毕业设计（论文）-金属切削机械控制系统.doc

金属切削机械控制系统摘要:可编程序控制器(PLC)因其完善的功能、高可靠性、高性能价格比等特点已广泛应用于各行各业。本文介绍了PLC技术实现金属切削机床电气控制系统的研制，从硬件配置和软件设计两个方面介绍控制系统的应用特点。PLC极大地提高了系统的自动化水平。文章给出了软硬件结构的设计思路，包括电气控制要求、电气原理图设计分析、元件选型、程序设计方法等。金属切削机床具有控制功能强、可靠性高、性能稳定、自动化程度高等优点。在第一部分，简要介绍了机床的机械系统组成和相关的动作过程；从几个方面比较分析了继电器控制和PLC控制的优缺点。第二部分，依据所给的主要技术参数和电气控制要求，设计了硬件系统，并具体说明了系统工作原理和控制系统的实际实践；选择确定所用元件的型号和数量。第三部分，绘制顺序功能图、梯形图。软件设计包括公用程序、单步程序、全自动程序、故障报警程序,并加以适当的文字说明。运行结果表明该系统完全达到了设计规定的性能指标和要求，且运行可靠，具有实用价值。关键词：可编程序控制器 硬件 软件 自动化水平 运行可靠第一章 绪论1.1金属切削机械控制的前景金属切削机械控制系统是根据工件的加工需要，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。目前，金属切削机械控制系统主要用于平面加工和孔加工两类工序。组合机床在汽车，拖拉机，柴油机，电机，仪器仪表，军工及缝纫机，自行车等轻加工行业的大批量生产中以获得广泛的应用。对一些中小批量生产的企业，如：机床，机车，工程机械等制造业中也已广泛应用。组合机床是按系列标准化，设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。1.2金属切削机械控制系统的用途介绍及基本结构 1.2.1金属切削机械控制系统的用途金属切削机械控制系统设计任务是对零件进行钻孔，扩孔，攻丝等工序的加工；采用回转工作台传送零件，按照工艺流程分为三个公位进行加工，并安排一个装卸工位来装卸工件。工作示意图如下： 图 1 - 11.3金属切削机械控制系统的工作情况及拖动方式1.3.1金属切削机械控制系统的基本工作情况 当用人工将一个工件安装在夹具上，且三个加工工位的动力头已加工完成，且退回到原位后，回转工作台自动微抬，抬起到位后，回转工作台自动转位；转位到位后，自动定位加紧；加紧后，即向各工位发出向前的主令；各工位动力头按自己的程序进行加工，与次同时回转机构自动复位，为下次转位准备。各工位加工完成，向系统汇报完成信号；同时各工位动力头自动退回原位，回到原位后，即向系统汇报原位信号；当所有工位动力头回到原位，装卸工人又装好了新的工件时，则系统又可开始进行下一个循环的加工，具体如 图1-1 所示下：1.3.2金属切削机械控制系统的拖动方式本设计的机床采用液压与电动机（采用三相鼠笼式交流电动机）相结合的动力方式。进给系统为液压传动系统，系统包括如下：工件夹紧液压系统，回转工作台液压驱动系统，钻孔进给驱动系统，扩孔进给驱动系统，攻丝进给驱动系统。工作系统采用电动机驱动（典型起保停电路控制），电动机包括如下：液压泵电动机，冷却泵电动机，钻孔头驱电动机，扩孔头驱电动机，攻丝头驱电动机 。1.3.3机床的工作原理当用人工将一个工件安装在夹具上，且三个加工工位的动力头已加工完成，并退回到原位后，回转工作台自动微抬。抬起到位，回转工作台自动转位。转位到位后，自动定位夹紧。夹紧后，即向各工位发出向前主令，各工位动力头按自己的程序进行加工。与此同时回转机构自动复位，为下次转位作准备。各工位加工完成，向系统汇报完成信号。同时各工位动力头自动退回原位，回到原位后，即向系统汇报原位信号。当所有工位动力头都回到原位，装卸工位又装好了新的工件时，则系统又可开始进行下一个循环的加工。