biāo)軸控制程序</p><p>　　坐標(biāo)軸控制設(shè)計(jì)的核心是圍繞坐標(biāo)軸驅(qū)動(dòng)允許而展開的 [10]。它包括超程、驅(qū)動(dòng)故障、坐標(biāo)軸緊停、坐標(biāo)軸正常停止等的控制。一方面為PLC給出坐標(biāo)軸可以運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，另一方面又控制著電機(jī)運(yùn)行。</p><p>　　對驅(qū)動(dòng)器使能、監(jiān)控硬限位和參

79、考點(diǎn)碰塊等的控制邏輯為：</p><p>　　限位開關(guān) 超程</p><p><b>　　自保持</b></p><p>　　復(fù)位 驅(qū)動(dòng)故障 驅(qū)動(dòng)允許</p><p>　　超程

80、 驅(qū)動(dòng)允許 緊停 軸停</p><p>　　圖4.7 坐標(biāo)軸控制邏輯設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4-8 坐標(biāo)軸控制梯形圖</p><p>　　圖4-9 一種可能的坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)流程圖</p><p>　　4.4.6 報(bào)警處理程序</p><p>　　在PLC 控制系統(tǒng)

81、發(fā)生事故、故障時(shí)都應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào),一般是聲光報(bào)警信號(hào)。此處用PLC基本邏輯指令實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能,其梯形圖如圖4.10 所示。</p><p>　　圖4-10 報(bào)警控制梯形圖</p><p>　　當(dāng)反向行程開關(guān)X35、X37被碰到時(shí)，繼存器M13接通。同時(shí)，特殊繼存器M8013周期性的通斷，與之相連的報(bào)警指示燈閃爍，當(dāng)按下“超程解除” 按鈕X33，繼存器M12接通，報(bào)警指示燈熄滅。</

82、p><p>　　另外，當(dāng)反向行程開關(guān)接通報(bào)警后，將會(huì)控制整個(gè)機(jī)床停止運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　說明：行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件上的擋塊撞擊行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。</p><p>　　4.4.7 定時(shí)潤滑控制程序</p><p>　　對于機(jī)床潤滑

83、系統(tǒng)的改造可加裝潤滑泵，通過設(shè)定潤滑時(shí)間的方法進(jìn)行，這樣可降低手工潤滑的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備可靠性。正常情況下按規(guī)定的時(shí)間間隔周期性自動(dòng)啟動(dòng)，每次按給定時(shí)間潤滑。</p><p>　　潤滑系統(tǒng)的控制過程如下：在正常工作時(shí)，按下潤滑電機(jī)起動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)即開始進(jìn)行潤滑，運(yùn)行10秒后停止，停止30分鐘后重新開始進(jìn)行潤滑，如此循環(huán)往復(fù)下去。</p><p>　　同時(shí)，PLC還對潤滑系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測

84、。PLC在潤滑系統(tǒng)開始進(jìn)行潤滑后即通過潤滑油路壓力繼電器檢查潤滑油路中潤滑油的流動(dòng)是否正常，若壓力繼電器一</p><p>　　直閉合，說明油路有堵塞。潤滑的5秒定時(shí)時(shí)間到了之后，開始30分鐘的間隔，此時(shí)如果油路中還有油，說明油路有泄露。在這兩種情況下，PLC都會(huì)報(bào)警，潤滑就會(huì)停止。</p><p>　　定時(shí)潤滑的控制流程如圖4-11。</p><p><b&

85、gt;　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p>　　圖4-11 定時(shí)潤滑控制流程圖</p><p>　　使用FXGP_WIN-C

86、軟件編寫的梯形圖程序如圖4.12。</p><p>　　圖4-12 潤滑控制梯形圖</p><p>　　4.4.8 冷卻程序</p><p>　　冷卻是根據(jù)加工任務(wù)來選用的，通過操作面板上的冷卻啟動(dòng)和停止按鈕來進(jìn)行控制。在急停生效時(shí)，冷卻輸出禁止。</p><p>　　圖4-13 冷卻控制梯形圖</p><p&

87、gt;　　4.4.9 自動(dòng)換刀控制程序</p><p>　　數(shù)控機(jī)床要求能夠準(zhǔn)確、快速地?fù)Q刀。為提高換刀的效率和定位精度，</p><p>　　滿足在一次裝夾下完成多工序加工的需要，采用電動(dòng)刀架替換原有的手動(dòng)刀架。電動(dòng)刀架可實(shí)現(xiàn)刀架的自動(dòng)回轉(zhuǎn)和自動(dòng)換刀，因而可提高加工效率和刀具的重復(fù)定位精度。此處選擇結(jié)構(gòu)簡單、體積小、剛性好、價(jià)格便宜的四刀位電動(dòng)刀架。</p><p

88、>　　另外，采用電動(dòng)刀架,也可使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,省去大量液壓管路。選用自動(dòng)轉(zhuǎn)位電動(dòng)刀架，刀架上同時(shí)安裝四把不同的車刀，可在一個(gè)工序中依次用四把車刀自動(dòng)完成幾個(gè)表面的加工。這對于加工形狀復(fù)雜、加工表面較多、相對位置精度要求較高的零件是特別適宜的。</p><p>　　自動(dòng)換刀的控制流程如圖4.14。</p><p><b>　　是</b></p>&l

