毕业设计（论文）-UX01型加工135系列柴油机缸盖组合机床自动线的PLC控制系统设计【全套图纸】.docx

加工柴油机缸盖组合机床自动线的plc设计（第四工段）太原科技大学本科毕业设计（论文或说明书）uz01型加工135系列柴油机缸盖组合机床自动线的plc控制系统设计第四工段（c11-c13）thedesignofcontrolsystemofmulti two stationmodularmachinetoolbased onplc学院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：评阅教师：完成日期：2015.6.13太原科技大学taiyuan university of science and technologyii摘要在如今机械制造业中，组合机床及其自动线有着十分重要的地位，发挥着重要作用。其综合自动化水平、技术性能在一定程度上决定着机械领域、制造业的发展。伴随着机械产业不断发展，以继电器为基础的组合机床控制系统愈加与现在机械发展不相适应，在这种情况下，可编程序控制技术取代了继电器控制方式，因为plc控制比继电器控制更加灵活，可靠，通用，是现在机械控制的主要方法。使用三菱公司plc控制取代原来的继电器控制。可以提高组合机床工作效率(两工位双面卧式钻床)，降低维修设备次数，通过了解机床工作过程及控制要求，设计了plc的程序，画出了plc梯形图，并分析说明plc程序的每一步运行功能。本论文详细叙述了组合机床的plc控制系统的设计。全套图纸，加153893706文章中使用三菱fxon系列plc控制双工位组合机床控制系统,通过了解控制内容、控制要求及其他,设计了plc控制系统,采用plc梯形图编程,开发了控制程序实现了用顺序控制控制双工位组合机床,介绍了实现plc控制的三个要求,实现了机床的自动循环加工、半自动加工以及调试。在对整个系统进行运行和调试之后,得到以下结论：plc控制技术大大提高了二工位组合机床的控制系统自动化程度和工作效率,不但如此，plc控制系统减少了以前因为使用继电器控制组合机床而大量存在的硬件接线,提高了系统的稳定性。关键词：组合机床；继电器控制；plc程序设计thedesignofcontrolsystemofmulti two stationmodularmachinetoolbased onplcabstractnowadays , modular machine tool and its automatic lines play a more and more important role in machine manufacturing industry, its technique function and automate level decide the development of the related section to a large extent. along with the development of science technique, traditional combined machine based on relay-control cannot adapt to the advanced productivity, in that case, the programmable controlling technique, with its flexibility, high reliability, goodgeneralization, gradually replaced the relay-control, becoming the main development direction of the contemporary industry control.to improve the horizontal drilling of two-station machine tool portfolio efficiency and reduce equipment maintenance workload, ituses mitsubishi plc technology to replace the original relay control of traditional equipment for technological