1.4 电动机拖动部分设计要求液压电动机、冷却泵电动机、钻孔和扩孔动力头主轴电动机：由于这些电动机空转时所消耗的功率非常低，且频繁停止和启动电机会降低电机使用寿命，在机床运行的整个过程中，它们不停机也不会影响机床的正常工作，因此，只要工作人员在机床现场就可以让它们一直启动运行，直到操作人员离开机床时才将它们停止。此外，在机床运行的整个过程中，也不需要这些电动机正、反转，因此，对这些电动机只要能实现启动、保持和停止控制即可。攻丝电动机：由于攻丝动力头主轴有“正转攻丝”和“反转攻丝”的要求，而其主轴的正、反转需由其拖动电机来实现，因此应能对攻丝动力脱主轴电动机实现“正转”与“反转”的控制。1.5液压拖动部分的控制要求对于机床的各单机而言，要求具有手动和半自动两种工作方式。单机手动：即按下某个单机的某一步的手动按钮，该单机就进行该步的运行；松开该按钮，该步就停止运行。这种工作方式用来检查或调整各单机每一步的检测元件和运行状态。单机半自动：即按下某单机的启动按钮后，该单机即启动运行，在自动完成其一个循环，回到原位后自动停下来。这种工作方式主要用来对单机一个循环过程的检查与调试。（2）对于整个机床而言，要求具有全机半自动、全机全自动和全机自动回原点工作方式。 全机半自动：即在按下启动按钮后，机床启动，其各部分协调一致地运行一个循环并回到原位后自动停下来。这种工作方式用来对整个机床一个循环过程的检查和调试。全机全自动：即按下启动按钮后，机床启动，其各部分协调一致地运行，运行完一个循环时不停机，而是一个循环接着一个循环地运行下去，直至按下停止按钮为止。这种工作方式用来对产品零件进行批量加工。全机自动回原点：即按下自动回原点的启动按钮后，机床的各单机即从它们当前所处的任意位置启动，向它们各自的原位有步骤地返回，回到原位后自动停止。这种工作方式用来提高全机回原点的操作效率，为单机半自动、全机自动/半自动启动运行做准备。（3）保护环节：在控制系统中应该采用各种保护措施，以确保人身设备安全。因此，保护环节是机床电气控制系统不可缺少的组成部分。控制系统的保护环节应包括短路保护、过载保护、失压保护和超节拍保护。短路保护：用来防止电动机及其主电路和控制电路免遭短路电流的损坏。过载保护：电动机长期超载运行，会使得电机绕组温升超过允许值，机内材料寿命减小，甚至烧坏。因此应对机床应设置过载保护。失压保护：如果由于某种原因，电网电压突然消失，正在运行的电动机就会停止运行。但是，在电源重新恢复供电时，电动机又会自行启动。这种情况容易造成生产设备的损坏，甚至人身事故。因此，必须采起失压保护措施。超节拍保护：如果机床的刀具严重磨损，其加工零件的直径就会小于预定值，从而导致次品甚至废品的出现，为此需要超节拍保护。（4）信号显示与故障报警：为了准确地了解机床的工作状态、工作进程和迅速地找到故障点，需要设置信号显示，信号显示包括：工作方式显示、工作过程显示和故障显示。为了在出现故障后能使操作人员及时发现，需要设置故障报警。1.6设计任务和要求1.6.1为保证本次设计任务的完成，制定如下： 绘制完整的电气控制原理图，选择电器元件，编制元件目录表。 电气设备总安装接线图。 电器板元件配置图，接线图， 控制面板元件布置图，接线图。 PLC I/O接线图，梯形图。 各部分子程序梯形图及指令表程序。1.6.2本次设计的特殊要求机床有四种工作状态，即：连续自动循环，一次循环，单机点动调 整，单机半自动，由万能转换开关进行选择。每个单机主轴在动力头由快退转快进时，自动启动时；加工完毕时，动返回原位时，自动停止。遇故状能自动快速返回停车，含自动及手动两种控制方式，并有报警环节。回转工作台夹紧时，应保证有一定的夹紧力；当失压时，应有保护 环节。设置紧急停车环节，含手动与自动，并有报警显示。要有局部照明，且使用安全电压24V交流。有必要的灯光显示，电气保护环节与连锁环节。设置预停环节，由手动与自动两种控制方式。第二章 控制方案的论证2.1 控制系统的类型、特点及应用场合目前，应用于工业生产的控制系统有继电器控制系统、计算机控制系统、可编程序控制器控制系统三种。它们都有各自的特点。下面分别进行介绍。