89、t;p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p>　　圖4-14 自動(dòng)換刀控制流程圖</p><p>　　該控制的設(shè)計(jì)充分利用了PLC具有豐富的數(shù)據(jù)功能指令的優(yōu)點(diǎn)，用數(shù)據(jù)指令來進(jìn)行判斷比較

90、。假設(shè)T0是實(shí)際刀號(hào),T1為待換刀號(hào)。數(shù)據(jù)寄存器D6存放</p><p>　　實(shí)際刀號(hào)，D5存放待換刀號(hào)。D7存放待換刀號(hào)與實(shí)際刀號(hào)的差值。</p><p>　　用比較指令CMP進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。比較結(jié)果使M17，M18，M19中的一個(gè)接通。當(dāng)D5大于D6時(shí)，M17接通；D5等于D6時(shí)，M18接通；D5小于D6時(shí)，M19接通。在程序中首先對D5和D6中存放的值進(jìn)行比較，判斷是否到位。當(dāng)D5＝D

91、6時(shí)，表示刀號(hào)相符；當(dāng)D5＞D6時(shí)，將D5－D6的值存放到D8中，當(dāng)D5＜D6時(shí)，將D5－D6＋4的值存放到D8中。D8中存放的是旋轉(zhuǎn)刀位數(shù)，將它作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，由計(jì)數(shù)器對轉(zhuǎn)過的刀位進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值到，表示換刀結(jié)束。</p><p>　　圖4-15 自動(dòng)換刀控制梯形圖</p><p>　　4.4.10 需要說明的問題</p><p>　　一般而言，P

92、LC應(yīng)用程序通常還應(yīng)包括初始化程序，用來將計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零、對某些輸出量置位或復(fù)位等，以防止系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作?？紤]到本控制系統(tǒng)中各模塊之間差異較大，沒有專門編制這一子程序，而是將這些內(nèi)容穿插在相關(guān)的子程序中。</p><p>　　4.5 梯形圖程序的調(diào)試</p><p>　　調(diào)試是PLC控制程序開發(fā)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　所編寫的用戶程序在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)

93、行了模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)用按鈕來模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)則用有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開關(guān)的接通和斷開。</p><p>　　通過調(diào)試，確實(shí)發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)鍵的問題，有的是對于某些指令的含義的理解存在偏差，有的是程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，還有則是對于程序在實(shí)際執(zhí)行中可能出現(xiàn)的問題考慮不周。對于調(diào)試中出現(xiàn)的問題逐一進(jìn)行了排除,其中的部分程序更是“從頭再來”，采取新的邏

94、輯關(guān)系重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過不斷的調(diào)整和完善，調(diào)試中所發(fā)現(xiàn)的問題都得到了解決。</p><p>　　從上述過程可以看出，程序設(shè)計(jì)完成后，調(diào)試是檢驗(yàn)其正確性的必要手段。在調(diào)試中，對所遇到的各類問題予以處理解決，不僅對程序設(shè)計(jì)進(jìn)行了檢驗(yàn)修正，同時(shí)還可從實(shí)際運(yùn)行中改進(jìn)、優(yōu)化、完善整個(gè)程序的設(shè)計(jì)工作。</p><p>　　總之，通過調(diào)試這個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高了程序的正確性和可靠性，也使自己對于某些指令的

95、理解更加全面，并且學(xué)到了一些難得的程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。</p><p><b>　　4.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　PLC 作為先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置，可以應(yīng)用于多種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。在車床電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，屬于PLC 的一種典型控制。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程也是PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的典型應(yīng)用。</p><p>　　在這一章中，采用模塊化設(shè)

96、計(jì)思想，分八個(gè)模塊詳盡地展示了PLC控制程序的開發(fā)過程。各模塊的程序設(shè)計(jì)方法也是各不相同的，PLC控制程序設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序設(shè)計(jì)法和繼電器控制線路移植法這三種常用方法都根據(jù)不同情況有所采用。</p><p>　　程序編寫完以后，通過調(diào)試，除了可以判斷程序的正誤外，還能在實(shí)踐中進(jìn)一步提高程序的正確性和可靠性。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></

97、p><p>　　實(shí)現(xiàn)機(jī)床數(shù)控化是我國當(dāng)前正在機(jī)械行業(yè)進(jìn)行的一項(xiàng)大的信息化工程，這對于提升我國工業(yè)裝備水平有著重要的意義。所以開展此類有關(guān)機(jī)床改造的技術(shù)方案的研究從而切實(shí)有效地推進(jìn)這項(xiàng)工程，很有意義。</p><p>　?。?）本文完成的主要工作</p><p>　　本人在基于CK9930的PLC控制程序的開發(fā)中完成了以下工作：</p><p>　