transformation.thispaperintroducesindetailaboutthedesignofplconthecontrolsystem. in this paper, the research of control system of two-station modular machine tool based on plc is introduced. the objects and requirements of the control system are analyzed.the control circuit is designed, the control program adopting ladder diagrams programming method with the sequential control theory is developed, and the process of plc control is fulfilled, so the machine tool of automatically circulation processes is available. it can improve the automation extent and work efficiency and reduce a great deal of hardware wiring which means the reliability of the system is improved after the running and testing of the whole system.key words：modular machine tool; relay control; plc program design目录摘要iabstractii引言- 1 -1.uz01线的工艺要求- 2 -1.1全线的工艺要求- 2 -1.1.1自动线的主要技术数据- 2 -1.1.2自动线的配置型式- 2 -1.1.3自动线的工序安排- 3 -1.1.4自动线的工作循环- 6 -1.1.5自动线的机床夹具- 7 -1.2第四工段（c11c13）的工艺要求- 8 -1.2.1本段加工工艺内容- 8 -1.2.2本工段的工作循环- 11 -1.2.3机床的选用- 13 -1.2.4夹具- 14 -1.2.5刀具- 16 -2.液压部分- 17 -2.1自驱式液压动力头进给系统- 17 -2.2定位夹紧液压系统- 18 -2.3自动线工件输送带液压系统- 20 -3、本人承担部分的继电器逻辑线路的设计- 22 -3.1本工段自动线的互锁- 22 -3.2本工段继电器逻辑图的绘制- 23 -3.3继电器逻辑图分析- 26 -4plc控制系统软硬件设计与分析- 27 -4.1plc介绍- 27 -4.2选择plc机类型- 27 -4.2输入/输出地址表- 29 -4.3plc程序错误!未定义书签。结论- 37 -参考文献- 49 -致谢- 50 - 52 -引言目前大多数企业都拥有部分组合机床是用继电器控制的。继电器控制方式有着结构简单、价格便宜的优点，但接触器触点磨损快、寿命短、可靠性差。特别是在更换产品而改变动作循环时，需重新设计、安装、调试，不能适应现在的生产要求。因此机床的生产率低下，效益差，有些企业又没有钱购买最先进的数控车床。因此，对普通车床进行技术改造，提高企业的设备利用率，提高产品的质量和产量势在必行。采用plc改造机床，使线路简化。同时，由于plc的高可靠性，输入输出部分还具有信号指示，这不仅使电气故障次数大大减少，而且还能给准确判断电器故障的发生部位提供了很大的方便。控制系统可靠性好、故障率低、工艺参数调整方便等特点。因为可编程控制器的抗干扰能力强，可靠性高，且配置灵活，已在工控领域广泛应用。这不仅可以实现生产过程的自动控制，还可以构成适合工业环境的实时网络。使用plc控制机床电气系统后为了充分发挥设备效能，迅速提升加工技术与精度，越来越多的企业每年投入大量资金和技术对传统老式组合机床进行技术改造，取得了良好的效果。用plc模块、变频驱动技术、操控监控设备等组成电气数字控制系统，以实现编程输入、人机交互、自动化加工的控制方式，扩大加工能力，减少故障，提高效率，已成为企业进行技术改造的有效途径。