2.2.1 继电器控制系统 继电器控制系统是传统的的控制系统，它采用硬件接线实现，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，完成既定的开关量的逻辑控制。 在小型或简单的控制对象中，由于继电器费用不高且性能较稳定，采用继电器控制系统是适合的。但它连线多而复杂，且体积大，功耗多，一旦系统设计完成后，再想改变或增加功能十分困难。其外，继电器触点数目有限，其灵活性和扩展性也很差，易受环境温度和湿度的影响。2.2.2 计算机控制系统计算机控制系统是用单片处理器或工业微机、工业控制机组成的计算机控制系统。它除了用于控制领域外，去主要用于科学计算，数据处理，计算机通讯等方面。微机对环境的要求较高，一般在干扰小，有一定温度和湿度要求的机房内使用。它运算速度快，一般为微妙级，为适应大的系统软件和丰富的应用软件，其存储容量大，而切有丰富的程序设计语言。个人计算机有很强的数据处理功能和图形显示功能，有丰富的软件支持，是它们是为办公室自动化和家庭设计的。但单片机只是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O相连。2要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大，要求设计者具有较强的计算机领域的理论知识和实践经验。工业控制计算机也是为工业控制设计的。但是它的价格较高，其外部I/O接线一般都用多芯扁平电缆和插座，直接从印刷电路板上引出，不如可编程序控制器的接线端子那样方便可靠。2.2.3可编程序控制系统 2.2.3.1可编程序控制器的特点(1) 编程方法简单易学考虑到企业中一般牵强技术人员和技术工人的传统读图习惯，可编程序控制器配备了他们易于接受和掌握的梯形图语言。简易编程器的操作和使用也很简单。工厂的自控和电气人员根据被控设备的具体情况，用他们最容易掌握的梯形图语言编制用户程序，即使不熟悉电子线路、不动计算机原理和汇编语言的人，在在自动化领域也大有用武之地。(2) 硬件配套齐全，用户使用方便可编程序控制器配备有品种弃权的各种硬件装置供用户选用，用户不必自己设计和制作硬件装置3。用户在硬件方面的设计工作，只是确定可编程序控制器的硬件配置和设计外部接线图而已。可编程序控制器的安装接线也很方便，各种外部接线都有相应的接线端子。(3) 通用性强，适用性强由于可编程序控制器的系列化和模块化，硬件配置相当灵活，可以组成能满足各种控制要求的控制系统。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。(4) 可靠性高，抗干扰能力强.绝大多数用户都将可靠性作为选择控制装置的首要条件。可编程序控制器采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。可以说，可编程序控制器是可靠度最高的工业控制设备。(5) 系统的设计、安装、调试工作量小，维修方便可编程序控制器使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。可编程序控制器的梯形图一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图所花的时间比继电器系统花的时间要少得多。2.2.3.2可编程序控制器的应用领域及发展方向在发达的工业国家，可编程序控制器已经广泛应用在所有的工业部门，随着可编程序控制器性能价格比的不断提高，过去许多使用专用计算机的场合也可以使用可编程序控制器4。可编程序控制器的应用范围不断扩大，主要有以下几个方面：(1)开关控制和顺序控制可编程序控制器最广泛的应用场合是在开关控制和顺序控制领域。它的主要功能是完成开关逻辑运算和进行顺序逻辑控制。(2) 模拟控制 过程控制点数不多，开关量控制较多时，可编程序控制器也用与作为模拟控制的控制设备。采用输入输出、PID等卡件可实现PID等反馈控制运算或其他模拟量的控制运算。