98、　以機(jī)床為典型對象，深入了解了電氣自動(dòng)控制技術(shù)的基本原理、方</p><p>　　法和 應(yīng)用，并重點(diǎn)分析了該車床的電氣控制電路，熟悉了被控對象的工作原理。</p><p>　　比較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了PLC的工作原理、特點(diǎn)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　利用三菱PLC完成了PLC控制程序的開發(fā)以代替原繼電器--接觸器控 </p><p&

99、gt;<b>　　制方式。</b></p><p>　?、?為了進(jìn)一步完善控制系統(tǒng)，在保留原有控制功能基礎(chǔ)上，增加了自動(dòng)換刀、定時(shí)潤滑等功能。</p><p>　?、?完成了程序的修改、調(diào)試、運(yùn)行等工作。</p><p>　　⑥ 了解了機(jī)床數(shù)控改造的相關(guān)知識(shí)。</p><p>　　機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)經(jīng)過改造后，在保留原有

100、控制功能基礎(chǔ)上，提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性，對機(jī)械性能良好而電氣控制系統(tǒng)落后且容易出現(xiàn)問題的機(jī)床來說，是一種較好的改造方案。利用PLC對普通機(jī)床進(jìn)行改造不僅提高了機(jī)床的性能，而且利用了原有的設(shè)備,節(jié)約了資源。</p><p>　?。?）程序設(shè)計(jì)體會(huì)：</p><p>　　PLC編程中最常用到的是3個(gè)元素：線圈、觸點(diǎn)和時(shí)間繼電器(定時(shí)器)。 </p><p>

101、;　?、倬€圈。一般，電氣控制原理都比較復(fù)雜，各部分之間的相互關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，要想理順整個(gè)控制過程和動(dòng)作順序相當(dāng)麻煩。而線圈(無論是繼電器還是接觸器)在梯形圖中只能出現(xiàn)一次，所以設(shè)計(jì)程序時(shí)要抓住它。當(dāng)決定了它出現(xiàn)在梯形圖的哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)后，針對這個(gè)特定線圈的所有依屬關(guān)系都要出現(xiàn)在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。這時(shí)只要將電氣原理圖中相應(yīng)的觸點(diǎn)從和連接線引入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)即可。</p><p>　?、?將控制原理圖中的按鈕開關(guān)變換為輸入觸點(diǎn)。中間繼

102、電器或接觸器的輔助觸頭變換為輸出或寄存器等，相應(yīng)的連線在PLC梯形圖中對應(yīng)連接好。</p><p>　?、?合理且巧妙地使用定時(shí)器。在本次車床的PLC控制梯形圖設(shè)計(jì)中就恰到好處地使用它來實(shí)現(xiàn)或取代了一些功能，其簡捷、準(zhǔn)確的控制功能是其他控制方式所難以比擬的。</p><p>　?。?）通過對此項(xiàng)目的設(shè)計(jì)研究、調(diào)試運(yùn)行，我的收獲很大：</p><p>　?、傥覍C(jī)床，

103、特別是車床有了深刻的了解，對車床的工作原理、組成結(jié)構(gòu)、電氣控制等方面的知識(shí)進(jìn)行了全面的學(xué)習(xí)。</p><p>　?、谙到y(tǒng)地學(xué)習(xí)了PLC的相關(guān)知識(shí)。閱讀了大量有關(guān)PLC的書刊及相關(guān)技術(shù)資料，為今后從事控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　③訓(xùn)練了綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，鍛煉了實(shí)踐操作能力。</p><p>　　總之，有了這次的設(shè)計(jì)改造經(jīng)驗(yàn)，我今后的學(xué)習(xí)與工作發(fā)

104、展就有了一個(gè)新的起點(diǎn)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文是在王增法高級(jí)工程師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)風(fēng)范，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到論文的最終完成，王工都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向王工致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在此，我還要感謝和我一起愉

105、快度過本科生活的09級(jí)中南機(jī)制的各位同學(xué)，由于你們的熱情幫助和支持，我才能克服一個(gè)又一個(gè)的困難和疑惑，直至本論文的順利完成。還要感謝我的師姐、師哥們，她們對我的課題提出了不少意見，做了不少工作，給予我不少的幫助。在這論文即將完成之際，我的心情卻無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，不知有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請都接受我最誠摯的謝意！</p><p>　　最后，在此對閱讀評審本論文的

106、各位老師，表示由衷的感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 杜柳青主編. 數(shù)控機(jī)床電氣控制. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[2] 王淑英主編.電器控制與PLC控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[3] 廖常初主編. 可編程序控制器

107、的編程方法與工程應(yīng)用. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[4] 李建新主編.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[5] 陸志強(qiáng)，吳祖育，王庚.數(shù)控機(jī)床控制邏輯的分析與設(shè)計(jì).傳動(dòng)技術(shù)，1996年，第1期</p><p>　　[6] 汪木蘭主編. 數(shù)控原理與系統(tǒng). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.</p

108、><p>　　[7] Mitsubishi Electric Corporation. FX2N系列微型可編程控制器使用手冊，1999</p><p>　　[8] Mitsubishi Electric Corporation. 三菱微型可編程控制器 FX2N系列編程手冊，1999</p><p><b>　　附 錄</b></p>