1.uz01线的工艺要求1.1全线的工艺要求ux01型组合机床是用于加工135系列气缸盖的，工件材料为ht2547，硬度hb170241。气缸盖从毛坯上线，经过铣、钻、扩、攻丝、铰、倒角、切端面等切削加工工序和清洗、检查等辅助工序，最后成品出线1.1.1自动线的主要技术数据机床台数 15台加工工位数25个检查工位数2个动力部件数 24个主轴总数 220根液压油箱数8个电动机数量46个电动机总功率220kw外形尺寸（长宽高） 3500050001800毫米生产率负荷率为100%时，18件/小时1.1.2自动线的配置型式自动线为直线通过式配置方案。全线由铣削、两端面铣钻、两侧面铣钻及顶底面加工四个工段组成，各段间有转位设备，以便完成对工件六个面的机械加工。自动线采用了通用的的液压自驱式动力头、铣头及其配套部件，通用化程度很高。图1.1所示为自动线的外观图自动线首端装料工位设有自动上料机构。自动线末端有清洗设备，以便对自动线加工出来的气缸头进行清洗。自动线上采用了自动排屑。在铣削工段采用刮板排屑，由自动线首端向中间排送。三、四段采用皮带排屑，由自动线末端向中间排送。两者使切屑集中于中间地沟中，由倾斜式提升刮斗送入储屑箱中。图1.1机床自动线外观图1.1.3自动线的工序安排气缸盖加工特点是：工件有七个面需要加工，其中一个为倾斜面。工件加工精度要求为：精加工的孔为2级精度，光洁度6，平面加工要求达到光洁度4和5.加工时对精铰孔及攻丝分别采用煤油和机油润滑。第一工段由5台机床组成，机床c1、c2同时加工两个气缸盖，完成气缸盖底面，顶面的粗铣，半精铣，机床c3、c4为精铣气缸盖顶面、底面，机床c5扩、铰定位销孔，为下三个工段的定位基准。第二工段由2台机床组成，完成气缸盖端面的铣削以及扩孔、倒角、铰孔等工序。其中c7同时加工两个气缸盖。第三工段由3台机床组成，完成气缸盖侧面的铣削、钻孔、倒角及攻丝等工序。其中机床c9、c10同时加工两个气缸盖。第四工段由5台机床组成，其中机床c11c14同时加工两个气缸盖，机床c15加工一个气缸盖。完成顶面、底面及斜面上的钻孔、倒角、扩孔、锪孔、铣半圆孔、铰孔及攻丝等工序。加工气门导管孔及燃烧室孔时采用了装配式复合刀具，铣半圆孔采用的是带断刃的扩孔钻。自动线采用了强制换刀方案，在两班工作的情况下，每周更换一次刀具，但其中精铣刀有时需要提前更换。如图1.2，图1.3为气缸盖加工工序图图1.2气缸盖加工工序图图1.3气缸盖加工工序图1.1.4自动线的工作循环自动线具有自动的、半自动的及调整的工作循环。自动工作循环是用于全线自动工作，即全线各工位都装满工件，装料工位自动上料机构的料仓内有工件，自动线各部件的动作按“自动线的循环周期表”所规定的程序自动工作。自动线第一段上没有单独的工件输送带传动装置，工件的运送是由各机床的铣头快退动作来完成的。其他三段都有自己的独立工件输送带及传动机构。自动线工作时，首先在自动装料机构料仓中装满工件，然后起动自动线第四工段的输送带向前，当输送带行程终了，一方面起动本工段机床按规定工作循环进行切削，另一方面发信号给第三段末尾的鼓轮转动。随即第三段开始工作，第三段输送带向前，它的行程终了，一方面起动本工段机床进行工作，另一方面则发信号给第二工段尾部的转位台转动。当其返回到原位时，第二段的输送带向前，至终点起动本工段机床工作，同时发信号给第一段末尾双向回转的复合转位鼓轮，使之返回原位后，第一工段的四台机床的铣头都同时快速退回，将工件送到各加工工位。当各机床夹具发出工件的定位夹紧信号后，铣头即开始工作进给进行铣削，加工定位销孔的机床进行扩、铰定位销孔。当铣头快退运送工件的同时，将装料工位鼓轮中的工件拉走，这个鼓轮反转回原位，自动装料机构的推上一个工件，为下一循环做好准备。以后自动线的循环是全自动地进行。1.1.5自动线的机床夹具自动线的机床夹具基本分两种类型；第一类是加工孔用的典型框形通过式夹具，工件在夹具上用其底面及两个定位销孔定位，用液压油泵夹紧，二、三段夹具是油缸直接夹紧，第四段夹具是油缸-楔形自锁夹紧方式。第二类是铣削用夹具。工件1在夹具上以毛面定位，用自动张开式钩形压板2进行压紧。为了使工件在夹具上可靠地定位，虽然是毛基面仍须采用四点支撑，不宜采用三点定位，否则由于四个钩型压板的不同步动作，会引起定位不准。定位支撑板应设在无孔的平面处，因为铸孔有毛刺，破坏定位精度。夹具的动作为；当铣头将工件拉进夹具后，两个油缸5的活塞杆推动杠杆6向右移动，四个钩型压板2在向右移动时在斜块3的作用下伸进气缸头的铸造窗口，继之夹紧工件。