毕业实践报告壳体类零件攻丝组合机床的PLC控制系统.doc
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1、长春汽车工业高等专科学校毕 业 实 践 报 告题目/实践 壳体类零件攻丝组合机床的PLC控制系统设计毕业论文中 文 摘 要本文介绍壳体类零件攻丝组合机床的PLC控制系统设计,该系统具有自动化程度高,精度高等特点,在工业生产等领域有广泛应用。传统的组合机床采用继电器,精度低,可靠性不高,已不适合社会发展需要。随着PLC控制技术的迅速发展,以PLC为核心的组合机床控制系统已凸显出其优势。本文首先介绍PLC和组合机床的历史与发展,并着重论述了组合机床的结构和运动形式以及控制方式,接着对PLC的组成和结构进行了分析,并对PLC控制系统的总体设计和程序的表达方式做了概述,然后确定PLC型号、分配I/O地
2、址和外部配线,接着根据相关内容画出顺序功能图并利用FXGP-WIN-C软件画出PLC梯形图。在文章的最后还介绍了PLC控制系统的安装和维护以及对论文的进一步总结。关键字:PLC;三菱FX系列;组合机床;壳体类零件;攻丝AbstractThis article introduced that the PLC control system design of the shell kind parts tapping combined machine tool, this system has a high degree of automation and precision, and also b
3、e widely used in industrial production and other fields. The traditional combined machine tool uses the relays generally, the precision is low, the reliability is not high, did not meet the social development need. Along with the PLC control technologys rapidly expand, as the core combined machine t
4、ool has highlighted its superiority take PLC. This paper first introduced that PLC and the history and development of the combined machine tools, and emphatically expounds the structure, movement and the control mode of combined machine tools, then the composition and structure of PLC is analyzed, b
5、esides these, the general arrangement of PLC control system and the presentation of program are also given an overview, then we confirm PLCs type, distribute I/O address and external wiring. According to the related content we draw sequential function chart and use FXGP-WIN-C software to draw PLC la
6、dder diagram. At the end of the article we also introduced installation and maintenance of PLC control system and further summary fo the article.Key words: PLC ;Mitsubishi FX series;combined machine tools; shell kind parts;tapping目录中文摘要Abstract第一章 概述11.1 组合机床概述. 11.2 组合机床的发展. 11.3 组合机床装配模型. 11.4 组合机
7、床及其体系结构的发展现状. .21.5 本章小结. 2第二章 PLC控制系统设计32.1 PLC简介. 32.2PLC的结构和工作原理. 42.3PLC控制系统的设计步骤.5第三章 PLC的编程73.1 概述. 73.2 编程语言的形式.73.3 PLC控制的程序设计.9第四章 结论154.1 论文总结. 154.2个人心得. 15参 考 文 献16致 谢16第一章 概述1.1 组合机床概述组合机床是以大量通用部件为基础,配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。其中大量通用部件包括:单轴工艺切削头(攻螺纹头)、传动装置、动力箱、进给滑台等动力部件,以及用以安装动力部件的支承部件如侧底座、立柱、
8、立柱底座等。1.2 组合机床的发展在我国,组合机床发展已有28年的历史,其科研和生产都具有相当的基础,应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新,进行技术改造,提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。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(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额),完成钻孔、扩孔、铰孔,加工各种螺纹、镗孔、车
9、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。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等。1.3 组合机床装配模型图1-1 组合机床的装配模型1.4 组合机床及其体系结构的发展现状 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。由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,超高速和超高精度
10、加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。1.5 本章小结 随着可编程控制器在工控领域的广泛应用,PLC控制的组合机床渐渐取代了采用继电器控制的组合机床。本文主要介绍了基于壳体类攻丝组合机床的PLC控制系统设计。第二章 PLC控制系统设计2.1 PLC简介PLC即可编程逻辑控制器,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,是工业控制的核心部分。与传统继电器控制比较PLC控制系统有以下优势: 1. 功能强,