(3) 信号报警和连锁系统信号报警和连锁系统是安全生产所需的。信号连锁系统中，采用高可靠性的可编程序控制器是安全生产的需要。对安全生产要求高的系统还可采用多重的检出元件和连锁系统，而对其中的逻辑运算，可采用可编程序控制器的冗余方式实现。(4) 通信将可编程序控制器作为下位机，与上位机或同级的可编程序控制器进性通信，完成数据的处理和信息的交换，实现对整个生产过程的信息控制和管理。14PLC控制技术从诞生至今，虽然只有30多年的历史，但其发展势头迅猛。今后，PLC控制技术将主要朝如下几个方面发展：(1) 大型网络化PLC构成的网络将由多个PLC，多个I/O模块相连，并可与工业计算机、以太网等相连构成整个工厂的自动控制系统。(2) 模块种类将丰富多彩为了适应各种特殊功能的需要，各种智能模块将层出不穷。它们的CPU与PLC的CPU并行工作，有利于提高PLC的扫描速度和完成特殊的控制要求。(3) 小型化、成本低小型PLC的基本特点是价格低，简单可靠，适用于回路或设备的单机控制，便于机电一体化。(4) 汇编语言高级化除了梯形图，语句表，流程图外，一些PLC增加BASIC，C等编程语言。另外，将出现通用的、功能更强的组态软件，进一步改善开发环境，提高开发效率。结合本设计的要求，所以我选择可编程序控制系统。2.2 控制系统设计要求2.2.1 电动机拖动部分设计要求液压电动机、冷却泵电动机、钻孔和扩孔动力头主轴电动机：由于这些电动机空转时所消耗的功率非常低，且频繁停止和启动电机会降低电机使用寿命，在机床运行的整个过程中，它们不停机也不会影响机床的正常工作，因此，只要工作人员在机床现场就可以让它们一直启动运行，直到操作人员离开机床时才将它们停止。此外，在机床运行的整个过程中，也不需要这些电动机正、反转，因此，对这些电动机只要能实现启动、保持和停止控制即可。攻丝电动机：由于攻丝动力头主轴有“正转攻丝”和“反转攻丝”的要求，而其主轴的正、反转需由其拖动电机来实现，因此应能对攻丝动力脱主轴电动机实现“正转”与“反转”的控制。2.2.2液压拖动部分的控制要求液压拖动部分，（1）对于机床的各单机而言，要求具有手动和半自动两种工作方式。单机手动：即按下某个单机的某一步的手动按钮，该单机就进行该步的运行；松开该按钮，该步就停止运行。这种工作方式用来检查或调整各单机每一步的检测元件和运行状态。单机半自动：即按下某单机的启动按钮后，该单机即启动运行，在自动完成其一个循环，回到原位后自动停下来。这种工作方式主要用来对单机一个循环过程的检查与调试。（2）对于整个机床而言，要求具有全机半自动、全机全自动和全机自动回原点工作方式。 全机半自动：即在按下启动按钮后，机床启动，其各部分协调一致地运行一个循环并回到原位后自动停下来。这种工作方式用来对整个机床一个循环过程的检查和调试。全机全自动：即按下启动按钮后，机床启动，其各部分协调一致地运行，运行完一个循环时不停机，而是一个循环接着一个循环地运行下去，直至按下停止按钮为止。这种工作方式用来对产品零件进行批量加工。全机自动回原点：即按下自动回原点的启动按钮后，机床的各单机即从它们当前所处的任意位置启动，向它们各自的原位有步骤地返回，回到原位后自动停止。这种工作方式用来提高全机回原点的操作效率，为单机半自动、全机自动/半自动启动运行做准备。（3）保护环节：在控制系统中应该采用各种保护措施，以确保人身设备安全。因此，保护环节是机床电气控制系统不可缺少的组成部分。控制系统的保护环节应包括短路保护、过载保护、失压保护和超节拍保护。短路保护：用来防止电动机及其主电路和控制电路免遭短路电流的损坏。过载保护：电动机长期超载运行，会使得电机绕组温升超过允许值，机内材料寿命减小，甚至烧坏。因此应对机床应设置过载保护。失压保护：如果由于某种原因，电网电压突然消失，正在运行的电动机就会停止运行。但是，在电源重新恢复供电时，电动机又会自行启动。这种情况容易造成生产设备的损坏，甚至人身事故。因此，必须采起失压保护措施。超节拍保护：如果机床的刀具严重磨损，其加工零件的直径就会小于预定值，从而导致次品甚至废品的出现，为此需要超节拍保护。