松开时，油缸5的活塞杆和杠杆6向左移动，钩型压板2在向左移动时在斜块4的作用下自动张开。夹具钩型压板的合拢与张开，由挡铁7控制限位开关，实现严密的互锁。1.2第四工段（c11c13）的工艺要求1.2.1本段加工工艺内容第四工段所要完成的全部工艺内容是孔的钻、扩、锪、铰、攻、镗、倒角。现将所有孔的工艺内容列表1.1如下：表1.1第四工段工艺内容c11c12c1358钻25.3钻倒0.545916钻17.2、倒0.545钻22.5倒0.5451718钻17.2、倒0.545钻22.5锪、倒0.5451920钻17.5镗52.5锪212122钻17.52330铣123133钻9.8、倒3437钻18倒扩183839扩9.6钻钻33.5锪3541,43钻10.2、倒4447钻48钻10钻9.9钻9.8钻9.7倒如图1.4为机床c11加工示意图图1.5为机床c12加工示意图图1.6为机床c13加工示意图图1.4机床c11加工示意图图1.5机床c12加工示意图图1.6机床c13加工示意图1.2.2本工段的工作循环在自动装料机构料仓中装满工件，然后起动自动线第四工段的输送带向前,用时0.03min输送带行程终了,发信号给第三段末尾的鼓轮转动,同时c11c15机床夹具定位操作（0.02min）和夹紧操作（0.06min），之后机床动力头快速进给（0.08min）,开始加工（2.71min）,加工过程中输送带返回（0.03min）加工结束死挡铁工作（0.04min）,动力头快退（0.08min）,之后机床夹具拔销，松开（0.06min），之后开始下一轮循环，本工段工作循环为全自动循环。如图1.7为本工段工作循环流程图第三段末尾的鼓轮返回图1.7 第四工段工作循环流程图输送带返回0.03min鼓轮转位拔销，松开0.06min动力头快退0.08min死挡铁工作0.04min动力头快速进给0.08min开始加工2.71min夹具夹紧操0.06min夹具定位操0.02min输送带向前0.03min自动线起动如图1.8为01型自动线工作循环周期表图1.801型自动线工作循环周期表1.2.3机床的选用组合机床（transfer and unit machine）组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。根据机床的配置形式的不同，可将组合机床分为单工位组合机床和双工位组合机床。根据零件的加工示意图：c11c13为卧式双面双工位组合钻床1.2.4夹具根据自动线的配置形式，其夹具有两种类型，即固定夹具和随行夹具。1 固定夹具自动线每台机床，以及一些检测、测量装置上都设有固定夹具，他们用于完成工件的导引、定位、支承、夹压以及刀具的导向。虽然这些固定夹具的功能与单个组合机床的夹具类似，但结构与组合机床的夹具相比，有显著的不同，其主要特点是；1） 通用型。要求工件从机床固定夹具一端进入，加工完由另一端拉出。2） 夹具的定位夹紧机构都是自动的。因此，工件的定位基准的=和夹压部件的选择必须使定位夹紧动作是简单运动，并需要有定位夹紧正确性的检查信号。目前在自动线上普遍采用间接的检查方法，就是不自动检查工件位置的正确性，而是检查定位销是否插入的方法（采用电气限位开关）但由于工件输送不准确会造成定位销不能顺利插入，以至把工件抬起，虽然这时发出定位销插入的信号，而工件实际没有定位，因此，自动线固定夹具没有防止工件抬起的机构。3） 切屑的排除必须方便4） 输送带支承滚子的安装5） 保证工件输送的可靠性2 随行夹具自动线随行夹具除了完成对工件的定位、夹紧和夹压外，还带着工件沿自动线运送，以便通过自动线各台机床，完成工件全部工序的加工。随行夹具主要用于那些适用于采用组合机床自动线加工，但无良好输送和定位基面的工件，以便将这些畸形工件先装与基面规整的随行夹具上，然后再通过自动线。对一些金属工件，虽然有良好的输送基面，但为了保护基面避免划伤，有时也采用随行夹具。随行夹具的设计应注意下列问题；1） 工件的装卸和定位夹压2） 随行夹具在自动线机床夹具上的问题目前在随行夹具上常用的夹压方式有三种：a) 夹压在随行夹具的底板上b) 从上方夹在工件上或随行夹具的某些机构上c) 由下往上夹紧第四工段所用夹具即为固定夹具。由于本工段为孔加工，故夹具全部选用框形通过式夹具，工件在夹具上用其底面及两个定位销控定位，采用一面两孔定住，夹紧方式是油缸-楔铁自锁式夹紧。