11、性能价格比高 一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件,有很强的功能,可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比,具有很高的性能价格比。可篇程序控制器可以通过通信联网,实现分散控制,集中管理。 2. 硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强 可编程序控制器产品已经标准化,系列化,模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置,组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力,可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。 3. 可靠性高,抗干扰能力强 传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继
12、电器、时间继电器。由于触点接触不良,容易出现故障,PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件,接线可减少互继电器控制系统的1/10-1/100,因触点接触不良造成的故障大为减少。 PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场,PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 4. 系统的设计、安装、调试工作量少 PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设
13、计方法。这种编程方法很有规律,很容易掌握。对于复杂的控制系统,梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC的用户程序可以在实验室模拟调试,输入信号用小开关来模拟,通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后,在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决,系统的调试时间比继电器系统少得多。 5. 编程方法简单 梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言,其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似,梯形图语言形象直观,易学易懂,熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言,并用来编制用户程序。 梯形图语言实际上是一种面向用
14、户的一种高级语言,可编程序控制器在执行梯形图的程序时,用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。 6. 维修工作量少,维修方便 PLC的故障率很低,且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时,可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因,用更换模块的方法可以迅速地排除故障。 7. 体积小,能耗低 对于复杂的控制系统,使用PLC后,可以减少大量的中间继电器和时间继电器,小型PLC的体积相当于几个继电器大小,因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。 2.2PLC的结构和工作原理PLC硬件结构基本上与微型计算机相同,基本构成主要包括电源
15、、中央处理单元、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。PLC的工作原理可以简单地表述为:在系统程序的管理下,通过运行应用程序,对控制要求进行处理判断,并通过执行用户程序来实现控制任务。但是,在时间上,PLC执行的任务是按串行方式进行的,其具体的运行方式与继电器-接触器控制系统及计算机控制系统都有着一定的不同。当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。当PLC开始上电运行时,首先清除I/O映像区的内容,然后进行自诊断,确认正常后开始扫描。对每个程序,CPU从第一条指令开始逐条执行用户程序,直至遇到结束符后又返回第一条指令,如此周而复始不断
16、循环,因此,PLC的工作方式是一种串行循环工作方式。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。2.3PLC控制系统的设计步骤1.确定方案 如果被控制对象环境较差,系统工艺复杂,且输入/输出量以开光亮为主,则考虑用PLC控制系统。若控制简单,如电动机正、反转,就可考虑用继电器控制系统。 用PLC控制,首先要了解体统的工作过程以及所有功能要求,从而分析被控对象的控制过程,输入/输出量是开光量还是模拟量,明确控制要求,绘制出控制系统的流程图2.选择PLC机型一般来说,PLC在可靠性上是没有问题的,机型的选择主要是考虑在功能上满足系统的要求。
17、要对控制对象进行估测:有多少输入量、电压分别是多少、有多少输出量、输出功率有多大、现场对系统的响应速度有何要求、控制室与现场的距离有多远等。3.选择I/O设备,列出I/O地址分配表根据生产设备现场需要,确定控制按钮、行程开关、接近开关等输入设备和接触器、电磁阀、信号灯等输出设备的型号和数量。根据PLC型号,列出输入/输出设备与PLC的I/O地址对照表,以便绘制接线图及编程。 分配I/O地址时应注意以下几点:(1)把所有按钮、行程开关等集中配置,按顺序分配I/O地址;(2)每个I/O设备占用一个I/O地址;(3)同一类别的I/O设备点应尽量安排在同一区;(4)彼此有关的输出器件,如电动机正反转,
18、其输出地址应连续分配4.设计电器线路图(1)绘制电动机的主电路及PLC外部的其他控制电路图。(2)绘制PLC的I/O接线图。注意:接在PLC输入端的电器元件一律为常开触点,如停止按钮等。(3)绘制PLC及I/O设备的供电系统图。输入电路一半由PLC内部提供电源,输出电路根据负载的额定电压外接电源。5.程序设计与调试程序设计可用经验设计法或功能表设计法,或者是两者的结合。6.总装调试接好硬件线路,把程序输入PLC中,联机调试.第三章 PLC的编程3.1 概述梯形图和指令语言是PLC的主要编程软件。可编程控制器的内部编程等效元件是程序设计的重要基础概念。不同厂家、不同系列的PLC,其内部软继电器(
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