（4）信号显示与故障报警：为了准确地了解机床的工作状态、工作进程和迅速地找到故障点，需要设置信号显示，信号显示包括：工作方式显示、工作过程显示和故障显示。为了在出现故障后能使操作人员及时发现，需要设置故障报警。231电动机拖动部分液压电动机、冷却电动机、扩孔电动机、钻孔电动机因为只需进行启、保、停控制，控制要求简单，因此可以采用继电器控制方案来控制10。攻丝电动机因为有正、反转控制的要求，而其正、反转状态的转换与机床的工作进程有关，因此，若用继电器控制方案来控制，势必要用到许多中间继电器，这将会增大控制系统的安装接线工作量，降低控制系统工作的可靠性，给修改控制程序带来麻烦，因此不宜采用这种控制方案。若用单片机控制方案进行控制,设计量大,环境要求高,抗扰能力差.也不宜采用。若采用PLC控制方案进行控制,对环境要求不高,工作可靠性高,而且更改程序方便。因此攻丝电动机采用PLC控制方案进行控制。232液压拖动部分该机床除主轴以外的运动部件都由液压拖动系统拖动。机床的工作循环过程由许多步组成，伴随着步的进展,其工作状态也相应发生改变。若用继电器控制方案来控制，就需要很多的中间继电器的。那样安装、接线工作量会很大，而且更改程序也极不方便，当出现故障时也不易查找和排除。若用单片机控制方案进行控制,设计量大,环境要求高,抗扰能力差，也不宜采用。第三章 控制系统硬件设计3.1电动机电器控制线路的设计3.1.1设计要求该控制系统由主电路、控制电路、照明电路、及向PLC供电的电路组成。对主电路要求有熔断器，要有过载保护。每个电机采用起保停电路控制。3.1.2电器元件的配置在主电路中，所需要配置的电器元件有：三相鼠笼式异步电动机、刀开关、按钮、接触器、热继电器、熔断器等12。这些元件的作用如下：液压泵电动机M1：拖动液压泵,为液压系统提供动力。冷却泵电动机M2：拖动冷却泵, 为冷却系统提供动力，以便对刀具和加工部位进行冷却，对刀具起保护作用，同时确保加工的精度。钻孔、扩孔、攻丝动力头主轴电动机M3、M4、M5：分别为钻孔、扩孔、攻丝动力头主轴的旋转提供动力。刀开关QS：电源开关,起隔离电源、安全检修的作用。按钮SB1、SB2：分别用来发布液压泵电动机M1的启动和停止命令。按钮SB3、SB4：分别用来发布冷却泵电动机M2的启动和停止命令。按钮SB5、SB6、SB7：分别用来发布钻孔电动机M3的启动和停止命令。按钮SB8、SB9、SB10：分别用来发布扩孔电动机M4的启动和停止命令。接触器KM1、KM2、KM3、KM4：分别用来控制液压泵电机、冷却泵电机、钻孔、扩孔动力头主轴电机的电源的接通或断开。接触器KM5、KM6：分别为攻丝动力头主轴电机M5的正、反转接触器。热继电器FR1-FR5：分别用来对液压泵电机、冷却泵电机、钻孔、扩孔动力头主轴电机、攻丝动力主轴电机进行过载保护。熔断器FU1：用于对主电路的短路保护。熔断器FU2：用于控制电路的短路保护。熔断器FU3：用于照明回路的短路保护。熔断器FU4：用于向PLC供电电路的短路保护。控制变压器TC：根据负载电压的要求调节电压。3.1.3电器元件型号的选择1.电动机的选择：整个装备的电力拖动方案取决于拖动电机,而拖动电动机的任务主要是确定其容量。电动机的容量是比较容易确定的，只要选择电动机的额定容量PN等于或大于负载额定或最大功率PL就可以。通常按公式确定：PN=PL/根据表2.1所列的各泵、动力头主轴消耗的最大功率，并取0.82，所以估算出各电动机的额定容量为：液压泵电机M1的额定容量：4KW。冷却泵电机M2的额定容量：通常取100W。钻孔动力头主轴电机M3的额定容量：3KW。扩孔动力头主轴电机M4的额定容量：3KW。攻丝动力头主轴电机M5的额定容量：3KW。2.刀开关QS：刀开关的选用，主要是选择其额定电流值，开关的额定电流只需等于或稍大于负载电路的额定电流即可。3.熔断器FU：熔断体额定电流是个主要的技术参数。熔断体的额定电流IR可按下列关系选择IR=（1.5-2.5）IN。