如图1.9所示图1.9已侧面定位加工气缸盖自动线机床夹具1.2.5刀具根据本段加工工艺内容，选择刀具：1. 钻头这是组合机床用得最多的刀具。选用高速钢制造的标准麻花钻。在特殊情况下，也设计专用的钻头，如加工深孔的长杆麻花钻、硬质合金直槽钻头等2. 扩孔钻为了保证位置精度，在组合机床上完成扩孔工序时都采用导向，所以除了少数配套扩孔钻可用标准扩孔钻外，大部分采用组合机床通用或专用的扩孔钻。加工铸铁选用硬质合金扩孔钻。3. 镗刀由于镗刀的制造、刃磨和在镗杆上的调整都比较方便，所以组合机床在加工h6h9级15mm以上的孔及孔隙时，常采用镗刀精镗铸铁时，镗刀装在镗杆上的几何参数为：主偏角r=4550、副偏角r=510、前角o=05、主后角o=812、副后角1=8、刃倾角s=03，刀尖圆弧半径r=1.52mm，采用这样的几何参数，在系统刚性较好时，耐用度较高：在系统刚性不足时，应作适当修正，增大主偏角r=7595，刀尖圆弧半径减小到r=0.5mm。2.液压部分由于液压传动具有结构紧凑，控制方便，易于自动化等优点，在自动线中得到了广泛的应用。主要用来实现机床的进给运动，工件的定位和夹紧，工件（或随行夹具）的自动输送，转位，回转，升降以及切屑的自动排除等。自动线液压系统设计的依据是自动线工作周期表以及自动线对液压系统的各种特殊要求，自动线的液压传动装置应满足下述要求：1. 保证自动线的循环时间和正常的工作顺序。2. 所设计的液压系统应合理，采用的泵和元件应最少，电力消耗少，油温在允许的温度以内3. 液压传动装置应能实现自动循环和单独调整。4. 便于安装、维修、占地面积小。自动线的进给液压传动装置的形式可以采用集中配置式也可以采用分散配置式。集中配置，就是用一个大型的液压站控制整个自动线或一个工段的进给动力部件。集中配置的优点是操作方便，占地面积小。分散配置，就是每台机床配备有自己的液压传动装置。分散配置的优点是系统比较简单，使用、维修方便。工件的自动输送，转位，回转，以及定位、夹紧等辅助装置大的采用集中配置式。本人承担部分的液压回路主要有自驱式液压动力头的进给液压系统，定位、夹紧液压系统及工件输送带液压系统。2.1自驱式液压动力头进给系统ux01线采用的是yt40型自驱式液压动力头。本身带有油箱、油泵、液压控制装置，能用自己的动力源实现进给运动。于这种动力头配套的是yt5249型液压控制板和e13zc100-20型柱塞变量泵，在本系统中改为双联定量泵。其动作循环是：在c11，c12,c13机床的动力头需实现的工作循环是：快进工进死挡铁停留快退（1） 快进（电磁阀ya1打开）主电路泵排出的油液动换向阀4油缸无活塞杆腔行程阀19油缸无活塞杆腔动力头向前快速运动。（2） 工进当动力头向前运动，行程阀19上的换向杠杆碰到进给液压挡铁后，压下行程阀，整个系统转为工进状态（此时，电磁换向阀和液动换向阀仍处于和快进时相同的状态）此时的油路是泵排出的油液动换向阀4油缸无活塞杆腔行程阀4封闭（3） 死挡铁停留当动力头进至终点后，动力头油缸撞上死挡铁，这时油进入油缸无活塞杆腔，而有活塞杆腔不再排油，使得油泵排出的由压力迅速升高，打开压力继电器，使电磁换向阀的电磁铁通电。（4） 快退当电磁铁ya2通电（这时ya1断电）时，系统转换为快退状态，油路中的状况是：主油路泵排出的油液动换向阀4单向阀17油缸有活塞杆腔液压元件的选择：除了双联定量叶片泵外，还用到了e350h-25弹簧复位型电磁换向阀，液动换向阀，elb型节流阀，先导控制型溢流阀，行程阀等。2.2定位夹紧液压系统一般定位、夹紧装置均要求先定位，后夹紧。因为未定好位就加紧就不可能保证加工精度并损坏定位装置。因此，液压系统应保证定位、夹紧的顺序性。在加工过程中应保证工件不能移动，以免损坏刀具或破坏工件，因此，应保证有足够的夹紧力；但对于一些易变形的工件，又要求夹紧力不要过大，否则就会影响加工质量，所以，夹紧力应调节适当。本段选用变压泵控制的定位、夹紧系统。工作过程（1） 定位动作（电磁铁ya1通电）高压阀单向阀8电磁换向阀3定位油缸的无活塞杆腔回油路线定位油箱有活塞杆腔电磁换向阀3油箱（2） 夹紧动作定好位后，系统中的压力升高，顺序阀4打开，压力油经顺序阀4流向夹紧油箱的无活塞杆腔。回油路线：夹紧油箱有活塞杆腔电磁换向阀3油箱（3） 拔销、松开动作（电磁铁ya2通电）夹紧动作完成之后，系统的压力升高，当压力升至压力继电器6的调节值时，压力继电器6工作，发出夹紧完毕信号，动力部件开始动作。