双面钻孔组合机床PLC控制13443.doc

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1、 摘要 新型组合钻床，属于机械加工用钻床。它由工作台、安装在工作台两端及一侧的导轨，导轨与工作台的边缘平行，钻架通过吊铁和锁紧螺钉安装在导轨上；导轨上设有燕尾，钻架可在导轨上水平移动：钻架包括溜板、溜板上装有传动机构，溜板底面上设有与导轨上的燕尾相配合的燕尾槽，机械滑台上装有主支撑架，主支撑架上装有纵向机械滑台及控制系统，控制系统连接一控制活动按钮站，纵向机械滑台上装有附属支撑架，附属支撑架上通过机械滑台装有水平方向的钻削动力头。它解决了现有的钻床加工大型零部件特别是回转体直径较大时操作不方便、加工困难等技术问题。关键词：组合钻床，PLC，可编程控制器 Abstract Summary of

2、new type of combination drilling machine, belonging to the mechanical drill for machining. It by table, and installed in table ends and the side of guide, guide and table of edge parallel, drill frame through hanging iron and lock tight screws installed in Guide Shang; guide Shang has Yan tail, dril

3、l frame can in Guide Shang level moved: drill frame including slipped plate, and slipped plate Shang with drive body, slipped plate end of surface Shang has and guide Shang of Yan tail phase tie of Yan tail slot, machinery sliding on with main support frame, main support frame Shang with vertical ma

4、chinery sliding Taiwan and the control system, control system connection a control activities button station, Vertical mechanical sliding bench is equipped with satellite support, subsidiary supports through the mechanical slide unit equipped with horizontal drilling power head. It solves the existi

5、ng drilling of large diameter of parts in particular Rotary operation is not convenient to larger, processing difficulties, and other technical issues. Key words: combined drilling, PLC programmable controller目 录一. 绪论.1课题背景 .2组合机床的概述.3双面组合钻床的介绍.4 PLC的简介.二.双面钻孔组合机床控制概述.1双面钻孔组合机床主电路图.2双面钻孔组合机床的工作流程图.

6、3 双面钻孔组合机床控制过程三.双面组合机床工作原理图.1系统启动.2液压回路启动.3工件定位.4工件的夹紧.5滑台快进.6滑台工进. 7滑台快退. 8松开工进. 9拔定位销. 10点动按钮.11综述工作原理.四.双面钻孔组合机床PLC设计.1输入输出点的分配.2 PLC的选择. 3双面钻孔组合机床PLC控制接线图.五双面钻孔组合机床PLC控制程序. 1设计双面钻孔组合机床自动控制图. 2设计双面钻孔组合机床PLC总控制梯形图.六小结.七参考文献.八致谢.1. 绪论1.1 课题背景随着生产的发展，产品精度的提高，机床加工的自动化程度也越来越高。数控机床，加工中心已构成现代加工方法之代表。但是根

7、据我国的实际情况，对现有机床进行全部更新换代，几乎是不可能的。因此为提高机床的生产率，改善工人的劳动条件，提高一般机床切削加工的自动化程度，提高控制系统的可靠性，对现有机床进行PC 改造仍然具有非常现实的意义，正是利用了PC 控制技术具有功能强，速度快，可靠性高，经济实用等特点，针对双面组合钻床的控制部分进行了改造，并分析了系统的性能。1.2 组合机床的概述组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的

8、加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器(PLC),数字控制(NC)等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。1.3 双面组合钻床的介绍双面组合钻床是一种钻削较厚工件的加工钻床,加工要求双面同时钻削,并同轴钻孔,加工精度要求高,采用传统的继电器-接触器控制,要用大量的中间继电器,时间继电器,计数

9、器,存在线路复杂,故障率高,控制柜体积大,成本高等特点,而采用可编程控制器S7-200,不仅可以提高控制系统的可靠性,降低运行故障率,而且改变程序即可实现不同工件的加工钻削工艺要求,充分发挥组合钻床的多种加工功能。1.4 PLC 简介1.4.1 PLC 定义PLC 即可编程控制器(Programmable Logic Controller)是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987 年国际电工委员，InternationalElectrical Committee 颁布的PLC 标准草案中对PLC 做了如下定义;PLC 英文全称Programmable Logic Controlle

10、r,中文全称为可编程逻辑控制器,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是可编程逻辑控制电路,也是一种和硬件结合很紧密的语言,在半导体方面有很重要的应用,可以说有半导体的地方就有PLC。1.4.2 PLC 基础知识PLC 的发展历程在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。在传统上,这些功能是通过气动或电气控制系

