自动化组合机床的PLC控制系统设计

1设计项目名称自动化组合机床的PLC控制系统设计 2AbstractThis article introduced that the PLC control system design of Automatic combined machine tool, this system has a high degree of automation and precision, and also be 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 tool 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 of PLC is analyzed, besides 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 FXGPWIN software to draw PLC ladder diagram. At the end of the article we also introduced Fault diagnosis and exclusion of PLC control system and further summary fo the article.【Key words 】: PLC 、Mitsubishi FX series、combined machine tools3摘 要本文介绍自动化组合机床的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，并论述了组合机床的运动形式以及控制方式，接着对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地址和外部配线，接着根据相关内容画出顺序功能图并利用FXGPWIN软件画出PLC梯形图。在文章的最后还介绍了PLC控制系统的故障诊断和排除以及对论文的进一步总结。【关键字】PLC，三菱FX系列，组合机床4目 录Abstract 1摘 要. 2 第1章 概述. 41.1 机械自动化发展史. 41.2 自动化组合机床的特点及应用 6.第2章 自动化组合机床的硬件 82.1 课题要求 82.2 确定输入设备与输出设备 10 2.3 I/O点分配 . 112.4 PLC类型选择 122.5 PLC外围硬件电路图 15第3章 自动化组合机床的PLC控制系统软件 163.1根据系统的控制要求设计程序. 163.2 模拟调试及优化. 2153.3 联机调试. 23第4章 PLC控制系统故障诊断与排除 25心得体会. 28致谢. 29参考文献. 30附录1 操作说明书 31附录2 PLC外围硬件电路图 . 32附录3 PLC外部接线图 . 34 附录4 梯形图 36第1章 概 述1.1 机械自动化发展史自动化技术是本世纪以来发展机迅速和影响极大的科学技术之一。现代自动化技术是一种完全新型的生产力，是直接创造社会财富的主要手段之一，对人类的生产活动和物质文明起着极大的推动作用。机械自动化，主要指在机械制造业中应用自动化技术，实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程，加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、技术进步的动速度。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、技术进步的制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。1、机械自动化技术6机械自动化是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机器的操作采用自动控制器后，生产方式才从机械化逐步过渡到机械控制（传统）自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。只有建立了自动化工厂后，生产过程才能全盘自动化，才能使生产率全面提高，达到自动化的高级理想阶段。机械自动化技术从本世纪20年代首先在机械制造冷加工大批量生产过程中开始发展应用，60年代后为适应市场的需求和变化，为增强机械制造业对市场灵活快速反应的能力，开始建立可变性自动化生产系统，即围绕计算机技术的柔性自动化。它是在制造系统不变或变化较小的情况下，机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程，并能够自动地从制造一种零件转换到制造另一种不同的零件。7080年代国际上出现了开始采用计算机集成制造系统CIMS(Computer Integrated Manufacturing），柔性自动化生产模式也有这种情况。初期犆犐犕犛以信息集成为重点，以较高的自动化程度为特征，但在实现过程中遇到了困难。鉴于实现计算机集成制造系统的全盘自动化所需的巨额投入（一个全盘自动化工厂耗资数百亿美元，柔性制造系统一般价格为6002500万美元），所承担的巨大风险，加之技术上的难度与可靠性等问题，世界工业发达国家已开始“碰壁转产” ，转而注重信息集成的效果，追求低成本自动化 LCA(Low Cost Automation）的企业组织结构和运行方式。目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。 实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不可能一蹴而就。应该发展工艺成熟的大批量生产的自动化技术。大批量生产的产品品种单一，结构稳定，产量很大，具有连续流水作业和综合机械化的良好条件。应发展生产效率高和技术经济效果良好的生产自动线，并在自动线的基础上按先进的工艺方案建立综合自动化车间和全盘自动化工厂。组合机床自动线和专用机床自动线成本低，应优先发展。我国现阶段，在产品数量较大的7同类产品连续流水作业的切削加工生产中，自动化设备仍然是半自动机床、自动机床、组合机床及其组成的自动线、回转体零件加工自动线等。2、发展机械自动化技术发展机械自动化技术，应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产，才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。7080年代初期，我国发展数控机床缺乏明确的战略思想，究竟解决我国制造技术中哪些主要技术问题，似乎并不十分明确，带有浓厚的就技术论技术色彩，偏重速度，忽视效益，造成了不少数控机床只出样品、展品，不能提供商品，用于生产实际。70年代中期研制成功的数控机床，除数控非圆插齿机、数控劈锥铣床等能提供商品用于生产外，相当多的数控机床未能正常提供商品，甚至有的数控机床最终还是报废。80年代后期乃至“ 八五 ”计划期间，我国数控机床自动化技术发展是快速的，但却是在曲折中前进。造成这种状况的原因是多方面的，但主要是在发展策略上有失误：主机攻关有背当时国内的主要市场，没有适应生产需要发展数控机床自动化技术，结果是数控机床品种虽不少，而结构性能重复的较多，影响了自动化数控机床的实际应用。在已有的数控机床中，能正常使用、不能正常使用和不能使用的各占三分之一。而正常和稳定运行的数控机床的利用率也很低。我国的铸造造型线品种不少，引进的多达一百几十条，从紧实原理、PC机控制到布线方式都是先进的，可以说当今世界上几乎所有的各类先进造型线都引进了，但能在生产中长期服役的生产线很少，相当数量的引进造型线长期闲置，没有发挥实效。3、自动化技术发展低成本自动化技术，潜力大，前景广，投资省，见效快，提高自动化程度，可以收到事半功倍的经济效果，适合我国现阶段的发展需要和国情。90年代美国麻省理工学院提出的精节生产LP(Lean Production)模式，就是以最小的投入，取得最大的产出的具体表现。我国机械制造业各企业有大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，若以原8有的设备为主，合理调整机床布局，添加少量的数控设备，引入PLC技术，充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性，共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统，为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、机械自动化技术发展应用新途径。应用微电子技术改造已有通用设备，花钱少，见效快，是加速传统设备现代自动化改造步伐，提高企业自动化技术水准的一条捷径。用数显、数控装置改造通用设备，提高单机自动化程度；用可编程序控制器改造通用机床、专用机床、组合机床及其自动设备与半自动设备组成的生产线，把计算机功能完备、编程灵活、适应性强的优点和继电器控制简单、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来，实现全生产线自动化作业。1.2 组合机床的发展特点及应用组合机床是对某种特定工作进行特定加工的一种高效的自动化专用加工设备。这类机床大都具有自动工作循环，并能同时用十几把，几十吧刀具进行加工。组合机床都由通用部件和一些专用部件组成，它的控制系统大多采用机械，液压，电气相结合的控制方式。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9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。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。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，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。可编程控制器是一种数字运算操作系统，专为工业环境应用而设计，有较强的抗干扰能力。PLC 即可编程逻辑控制器，是工业控制的核心部分。它采用了可变程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术等操作的指令，并通过数字式或模拟的输入和输出，控制各类型的生产过程。可编程控制器及其相关外围设备都按易于与工业系统联成一体，易于扩充其功能的原则设计。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自动化组合机床的PLC控制系统设计。第2章 自动化组合机床的硬件2.1 课题要求2.1.1 主回路这台组合机床是由主电动机、液压动力头、机床的主电路由三台三相交流异步电动机及、及其附属电气元件组成，由于各电动机容量不大，可采用直接起动控制。主电路图如图2-1所示。10图2-11、 M1主电动