当切削完毕动力部件退回原位碰上原位行程开关后，电磁铁ya1断电、ya2通电，换向阀3换向，拔销、松开两个动作同时进行。压力油的流动路线为：高压泵单向阀8电磁换向阀3定位油缸有活塞杆腔夹紧油缸有活塞杆腔回油路线为：定位油缸前腔电磁换向阀3油箱夹紧油缸前腔单向阀7电磁换向阀3油箱当定位油箱和夹紧油箱都退回终点位置后，系统中的压力升高。当压力达到压力继电器5的调节值时，压力继电器5发出拔销、松开完毕的信号，这时，便可以其他的工序。元件的选择：1. 油泵：本液压系统采用定量叶片泵，高压泵油量不能太大。2. 压力阀：夹紧压力为30公斤/cm2,，顺序阀选用先导型，压力调至15公斤/cm2。3. 压力继电器选dp63a型。4. 换向阀选用e250t-25型弹簧复位电磁换向阀。2.3自动线工件输送带液压系统（1） 向前输送工件系统的工作过程是：当输送带向前输送工件时，电磁铁ya1和ya3通电。此时，压力油的流动路线为：两个油泵排出的油单向阀15液动换向阀5行程节流阀8油缸无活塞杆腔回油路线为：油缸有活塞杆腔液动换向阀5油箱当工件输送到接近新工位时，液压挡铁压下行程节流阀8的滑阀，开始节流，实现节流缓冲。当工件达到新工位时，压力继电器16发出信号，与输送带到位时碰上的行程开关重合，表明开始别的工序（2） 输送带返回当输送带返回时，电磁铁ya2和ya3通电。油路为：油泵排出的油单向阀15液动换向阀5油缸有活塞杆腔回油路线：无活塞杆腔单向阀11液动换向阀5油箱当输送带退回至原位后，碰上原位行程开关，电磁ya2和ya3断电，使溢流阀卸荷。元件的选择：1. 油泵：选择定量叶片泵2. 溢流阀：需要压力为30公斤力/cm2，用先导控制型。3. 行程节流阀：其结构如图2.1图2.1行程节流阀3.本人承担部分的继电器逻辑线路的设计3.1本工段自动线的互锁自动线中各动力部件的运动，都是互相联系的，这些动力部件通过电气控制总按照周期表规定的顺序严格地进行工作。我们将各动力部件相互间的制约关系成为互锁。如传送带向前时，带上的工件可能将动力头上的刀具碰断。若夹具不拔销松开，则输送带就无法将工件运送到加工工位。1. 第四段输送带向前，即自动线开始工作，必须满足以下条件：（1） 夹具处于拔销松开状态。（2） 各运动部件在原处（3） 卸料工位无工件。（4） 输送带原位。加工完成k3(+)输送带原位st2(+)（5） 加工完成信号装料机构有工位st1(+)卸料工位无工件st3(+)各运动部件原位k1（+）拔销松开k2(+) + + + + +输送带向前2. 定位夹紧。输送带到达终点，发出定位夹紧信号输送带前进至终点st4+kp1 定位夹紧3. 动力头向前。应在定位夹紧之后定位夹紧k9(+) 动力头向前4. 输送带返回鼓轮转位k47(+) 输送带返回5. 拔销松开必须满足的条件：（1） 各运动部件在原位（2） 输送带原位（3） 动力头加工完成信号动力头加工完成信号k3(+)输送带原位st2(+)各运动部件在原位k1(+) + + 拔销松开3.2本工段继电器逻辑图的绘制根据本人负责部分所进行的工艺内容和上述互锁关系的分析，首先绘制本工段的工作循环图（图4.1）和工作状态表（表4.1）。通过工作循环表可以清楚地反映出本工段机床的工作循环过程。输送带向前ya1(+)ya2(+)定位夹紧ya4(+)ya5(+)ya6(+)ya7(+)ya8(+)ya9(+)st4(+)kp1(+)kp2(+)kp3(+)kp4(+)kp5(+)kp6(+)kp7(+)输送带返回ya2(+)ya3(+)sb1(+)动力头原位加工完成装料工位有工件卸料工位无工件动力头向前ya10(+)ya11(+)ya12(+)ya13(+)ya14(+)ya15(+)kp8(+)kp9(+)kp10(+)kp11(+)kp12(+)kp13(+)kp13(+)动力头返回ya16(+)ya17(+)ya18(+)ya19(+)ya20(+)ya21(+)1st1(+)1st2(+)2st1(+)2st2(+)3st1(+)3st2(+)拔销松开ya22(+)ya23(+)ya24(+)ya25(+)ya26(+)ya27(+)kp14(+)kp15(+)kp16(+)kp17(+)kp18(+)kp19(+)图3.1 