11、统来实现的。PLC 最基本最广泛的用于开关量的逻辑控制,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制,顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机,印刷机,订书机,组合机床,磨床,包装等。目前,PLC 在国内外已广泛应用于钢铁,石油,化工,电力,建材,机械制造,汽车,轻纺,交通运输,环保及文化娱乐等各个行业,使用广泛。2. 双面钻孔组合机床控制概述2.1 双面钻孔组合机床主电路原理图双面钻孔组合机床的左,右钻头的旋转,分别由交流电动机带动,而左右滑台的移动由液压缸通过电磁阀实现驱动,控制主电路如图2.1 所示。图2.1 双面钻孔组合机床主电路原理图2.2 双面钻孔组合机床

12、的工作流程图组合钻床工作流程图如图2.2 所示双面钻孔组合机床各电动机控制要求；双面钻孔组合钻床各电动机只有在液压泵电动机M1 正常启动时启动运转,滑台液压系统只有在液压泵工作后才能启动。刀具电动机M2,M3 应在滑台进给循环开始时启动运转,滑台退回原位后停止运转。切削液压泵电动机M4 可以在滑台工进时自动启动,在工进结束后自动停止,也可以用手动方式控制启动和停止。图2.2 双面钻孔组合钻床工作流程图2.3 双面钻孔组合钻床控制过程2.3.1 各电磁阀动作状态机床动力滑台、工件定位、加紧装置控制要求，机床动力滑台、工件定位、加紧装置由液压系统驱动。电磁阀YV1 和YV2 控制定位销液压缸的运动

13、方向；YV3、 YV4 控制夹紧液压缸活塞的运动方向；YV5、YV6 及YV7 为左机滑台油路的换向电磁阀；YV8、YV9、YV10 为右机滑台油路中的换向电磁阀。如表2.1表 2.1 各电磁阀动作状态表从表2.1 中可以看出，电磁阀YV1 线圈通电时，机床工件定位装置将工件定位当电磁阀YV3 通电时，机床工件夹紧装置将工件夹紧；当电磁阀YV3、YV5 通电时左机滑台快速移动；当电磁阀YV3、YV8 通电时，右机滑台快速移动当电磁阀YV3、YV7 或YV3、YV10 通电时，左机滑台或右机滑台工进；当电磁阀YV3、YV6 或YV3、YV9 通电时，左机滑台或右机滑台快速后退；当电磁阀YV4 通

14、电时松开定位销；当电磁阀YV2 通电时，机床拨开定位销；定位销松开后，撞击行程开关ST1，机床停止运行。2.3.2 双面组合钻床总控制过程当需要机床工作时，将工件装入定位夹紧装置，按下液压系统启动按钮SB4，机床按如下步骤工作:按下液压系统启动按钮SB4工件定位和夹紧左、右两面动力滑台同时快速进给左、右两面动力滑台同时工进左、右两面动力滑台快退至原位夹紧装置松开 拔出定位销。在左、右两面动力滑台快速进给的同时，左机刀具电动机M2、右机刀具电动机M3 启动运转工作，提供切削动力；在左、右两面动力滑台工进时，切削液电动机M4 自动启动，在工进结束时切削液泵电动机自动停止。在滑台退回原位后，左、右机

15、刀具电动机M2、M3 停止运转。控制电路如图2.3 所示图2.3 双面钻孔组合机床控制电路图3.双面组合钻床工作原理3.1 系统启动按下系统启动按钮SB2接触器KM1 启动并自锁液压泵电动机M1 启动系统启动3.2 液压回路启动按下液压回路启动按钮SB4启动液压回路3.3 工件定位当启动液压回路后由于KM1 自锁电磁铁YV1 得电，液压缸工作实现工件定位3.4 工件的夹紧当工件定好位后遇到定位行程开关ST2接通电磁铁YV3，液压缸夹紧工件工件夹紧后压力继电器KP 闭合电磁铁KM2,KM3 通电左机刀具电动机M2,右机刀具电动机M3 接通，电机工作KM2,KM3 通电后自锁使电磁铁KM4 得电切

16、削液电动机M4 启动3.5 滑台快进工件定位后接通中间继电器KM7电磁铁YV5 得电左机滑台液压缸快进或者KM7 接通电磁铁YV8 得电右机滑台液压缸快进3.6 滑台工进当快进结束时碰到左机滑台快进结束行程开关ST3YV5 失电，电磁阀YV7得电左机滑台液压缸工进或者遇到ST6 右机滑台快进结束行程开关YV8 失电，电磁阀YV10 得电右机滑台工进3.7 滑台快退当工进结束时遇到左机滑台工进结束行程开关ST4电磁铁YV7 失电，电磁铁YV6 得电左机滑台液压缸快退或者遇到右机滑台工进结束行程开关ST7电磁铁YV10 失电结束工进，电磁铁YV9 得电右机滑台快退。3.8 松开工件当左机滑台快退结