式中IN电路中负载的额定电流。4.接触器：机床用的是交流接触器。常用的有CJ10、CJ12、CJ20等系列交流接触器。交流接触器主触点电流可根据下面经验公式进行选择：IN=PN1000/UN。5.热继电器：热继电器的额定电压和额定电流应大于或等于被保护电动机的额定电压和额定电流。从一个产品系列中选择热继电器的具体规格时，主要是依据额定电流值。6、控制变压器：在选用控制变压器时，首先应满足副边线圈的个数和电压值以及原边电源电压的数值。主电路与其他电路所用到电器元件型号的选择见表3.1。表3.1 电器元件型号表序号电器元件名称电器元件代号型号数量备注1刀开关QSHR3-100/341220V， 100A2转换开关SA1、SA2LAY3-X/22220V， 10A3在/离线选择开关SA3-SA6LAY3-X/24220V， 10A4工作开关SA7、SA8、SA9KN3-2-13220V，5A5行程开关SQ1-SQ5SQ11-SQ13SQ21-SQ23SQ31-SQ34LX5-1115220V，15A6功能按钮SB1-3；SB5-23LA19-1122220V， 5A7急停按钮SB4LA19-01JZ1220V， 10A8液压电机M1Y132M-413KW，6A9冷却电机M2AOB-25190W，0.5A10钻孔电机M3Y100L-213KW，5A11扩孔电机M4Y100L-213KW，5A12攻丝电机M5Y100L-213KW，5A13液压电机接触器KM1CJ20-631f=1200,380V63A14冷却电机接触器KM2CZ0-40/021f=600,380V,40A15钻孔电机接触器KM3CZ0-40/201f=1200,380V,40A16扩孔电机接触器KM4CZ0-40/201f=1200,380V,40A17攻丝电机接触器KM5CZ0-40/201f=1200,380V,40A18攻丝电机接触器KM6CZ0-40/201f=1200,380V,40A19热继电器FR1、FR3、FR4、FR5JR16B-1004380V，150A20热继电器FR2JR16-20/301380V，60A21熔断器FU1BZ0021熔体10A22熔断器FU2、FU3、FU4、FU5BZ0014熔体5A23变压器TCYH-60B1220V, 50W24电铃BEVC41-75型124V25信号灯HLA57-4336.4V，1W26照明灯ELDH3132136V，1W27蜂鸣器BU701-2型124V，0.15A3.1.4原理图的设计金属切削机床主电路的原理图见图3.1。图3.1主电路原理图3.2攻丝电机及液压拖动部分的PLC控制系统硬件设计3.2.1设计内容该部分的设计包括：I/O设备的选择、PLC机型的选择、系统I/O元件的分配、PLC的I/O接线图。3.2.2 I/O设备的选择通过输入设备：按钮、操作开关、限位开关可以输入参数给PLC控制系统；输出设备：继电器、接触器、信号灯等是控制系统的执行机构，I/O设备是PLC与控制对象连接的唯一桥梁。输入/输出设备的选择见表3.13.2.3 PLC机型的选择机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下,拥有最佳的性能价格比。具体应考虑的因素如下所述：（1）PLC的结构 该机床的工艺过程比较固定、环境条件较好、维修量较小，所以选用整体式结构的PLC。其价格优势明显，安装方便。（2）指令功能FX系列可编程序控制器提供了具有不同档次功能的几个子系列，可以根据系统的具体情况选用满足要求的子系列。不需要联网通信的小型开关量控制系统，可以选用价格便宜的FXOS系列；I/O点数多、控制功能复杂、要求联网通信的系统可以选择FX2N系列。（3）PLC用户存储器容量PLC容量包括两个方面：一是I/O点数；二是用户存储器的容量（字数）。PLC容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量，以做备用。