第四工段本人承担部分工作循环图第三工段鼓轮转位k47(+)1st1,1st22st1,2st23st1,3st2st1st2st3st4st5st6st7ya1ya2ya3ya4-ya9ya10-ya15ya16-ya21ya22-ya27kp1kp2-kp7kp8-kp13kp14-kp19动力头原位(+)拔销松开(+)+加工完成+(+)装料机构有工件卸料机构无工件+(+)输送带原位(+)输送带向前(+)+(+)+(+)+(+)输送带返回+(+)+(+)(+)(+)+定位夹紧(+)(+)(+)+(+)(+)+动力头向前(+)+(+)(+)+(+)+动力头返回+(+)(+)+(+)表3.1本人承担部分工作状态3.3继电器逻辑图分析自动线可以实现自动、半自动与调整工作循环。当qc打到中间位置时为自动工作循环。按自动线起动按钮sb1，此时由于各动力头在原位（k1闭合），夹具拔销松开（k2闭合），并卸料工位无工件（st3闭合）。装料工位有工件（st1闭合）。故k7接电，发出输送带向前主令信号。电磁铁ya1、ya2接电，使输送带向前。到终点压下st4，同时kp1接电，接通k8，发出定位夹紧指令。ya4ya9接电，使夹具定位夹紧。定位夹紧后kp2-kp7闭合接通k9，并st1,kt1闭合，接通k10，发出动力头向前指令。各动力头接受了向前指令后，按各自的工作循环进行加工。加工完成后接通k29，发出夹具拔销松开主令信号。至此工作循环结束。在没有发出预停信号时，k4接通，再次发出输送带向前指令，重复上述过程。当qc处于左边位置时，自动线处于“半自动”循环状态。没一工作循环结束后均需按自动线起动按钮sb1，发出输送带向前主令信号，重复上述过程。按下sb3，进行调整工作循环。按下相应按钮对各部件进行单独调整。整条自动线的循环周期为3.11分，如果出现故障而超过3.11分，则由时间继电器kt3发出预停信号。4.plc控制系统软硬件设计与分析4.1plc介绍可编程程序控制器（plc）是近一二十年发展起来的一种新型工业控制装置。它可以取代系统的继电器控制系统实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数等功能，大型高级plc还能像微型计算机那样进行文字运算、数据处理、模拟易调节以及联网通信等。plc控制具有通用性强、可靠性强、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场连接安装方便等一系列优点，已广泛应用于冶金、采矿、建材、石油、化工、机械制造、汽车等工业，在自动化领域，可编程控制器（plc）与数控机床、工业机器人并称加工业自动化的三大支柱。4.2选择plc机类型可编程控制器产品品种繁多，其结构形式分为整体箱式和模块组合式两种。整箱式plc机是把各组合部分安装在少数几块印刷电路板上，并连同电源一起装配在一个壳体内形成一个整体。这种plc结构简单，节省材料，体积小，通常为小型plc或抵挡plc。其i/o点数固定切较少，使用不是很灵活，可在增加一个只含输入输出部分的扩展箱来扩展点数。与之相应，含有cup主板的部分称为主机箱。主机箱与扩展箱之间由信号电缆相连。模块式plc是把plc划分为相对独立的几部分制成标准尺寸的模块，主要有cup模块（包括储存器）。输入模块，输出模块，电源模块等几种类型的模块，然后把各模块组装到一个机架内构成一个plc系统。这种结构形式可根据使用需要方便灵活的组合，对现场的应变能力强，同时还方便维修。三菱公司是日本生产plc的主要厂家之一，先后推出的小型、超小型plc有f、f1、f2、fx1、fx2、fx2c、fx2n等系列。其中f系列已停产，取而代之的是fx2n系列机型，它属于高性能叠装式机型，是三菱公司的典型产品。fx2n系列plc的主机成为基本单元，包括cpu、存储器、输入输出口及电源，是plc的主要部分。为主机备有扩展其输入输出的扩展单元、扩展模块及特殊功能模块单元。扩展单元是用于增加i/o点数的装置，内部设有电源。扩展模块用于增加i/o点数及改变i/o比例，内部无电源，由基本单元或扩展单元供电。扩展单元及扩展模块无cup，必须和基本单元一起使用。特殊功能模块单元是一些专门用途的装置，如温度控制模块、高速计数器模块、位置控制模块、模拟量扩展模块、计算机通信模块等。基本单元包括内部电源、输入输出接口、cpu及存储器。