17、束遇到行程开关ST5 和右机滑台快退结束行程开关ST8时电磁铁YV9,YV6 失电结束快退电磁铁YV4 得电液压缸松开工件3.9 拔定位销当松开工件后，同时回到原位遇到工件压紧原位行程开关ST1电磁铁YV2得电液压缸拔出定位销完成一次加工过程3.10 点动按钮在加工过程中可以实现点动控制；SB5左刀具电动机M2 点动按钮；SB6右刀具电动机M3 点动按钮；SB7夹紧松开点动按钮；SB8左机快进点动按钮；SB9左机快退点动按钮；SB10右机快进点动按钮；SB11右机快退点动按钮；3.11 综述工作原理启动液压泵电动机M1,按下启动按钮SB2，KM1 自锁接通KM1，液压泵电动机工作按下液压回路启

18、动按钮SB4工件定位电磁阀YV1 得电，工件定位碰上工件定位结束行程开关ST2工件夹紧电磁阀YV3 得电，同时断开定位电磁阀YV1接触器KM7 通电并自锁同时接通左机快进电磁阀YV5 和右机快进电磁阀YV8,实现快进碰上左机快进结束行程开关ST3，断开YV5，工进电磁阀YV7 工作；同时遇到右机结束行程开关ST6，YV8 失电，YV10 工作，实现工进碰到左机工进结束行程开关ST4，右机工进结束行程开关ST7，电磁阀YV7,YV10 断电结束工进过程KM7 断电，YV3 失电，同时YV6，YV9 通电，滑台快退快退结束遇到ST5，ST8 快退结束行程快关结束快退过程YV6,YV9 失电，同时Y

19、V4 得电松开工件工件压紧原位行程开关ST9,YV2 得电并拔定位销完成工作过程。4.双面钻孔组合机床PLC 设计4.1 输入输出点分配列出双面钻孔组合机床PLC 的输入输出点分配表，见表4.1表4.1 双面钻孔组合机床PLC 输入输出分配表 输入信号 输出信号 名称代号输入点编号 名称代号输出点信号工件手动夹紧按钮SB0 10.0工件夹紧指示灯HL Q0.0总停止按钮SB1 10.1 电磁阀YV1 Q0.1液压泵电动机M1启动按钮SB2 10.2 电磁阀YV2 Q0.2液压系统停止按钮SB3 10.3 电磁阀YV3 Q0.3液压系统启动开关SB4 10.4 电磁阀YV4 Q0.4左刀具电机M

20、2点动按钮SB5 10.5 电磁阀YV5 Q0.5右刀具电机M3点动按钮SB6 10.6 电磁阀YV6 Q0.6加紧松开手动按钮SB7 10.7 电磁阀YV7 Q0.7左机快进点动按钮SB8 11.0 电磁阀YV8 Q1.0左机快退点动按钮SB9 11.1 电磁阀YV9 Q1.1右机快进点动按钮SB10 11.2 电磁阀YV10 Q1.2右机快退点动按钮SB11 11.3液压泵电动机M1接触器KM1 Q1.3松开工件定位行程开关ST1 11.4左机刀具电动机M2接触器KM2 Q1.4工件定位行程开关ST2 11.5右机刀具电动机M2接触器KM3 Q1.5左机滑台快进结束行程开关ST3 11.6

21、切削液泵电动机M4接触器KM4 Q1.6左机滑台工进结束行程开关ST4 11.7左机滑台快退结束行程开关ST5 12.0右机滑台快进结束行程开关ST6 12.1右机滑台工进结束行程开关ST7 12.2右机滑台快退结束行程开关ST8 12.3工件压缩原位行程开关ST9 12.4工件压缩压力继电器KP 12.5手动选择开关QA 12.64.2 PLC 选择由表3.1 可知，24 个输入点，16 个输出点，根据电压的不同选用输入有4个点的输入模块，分别为M1、M2、M3、M4、M5、M6;S 输出有4 个点的模块分别为L1、L2、L3、L4。 对控制系统硬件的选择主要是PLC的选择，包括PLC机型的