根据经验，在选择存储器容量时，一般按实际要求需要的10%-20%考虑容量。对于开关量控制系统，存储器字数为开关量I/O乘以8。I/O点数也应留有适当裕量。根据被控对象的输入和输出信号的总点数，按实际需要的10%-15%考虑备用量。（4）PLC I/O模块的类型根据以上几个要求，本课题选用FX2N-128MR-001型PLC作为攻丝动力头主轴电机及液压拖动部分的控制系统的控制设备。3.2.4 PLC I/O元件的分配根据PLC及其I/O元件选择的结果，可对PLC I/O元件进行分配，具体分配结果如表3.2所示。3.2.5 PLC的I/O接线图 根据PLC输入/输出元件的分配表绘出PLC的I/O接线图如图3.3所示。表3.2 PLC I/O元件分配表图3.3 PLC的I/O接线第四章 金属切削机床PLC控制系统的软件设计4.1软件的组成及作用本金属切削机床PLC控制系统的软件部分包括公用程序、全机自动/半自动程序、单机半自动程序、单机手动程序、全机自动回原点、信号显示和故障报警程序。图4.1是本人设计部分的控制程序的总体结构图。图4-142程序的设计4.2.1设计PLC梯形图的公用程序段梯形图的公用程序段用于各程序段（单周期/连续循环程序段，单机半自动程序段，单机手动程序段，自动回原点程序段，信号指示与故障报警程序段）的相互切换处理，如：当系统处于单机半自动程序段或自动回原点程序段或单周期/连续循环程序段工作方式时，必须将除初始步以外的各步对应的辅助继电器M复位，否则当系统从自动工作方式切换回原程序段工作后，然后又返回工作程序段时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。我采用经验设计法，设计梯形图如 图41。 图424.2.2设计PLC梯形图的自动程序段四工位组合机床控制系统的自动程序段需完成系统在连续与单周期工作方式下自动加工零件记数，超节拍定时，预停，等环节。设计时我采用顺序控制设计法设计。考虑的以上提过的工作要求及实际工作情形我设计了以下顺序功能图为：图43。其梯行图见附录 图434.2.4设计PLC梯形图的半自动程序段四工位组合机床控制系统的半自动程序段的设计为的是让组合机床在对工作实际中仅加工单个零件的需要而应用。我采用顺序控制设计法设计。先设计其顺序功能。在工作台半自动程序的设计中我们只考虑一般工作情况，对加工记数，超节拍定时，预停环节我都没设计。此时钻孔头，扩孔头，攻丝头工序我们也不考虑。 设计PLC梯形图的半自动程序段工作实际中仅加工单个零件的需要而应用。我采用顺序控制设计法设计。先设计其顺序功能.在工作台半自动程序的设计中我们只考虑一般工作情况，对加工记数，超节拍定时，预停节我都没设计。图45图46在钻孔半自动程序的设计中我们只考虑一般工作情况，对加工记数，超节拍定时，预停环节我都没设计。此时工作台，扩孔头，攻丝头工序我们也不考虑，各工序的工作时间（等待步）也不需设计的。在扩孔半自动程序的设计中我们只考虑一般工作情况，对加工记数，超节拍定时，预停环节我都没考虑。此时工作台，钻孔头，攻丝头工序我们也不考虑，各工序的工作时间（等待步）也不需设计的。其梯行图见附录。顺序功能图见如下：图47 图47 图48在攻丝半自动程序的设计中我们只考虑一般工作情况，对加工记数，超节拍定时，预停环节，遇故障自动返回，紧急停止环节，我都没设计。此时钻孔头，扩孔头，工作台工序我们也不考虑 ，各加工工序的工作时间（等待步）也不需设计的。顺序功能图 图49图410设计PLC梯形图的手动（点动）程序段四工位组合机床控制系统的手动程序段设计需完成系统在选择手动 按钮（X3）下，再选择点动的部件（工作台，钻孔头，扩孔头，攻丝头）一种，后按下启动按钮（X15），方可再按下单机点动按钮的选择按钮，才可启动点动部件。本设计的四个点动部件不能同时启动，每次只能选择一种，如：X5，X6，X7，X10。其输入与输出我都用与前面说的相同，在这我不在重复叙述。采用顺序控制设计法设计。设计的手动程序段的顺