基本单元共十六种，如表4.1所示表4.1基本单元一览表输入输出总点数输入点数输出点数fx2n系列交流电源，直流输入继电器输出晶闸管输出晶体管输出1688fx2n-16mr-001-fx2n-16mt-001321616fx2n-32mr-001fx2n-32ms-001fx2n-32mt-001482424fx2n-48mr-001fx2n-48ms-001fx2n-48mt-001643232fx2n-64mr-001fx2n-64ms-001fx2n-64mt-001804040fx2n-80mr-001fx2n-80ms-001fx2n-80mt-0011286464fx2n-128mr-001-fx2n-128mt-001fx2n系列plc除了基本单元与扩展单元外。还有可供选择的特殊功能扩展模块。扩展单元如表4.2所示表4.2扩展单元一览表总点数输入点数输出点数继电器输出输入晶体管输出晶闸管输出输入信号电压8(16)4(8)4(8)fx0n-8er-dc24v880-fx0n-8ex-dc24v808fx0n-8eyr-fx0x-8eyt-16160-fx0n-16ex-dc24v16016fx0n-16eyr-fx0x-16eyt-16160-fx2n-16ex-dc24v16016fx2n-16eyr-fx2n-16eytfx2n-16eys-由本人承担的部分输入点数为64，输出点数为81所以可以选用fx2n-128mr-001，扩展单元选择一个fx2n-16eyr4.2输入/输出地址表根据继电器逻辑图以及工作循环表，可确定输入元件，对应的plc i/o地址表4.3，表4.4，软元件地址表4.5表4.3入口地址表元件代号入口地址功能起动按钮sb1x0自动线起动起动按钮sb2x1自动线预停起动按钮sb3x2自动线预停结束起动按钮sb4x3动力头1向前起动按钮sb5x4动力头2向前起动按钮sb6x5动力头3向前起动按钮sb7x6动力头4向前起动按钮sb8x7动力头5向前起动按钮sb9x8动力头6向前起动按钮sb10x9夹具体松开自保起动按钮sb11x10电动机起动起动按钮sb12x11结束拔销松开主令起动按钮sb13x12刀具计数器清零起动按钮sb14x13刀具计数器清零起动按钮sb15x14c11工位定位夹紧起动按钮sb16x15c11工位定位夹紧起动按钮sb17x16c12工位定位夹紧起动按钮sb18x17c12工位定位夹紧起动按钮sb19x18c13工位定位夹紧起动按钮sb20x19c13工位定位夹紧起动按钮sb21x20自动线总停行程开关1st1x21动力头1原位行程开关1st2x22动力头2原位行程开关2st1x23动力头3原位行程开关2st2x24动力头4原位行程开关3st1x25动力头5原位行程开关3st2x26动力头6原位行程开关st1x27装料机构有工件行程开关st2x28输送带向前行程开关st3x29卸料工位无工件行程开关st4x30输送带终点行程开关1st3x31夹具1内有工件行程开关1st4x32夹具2内有工件行程开关2st3x33夹具3内有工件行程开关2st4x34夹具4内有工件行程开关3st3x35夹具5内有工件行程开关3st4x36夹具6内有工件压力继电器kp1x37输送带终点压力继电器kp2x38夹具1定位夹紧压力继电器kp3x39夹具2定位夹紧压力继电器kp4x40夹具3定位夹紧压力继电器kp5x41夹具4定位夹紧压力继电器kp6x42夹具5定位夹紧压力继电器kp7x43夹具6定位夹紧压力继电器kp8x44动力头1加工完成压力继电器kp9x45动力头2加工完成压力继电器kp10x46动力头3加工完成压力继电器kp11x47动力头4加工完成压力继电器kp12x48动力头5加工完成压力继电器kp13x49动力头6加工完成压力继电器kp14x50夹具体1拔销松开压力继电器kp15x51夹具体2拔销松开压力继电器kp16x52夹具体3拔销松开压力继电器kp17x53夹具体4拔销松开压力继电器kp18x54夹具体5拔销松开压力继电器kp19x55夹具体6拔销松开转换开关qcx56自动循环转换开关qcx57半自动循环表4.4出口地址表元件代号地址功能电磁铁ya1y0输送带向前电磁铁ya2y1输送带向前（返回）电磁铁ya3y2输送带返回电磁铁ya4y3c11工位定位夹紧电磁铁ya5y4c11工位定位夹紧电磁铁ya6y5c12工位定位夹紧电磁铁ya7y6c12工位定位夹紧电磁铁ya8y7c13工位定位夹紧电磁铁ya9y8c13工位定位夹紧电磁铁ya10y9c11左动力头向前电磁铁ya11y10c1