22、选择、PLC容量的选择和模块的选择三个方面。（1）PLC机型的选择面对众多厂家提出的多种系列、功能各异的PLC产品，其结构、性能、价格各不相同。比如，三菱FX2N-128MR-001系列，价格是9920.00。而FX1S-422-BD价格就是390.00，还不到400元。因此，在选择机型的时候，应本着在满足控制功能原则的前提下，保证系统可靠、维护方便和最佳的性价比。（2）PLC容量的选择：通常讲的PLC容量是指输入输出点I/O的点数和用户存储器的容量。对于I/O点的选择原则是应保有适当的裕量，但是因为PLC的I/O点数与价格成正比，若留有太多的空余点，会使成本大大增加，因此在实际的应用过程中，

23、一般是根据输入、输出信号的总点数，并考虑以后的扩充，选用10%15%的备用量。用户的存储量在满足基本的控制要求外，一般留有10%25%的考虑裕量。（3）模块的选择:I/O控口模块用来实现PLC对工业过程的控制。在控制过程中，I/O控口模块检测控制现场的各种参数，以此作为PLC实现现场控制的依据，同时，它将PLC的处理结果传送到被控设备，驱动各种执行机构来实现PLC对设备的控制。通过综合比较，选用西门子S7-200，CPU226。4.3 双面钻孔组合机床PLC 控制接线图根据表3.1 和如上所述，画出双面组合钻床PLC 控制接线图如图3.1 所示图4.1双面钻孔组合机床PLC 控制接线图5.双面

24、钻孔组合机床PLC 控制程序5.1 设计双面钻孔组合机床自动控制图根据双面钻孔组合机床的控制要求 .设计双面钻孔组合机床PLC 自动控制图如图5.1、5.2、5.3 所示图5.1 控制程序总框图图5.2 手动控制程序梯形图图5.3 双面钻孔组合机床PLC 自动控制图5.2 设计双面钻孔组合机床PLC 总控制梯形图根据上述，绘出PLC 控制梯形图，标出各逻辑行所控制机床的各状态。如图5.4 所示图5.4 双面钻孔组合机床PLC 控制梯形图6. 小结本课程设计旨在充分训练学生综合运用专业知识，在此基础上熟练掌握PLC控制设计，通过对双位组合钻床PLC 控制系统设计，加深了对专业知识的理解程度。往往

25、机械设计离不开自己的阅历，经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象，对别人的经验，自己没有一定的基础，要理解吸收真的是一件很不容易的事。机械设计贯穿设计、制造、使用，维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，成功与否是很容易判断的。设计的过程中，受制造的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造越了解，越有助于提高设计水平。我们搞设计不光是要站在制造的基础上，还要有创新，但一定要学会继承。现在，全社会都在强调创新，但我们不能一强调创新，就瞧不起原有的东西。通常的创新分为两种，一种就是构成事物旧有元素的重新组合，一种是在旧有元素上加一些新的元素

26、。所以，不管怎样，创新的东西总是含有一些旧有事物的影子是不可否认的。正像哲学中所讲，新事物都是在肯定中否定，否定中有肯定中产生的。比如我们人类，虽然说是大自然的天之骄子，但实际上，我们99%的基因都是和大猩猩一样的。如果人类不是在继承大猩猩的基因基础上，有1%的突破，人类的出现是难以想象的，如果有人说我有志气，不需要继承大猩猩的基因，我自己搞一个100%纯人类基因，那您就是再过一亿年，也搞不出来一个人类来。所以说，不能为了创新，把旧有的东西全盘抛弃。 7. 参 考 文 献1 陈根正.可编程控制器原理及应用。西安：陕西科技出版社，1993，9.2（苏）伏罗尼切夫.盖宁，塔尔塔可夫斯基.上海科学技

27、术出版社，19783 林明星：电气控制及可编程序控制器.机械工业出版社.2004，7.4许晓扬.专用机床设备设计.重庆大学出版社.2003，7.8. 致 谢 经过几周的忙碌和工作，本次课程设计已经接近尾声，作为一个学生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起在校同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师张航伟老师。张航伟老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，PIC控制图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是张老师仍然细心地讲解如何完成。除了敬佩张老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 其次要感谢和我一起做毕业设计的同学们，她们在本次设计中给予了我很大的帮助，克服了许多困难来完成此次毕业设计，如果没有她们精心的指导，此次设计的完成将变得非常困难。 然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。 最后感谢机电院和我的母校陕西科技大学继续教育学院四年来对我的大力栽培。感谢张航伟老师在此课程设计上提供的无私帮助，在此表示由衷感谢！